La Motion Detection negli impianti di Videosorveglianza

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1 La Motion Detection negli impianti di Videosorveglianza Ing. Davide Gazzotti Responsabile Marketing IVS, SAIET Telecomunicazioni SpA La rilevazione del movimento (in inglese motion detection) è una funzione importante offerta dai sistemi di videosorveglianza professionale di ultima generazione: telecamere, video server, videoregistratori digitali e software di gestione video. Nell articolo di questo mese ne esamineremo il funzionamento e le possibili applicazioni nella realizzazione di sistemi di sorveglianza video avanzati. Indice 1 COME FUNZIONA LA MOTION DETECTION Rilevamento Variazioni e Analisi dei Contenuti Video 1.2 Configurazione e Falsi-positivi APPLICAZIONI Ottimizzazione della banda e dello spazio disco occupati Segnalazione pre-allarmi in stazione di controllo presidiata Pilotare telecamere PTZ motorizzate Integrazione con sistemi anti-effrazione o con sistemi di pagamento 3 3 ACCORGIMENTI L importanza della qualità video 3.2 La programmazione flessibile della MD 4 4 CONCLUSIONI 5 PROSSIME USCITE 5 1 Come funziona la Motion Detection La rilevazione del movimento (in inglese Motion Detection, o per brevità MD) è una funzione offerta da tutti i sistemi di videosorveglianza professionale di ultima generazione: telecamere, video server, videoregistratori digitali e applicazioni software di gestione video sono spesso dotati di funzione MD con diversi tipi di funzionalità, diversi livelli di sofisticazione e vari possibili utilizzi. 1.1 Rilevamento Variazioni e Analisi dei Contenuti Video Il movimento viene rilevato analizzando selettivamente le variazioni in più fotogrammi di una ripresa video. Esistono due diverse tipi di sistemi di rilevamento: a. Con analisi della variazione dei pixel nella zona/e di interesse dell inquadratura, tipicamente dotati di sensibilità di intervento programmabile per ignorare movimenti di ampiezza o velocità non rilevante. b. Con analisi intelligente dei contenuti dell inquadratura mediante algoritmi che identificano la sagoma e il peso relativo degli oggetti che si muovo sullo sfondo della zona/e di interesse. Tutti i sistemi di sicurezza video, professionali e non, di ultima generazione includono il rilevamento di tipo A (figura a destra), ma solo quelli più evoluti sono dotati di programmazione flessibile e avanzata. Solamente i sistemi con funzioni di analisi dei contenuti video (in inglese Video Content Analysis o VCA) sono dotati di vere e proprie funzioni di Intelligent La Motion Detection negli impianti di Videosorveglianza Pag. 1 di 5

2 Video (o IV) di tipo B (figura a sinistra) anche capaci di implementare sofisticate funzioni di sicurezza anti-terrorismo. In questo articolo esamineremo principalmente le funzioni immediatamente realizzabili con sistemi di tipo A, mentre le soluzioni Intelligent Video saranno oggetto di apposito approfondimento. 1.2 Configurazione e Falsi-positivi I sistemi di MD, e ancor più quelli con funzioni IV, per essere sfruttati appieno richiedono un accurata programmazione che, per ogni inquadratura, prevede tre passi fondamentali al fine di poter poi predisporre le azioni logiche previste a seguito di una segnalazione di MD: (1) selezione della o delle zone sensibili dell inquadratura; (2) identificazione della soglia di intervento che fa scattare la segnalazione di MD sulla zona o zone sensibili; (3) programmazione delle logiche e delle operazioni conseguenti all evento di MD; (4) test operativo e tuning dei due passi precedenti con simulazione della segnalazione. In ogni caso tutti i sistemi di MD sono affetti intrinsecamente dal difetto di generare un certo numero di segnalazioni false-positive, ovvero segnalazioni di movimenti che in realtà non sono dovute a reali minacce alla sicurezza delle aree sorvegliate. I sistemi IV permettono di minimizzare drasticamente il numero di falsi-positivi in quanto sono in grado di non considerare le lente variazioni dello sfondo dovute ai cambiamenti di illuminazione o ad altri fattori climatici o ambientali, per dare rilevanza solo ai movimenti generati di soggetti che hanno un peso minimo nell inquadratura, tipicamente analogo a quello di persone o autovetture. 