GESTIONE DELLE IMMAGINI

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1 GESTIONE DELLE IMMAGINI antifurtotvcc gennaio 2009 Metti un software nel video e la sorveglianza diventa intelligente Adalberto Biasiotti Il punto sugli applicativi che consentono una valutazione dei contenuti registrati in un'immagine. Dal traffico alle aziende, ecco dove si possono utilizzare Più volte su queste pagine ci siamo occupati della rivoluzione che si è manifestata nella gestione degli impianti di videosorveglianza, da quando gli applicativi che analizzano il segnale video si sono evoluti dalla elementare forma iniziale, analisi del movimento, alle più moderne e sofisticate analisi, che esaminano in dettaglio il contenuto dell'immagine e possono da essa estrarre informazioni oltremodo preziose. Quando si devono gestire impianti con 100 o 200 telecamere, è evidente che non si può affidare all'uomo il controllo delle immagini, perché l'esperienza ha dimostrato che un operatore, per quanto capace e competente, al massimo può tenere sotto controllo 4-5 telecamere per non più di 20 minuti. E' proprio dall'aumento esponenziale del numero delle telecamere e dall impossibilità, da parte degli operatori, di tenere sotto controllo le scene riprese, che è nata e si è sviluppata la nuova serie di applicativi, che analizzano in continuazione il segnale video, secondo parametri sempre più raffinati. Uno dei giganti dell'informatica ha deciso di aprire una divisione software, dedicata allo sviluppo di applicativi, in grado di tenere sotto controllo i segnali video in arrivo dalle telecamere. A ciò si aggiunge il fatto che tutte queste piattaforme, solitamente sono aperte e possono essere installate, anche a posteriori, su un qualunque impianto di videosorveglianza già funzionante. Si apre così, per i venditori di questi software, un mercato di dimensioni eccezionali, perché è possibile prendere contatto con tutti coloro che hanno installato impianti di videosorveglianza negli ultimi 4-5 anni e proporre di installare questi nuovi applicativi, che permettono di far compiere un salto di qualità alle prestazioni dell'impianto. È talmente importante il ruolo giocato da questi applicativi, che in anglosassone si chiamano VCA - video content analysis, ed in italiano applicativi di analisi del contenuto video, che negli ultimi tempi, in gare pubbliche, nelle quali si attribuisce un punteggio all offerta tecnica ed un punteggio all offerta economica, un peso sempre crescente viene dato proprio al tipo di applicativo intelligente che viene destinato dall'offerente. 2

2 antifurtotvcc gennaio 2009 GESTIONE DELLE IMMAGINI Un tempo il punteggio tecnico prendeva in considerazione l analisi, la qualità delle telecamere, le prestazioni del server di archiviazione e gestione... Oggi le prestazioni delle telecamere sono tutte più che soddisfacenti ed i server di archiviazione costano talmente poco, e sono talmente performanti, che attribuire un punteggio premio non sembra appropriato. L'attribuire un punteggio premiante a chi offre un applicativo intelligente di analisi del contenuto del segnale video può indubbiamente dimostrare l attenzione che il committente pone a questo aspetto critico. Pertanto, in futuri bandi di gara, dovrà essere inserita specificamente una clausola del capitolato tecnico che chiederà all'offerente di illustrare le prestazioni dell'applicativo di gestione delle telecamere. Il peso da attribuire a questo applicativo sarà tanto maggiore, quanto maggiori saranno le prestazioni, ma soprattutto quanto maggiore sarà il numero delle telecamere da tenere sotto controllo. È evidente infatti che se parliamo di impianti con un centinaio e più di telecamere, l'utilizzo di un applicativo intelligente di elevate prestazioni rappresenta un aspetto assolutamente fondamentale, per ottenere il miglior risultato possibile da questi costosi impianti. Chi scrive, ha spesso occasione di elaborare capitolati di gara per enti pubblici e privati, e specificamente degli impianti di videosorveglianza, ormai attribuisce un peso crescente a questi applicativi, che tra l'altro stanno migliorando quasi ogni giorno. Un'altra condizione del capitolato è che l'applicativo deve essere aperto e quindi installabile su qualsiasi impianto, ma anche che deve essere facilmente ampliabile e migliorabile, in funzione dello sviluppo di nuove capacità di analisi intelligente del segnale. Ecco perché è importante valutare anche la credibilità dell'azienda che ha sviluppato il software, per verificare se negli anni essa sarà in grado di continuare a mantenerlo e migliorarlo. In alcuni capitolati addirittura si attribuisce un punteggio massimo a questo applicativo, suddiviso in sotto criteri di valutazione, riferiti alla presenza di determinate funzionalità,