2 Applicazioni Nei sistemi di sicurezza logica e fisica i sistemi video non sostituiscono mai le logiche di allarme tipiche di una piattaforma anti-effrazione o le prestazioni fisiche dei sensori di campo, quali sensori di apertura porte, presenza, passaggio, vibrazione, allagamento, gas, termici, etc. Al contrario un sistema di videosorveglianza è un utile integrazione ai sistemi di sicurezza che può, opportunamente progettato, fornire: - Supervisione in real-time degli eventi live. - Accesso visivo a locazioni remote anche non presidiate. - Consultazione archivio registrazioni per ricostruire la dinamiche degli eventi. - Identificazione di persone, veicoli, etc. coinvolti in eventi rilevanti, sia live che dalle registrazioni. - Raccolta materiale probatorio ai fini investigativi o giuridici. Per via dell intrinseca generazione di eventi falsi-positivi, le segnalazioni di movimento generate mediante l analisi di una ripresa video, non sono di norma utilizzate per generare veri e propri allarmi con affidabilità pari a quelli generati dai sensori anti-effrazione, che in genere scatenano logiche che prevedono l escalation al presidio di sicurezza preposto mediante segnalazione con combinatori telefonici/sms/ . Le segnalazioni di eventi di MD sono invece utilissime in varie situazioni che vanno dal presidio remoto di grandi aree al sistema stand-alone per piccoli esercizi commerciali. Vediamo come. 2.1 Ottimizzazione della banda e dello spazio disco occupati L ottimizzazione della banda di trasmissione e dello spazio di archiviazione dei video digitali si ottiene principalmente con un corretto uso della MD. In particolare in tutti i sistemi professionali è possibili indicare al sistema di trasmettere effettivamente video o memorizzarli su disco soltanto su segnalazione di MD su di un area di rilievo. Impropriamente talvolta è consuetudine dire che si accende la telecamera solo su movimento: in realtà la telecamera è sempre accesa, e trasmette e/o memorizza i video solo su evento di movimento secondo le logiche di zona e sensibilità configurate. Un attenta configurazione del sistema permette di rallentare fino al limite a 0 fps (fotogrammi per secondo) la velocità di registrazione in assenza di movimenti significativi. oppure La Motion Detection negli impianti di Videosorveglianza Pag. 2 di 5

3 al contrario di accelerarla fino al real-time (25fps) in caso di movimento o di segnale da parte di sensori anti-effrazione esterni alla telecamera (esempio sensori PIR). 2.2 Segnalazione pre-allarmi in stazione di controllo presidiata Come indicato in 1.2 gli eventi di MD non hanno in genere la stessa affidabilità e conseguente priorità di segnalazione degli eventi da sensori di sistemi di allarme antri-effrazione, pertanto è in realtà impraticabile l utilizzo della MD per sostituire la generazione di allarmi di effrazione fisica per la conseguente gestione logica delle segnalazioni (sirena, combinatore telefonico, , SMS). Ciò nonostante gli eventi di MD sono fondamentali anche in alcuni scenari di security complessi, quali, ad esempio, la stanza di controllo di un presidio che deve monitorare decine (o centinaia) di telecamere: è scientificamente provato che il livello di attenzione di una persona che osserva le scene inquadrate da selezioni cicliche multi schermo di telecamere di sicurezza cala drasticamente dopo solo un quarto d ora di osservazione. E pertanto fondamentale utilizzare in modo accorto la MD per mandare in primo piano (tecnicamente si parla di generare un pop-up ) le telecamere che sono via via interessate da eventi di MD rilevanti. L eventuale evento falso-positivo viene in questo caso filtrato dalla supervisione umana, ma così facendo si limita drasticamente il numero di immagini da monitorare a vista richiamando forzatamente col pup-up l attenzione dell addetto di sicurezza solo sulle scene che potrebbero contenere movimenti rilevanti. In ambienti aperti al pubblico (strade, centri commerciali, ma anche negozi e uffici durante l apertura) è spesso impossibile utilizzare sistemi di MD, se non i sistemi IV dotati di logiche di conteggio statistico o di riconoscimento dei pacchi abbandonati (pre-allarme anti-terrorismo). Se la richiesta di affidabilità del pre-allarme è superiore a quella fornibile con la corretta configurazione di MD (con o senza IV), si suole utilizzare la segnalazione di eventi integrando nella soluzione di sicurezza video sensori di campo o segnalazioni di impianti di sicurezza fisica e di allarme: tutti i sistemi di ripresa e di registrazione davvero professionali si possono interfacciare con sensori o sistemi di allarme esterni mediante contatti relay programmabili. 2.3 Pilotare telecamere PTZ motorizzate Spesso si utilizzano telecamere PTZ motorizzate programmate per effettuare una ronda di sorveglianza su grandi aree: tipicamente la telecamere brandeggia fra due punti di preset trovandosi in posizione relativamente grandangolare senza soluzione di continuità. In questo modo però si perde il dettaglio di eventuali eventi rilevanti e non si sfruttano le notevoli capacità di in gradimento degli obiettivi Zoom delle moderne telecamere Speed Dome. Per ovviare a ciò è possibile fare in modo che un evento rilevante, ad esempio un MD o la chiusura di un contatto relay dovuta a un sensore di presenza o passaggio in campo, camandi alla telecamera di effettuare un ingrandimento della zona soggetta al moviemtno. Esempio: un grande parcheggio di 200x200mt può essere monitorato da 2 sole telecamere, una telecamera Speed Dome PTZ posta al centro che effettua una ronda a 360, e una telecamera fissa grandangolare che inquadra genericamente tutto il parcheggio rivolta verso il varco di ingresso/uscita del parcheggio: a ulteriore dettaglio di chi entra/esce l evento di MD programmato sulle aree di interesse nella telecamera rivolta verso il varco comanda la sequenza di zoom che ingrandisce al livello di dettaglio necessario a leggere targhe e riconoscere persone che attraversano il varco; in mancanza di movimenti sul varco, dopo pochi secondi la telecamera PTZ centrale torna alla sua ronda generica sul parcheggio. 2.4 Integrazione con sistemi anti-effrazione o con sistemi di pagamento Come più volte accennato la sicurezza video rappresenta un importante integrazione alla sicurezza fisica e logica gestita dai sistemi di allarme antri-effrazione, pertanto tutti i sistemi di ripresa e di registrazione davvero professionali possono essere interfacciati con sensori o con sistemi di allarme esterni medianti opportuni contatti relay, alla cui chiusura/apertura far accadere qualcosa. E comunque sempre possibile configurare i sistemi di videosorveglianza con servizi di rete IP dotati di funzionalità di MD con logiche di segnalazione su contatti esterni (da inviare a centraline di allarme), o di invio via internet della segnalazione dell evento di MD. Nei sistemi di ultima La Motion Detection negli impianti di Videosorveglianza Pag. 3 di 5

4 generazione è possibile allegare anche immagini Jpeg o interi spezzoni di filmati contenenti alcuni secondi pre- e alcuni secondi post- allarme. Al contrario, i sistemi di sorveglianza video non sono sistemi telefonici, quindi è in genere necessario integrare nella soluzione combinatori telefonici esterni, magari su rete GSM, per generare SMS o MMS di avviso degli eventi di MS. Inoltre i sistemi di gestione e archiviazione video possono sovraimprimere alla riprese eventuali stringe identificative delle transazioni che avvengono in registratori di cassa, apparecchi POS o ATM bancari (sportelli bancomat). Queste stringe vengono inviate al sistema di registrazione video mediante porta seriale RS-232 di cui sono in genere dotati tutti i sistemi POS/ATM. 3 Accorgimenti L affidabilità della segnalazione di MD è assolutamente importante: un eccesso di eventi falsipositivi renderebbe il sistema assolutamente inutile (vi ricordate la pecora che gridava sempre al lupo-al lupo ). 3.1 L importanza della qualità video L affidabilità della segnalazione di MD richiede una qualità video superiore: immagini pulite con colori brillanti e precisi sono meglio analizzabili di quelle sgranate o rese praticamente monocromatiche dalla scarsa qualità della telecamera, ma, soprattutto, è la presenza di rumore di fondo nella ripresa video che può generare una quantità incredibile di eventi falsi-positivi, rendendo una soluzione del tutto inutilizzabile. Si tratta di quella saltellante grana che si incontra in TV quando una stazione è mal sintonizzata, e che nelle telecamere di videosorveglianza appare di notte quando la telecamera amplifica al massimo la poca luce presente. A questo proposito le telecamere di ultimissima generazione, quelle dotate di sistemi di riduzione digitale del rumore elettronico, magari basate su sofisticati algoritmi non lineari, sono le telecamere che riescono a restituire le immagini migliori per essere poi sottoposte a logiche di MD o di IV. 3.2 La programmazione flessibile della MD Una maggiore flessibilità di configurazione permette di minimizzare le segnalazioni false-positive e tipicamente consta della possibilità di: - Indicare in maniera flessibile le zone di interesse, mediante matrice di aree sensibili, o, meglio, mediante la definizione libera di aree di interesse multiple (a lato la programmazione di una telecamera Samsung SHC-735). La Motion Detection negli impianti di Videosorveglianza Pag. 4 di 5

5 - Indicare per ogni zona la sensibilità di intervento del MD, in modo da ignorare le variazioni troppo piccole o troppo lente per essere rilevanti (cambiamenti della luce ambiente). Inoltre, nel caso di ambienti domestici o uffici è fondamentale poter associare logiche di schedulazione alla gestione degli eventi di MD: ad esempio è normale che qualcosa si muova in un negozio o in un ufficio durante le ore di apertura, ma non è affatto normale che ci siano movimenti durante le ore notturne di chiusura. Conclusioni La Motion Detection è un importante funzionalità per la generazione di eventi di (pre-)allarme il più possibile affidabili e rilevanti. Viene utilizzata innanzi tutto per ottimizzare la banda di trasmissione e lo spazio di archiviazione dei video digitali, ma anche per massimizzare l attenzione degli addetti nelle control room dei grandi impianti di sicurezza video, e può essere utilizzata anche per inviare segnalazioni di movimenti sospetti via internet o via o, infine, per direzionare una telecamere motorizzata a ingrandire i particolari rilevanti in una grande area monitorata. I sistemi dotati di logiche avanzate di Video Content Analysis realizzano vere soluzioni di Intelligent Video che minimizzano le segnalazioni false-positive e possono essere utilizzati per generare pre-allarmi anti-terrorismo o per effettuare conteggi statistici di persone, vetture etc. La qualità della telecamera utilizzata e delle conseguenti immagini video, e la corretta configurazione della funzione di MD è fondamentale per garantire l efficacia della soluzione di sicurezza complessiva Prossime Uscite Nell ambito deelle soluzione di Videosorveglianza, a Ottobre parleremo di Sicurezza video, centralizzazione video, e accesso remoto da telefono cellulare, mentre a Novembre approfondiremo la frontiera degli Intelligent Video Systems analizzando lo stato dell arte con uno sguardo pratico a quanto effettivamente realizzabile in diversi ambiti applicativi. Castel Maggiore (BO) 1 Settembre 2008 La Motion Detection negli impianti di Videosorveglianza Pag. 5 di 5