3 GESTIONE DELLE IMMAGINI antifurtotvcc gennaio 2009 che possono essere più o meno utili nella fattispecie. Proprio per aiutare i nostri lettori a inquadrare meglio la ricchezza di questi applicativi, offriamo di un elenco delle funzionalità che abbiamo riscontrato, durante le ultime visite a mostre e fiere di settore, in modo che essi possano avere un'idea chiara delle potenzialità e possano soprattutto premiare quelle particolari capacità di analisi, che valorizzano l'impianto nell'applicazione specifica. Ad esempio, un applicativo in grado di rivelare un parcheggio in divieto di sosta può essere più o meno utile, a seconda del contesto in cui l'impianto si colloca. Se l'impianto è tutto funzionante all'interno dell'edificio, l'importanza è modesta, mentre se sono comprese telecamere che riprendono aree esterne, e la fluidità del traffico è ritenuta fondamentale, per una corretta gestione dell'insediamento, occorre premiare in modo appropriato un applicativo che possa automaticamente rilevare un autovettura in divieto di sosta. Passiamo ora in rassegna le principali funzionalità La rivelazione di movimento È una funzionalità di base, che viene offerta già da anni, e che che negli ultimi tempi è diventata più intelligente e performante. Oggi la rivelazione di movimento può essere resa più intelligente, ad esempio eliminando dalla scena ripresa i movimenti dovuti alle fronde, agitate dal vento, od il movimento di una bandiera che sventola; in altre parole, eliminando automaticamente dalla scena ripresa tutte le sorgenti di movimento, che sono ritenute legittime e pertanto non devono essere prese in considerazione dall'applicativo intelligente. Se un oggetto si muove a una velocità di 100 chilometri all'ora, all'ingresso di un edificio, è evidente che ci troviamo davanti a una sciabolata di luce dei fari di un automobile, e non certo ad un oggetto in movimento a quella velocità. Può essere questo un punto debole che viene sfruttato dagli attaccanti, che ormai hanno imparato benissimo a muoversi lentamente davanti ai sensori d intrusione, per evitare che essi diano allarme. Un altro aspetto che rende sempre più intelligente un banale rivelatore di movimento è la sua capacità di individuare un movimento anche in condizioni di bassa luminosità e contrasto della scena, ad esempio di notte e in ombra. Oggi, applicativi di elevato livello sono in grado di individuare un movimento di un corpo oscuro, anche all'interno di una zona d'ombra, a condizione che vi siano almeno 1-2 gradi di differenza di contrasto fra soggetti in movimento e lo sfondo. Come si vede, la rivelazione di movimento è già diventata assai più complessa, ed ancora più complessa diventa, se l'applicativo è in grado di tenere sotto controllo contemporaneamente più bersagli in movimento, contrassegnandoli con codici diversi. Anzi, se questa è una delle tecniche di attacco che si possono ipotizzare, il requisito diventa addirittura di base e deve essere inserito non come opzione da valutare nella fase premiante, ma come requisito di base. Un cenno merita anche un moderno applicativo, che solo da poco ha cominciato ad essere installato su base allargata, che permette di seguire automaticamente un bersaglio, una volta che esso è stato acquisito, durante i suoi spostamenti nell'ambito della scena ripresa. Se la telecamera è di tipo fisso, si può eventualmente operare sull ottica a focale variabile, per cercare di inquadrare il bersaglio, mentre se la telecamera è del tipo a brandeggio, è possibile seguire in continuazione il bersaglio, finché si trova nel campo ripreso. È un applicazione che integra in maniera positiva gli applicativi di rivelazione di movimento, che potrebbero anche essere rivelatori di intrusione, perché permette ad un operatore di tenere sotto controllo in forma automatica il bersaglio acquisito. La gestione del traffico Occorre far presente che se questi applicativi devono essere utilizzati per la rilevazione di violazioni del traffico, come ad esempio l'in- 4

4 antifurtotvcc gennaio 2009 GESTIONE DELLE IMMAGINI gresso in zone ZTL, occorre che sia la telecamera, sia l'applicativo, in Italia siano assoggettati ad una specifica omologazione da parte della Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti. Le applicazioni che illustriamo di seguito sono pertanto applicazioni che possono essere estremamente utili in molte circostanze, ma in linea di massima non possono essere utilizzate per documentare le violazioni del traffico. Se, ad esempio, l'applicativo mette in evidenza che una vettura è stata parcheggiata in divieto di sosta, l'operatore addetto, la cui attenzione è stata richiamata in forma automatica dall'applicativo, darà istruzioni via radio alla pattuglia della vigilanza urbana, che si recherà sul posto per sanzionare la violazione. Applicativi più evoluti e telecamere con sensore a megapixel possono anche inquadrare la targa della vettura e perfino il volto di un soggetto sospetto nelle vicinanze. Vediamo adesso in quanti e quali modi è possibile utilizzare questi applicativi, specificamente nel contesto del controllo del traffico, indipendentemente dal fatto che una violazione porti o meno all'applicazione della sanzione. A parere di chi scrive, la funzionalità più importante è proprio quella non tanto di individuare violazioni, quanto quella di mettere in evidenza possibili situazioni anomale di traffico. Ad esempio, un applicativo particolarmente interessante permette di tenere sotto controllo le code del traffico, ad esempio in corrispondenza di un incrocio o di un semaforo. Si può dare istruzione all'applicativo di segnalare all'operatore quando la coda delle vetture supera un numero prestabilito. L'operatore è così libero di occuparsi di altre problematiche, salvo vedere richiamata la sua attenzione da un segnale acustico, quando l'applicativo rivela che il numero di macchine in attesa ha superato il limite stabilito. Come abbiamo già accennato, è possibile individuare delle zone in cui non è consentita la sosta, non solo per ragioni di traffico, ma anche ad esempio per mantenere libere le uscite di emergenza di un edificio. In questo caso l'applicativo tiene sotto controllo le aree che sono state debitamente contrassegnate, in fase di programmazione, e da un allarme se l area in questione risulta occupata per un periodo superiore ad un tempo predeterminato, ad esempio una quindicina di secondi. Ma non si ferma qui l'intelligenza di questi applicativi, che possono ad esempio con facilità verificare movimenti contrari al senso appropriato di marcia, stabilito per una determinata strada. Se quindi un veicolo procede contromano su una strada a senso unico, od anche procede contromano in una strada a doppio senso, ma impegnando la corsia di marcia opposta, l'applicativo fornisce un immediata segnalazione ed è possibile prendere le appropriate decisioni, per correggere questa situazione di pericolo. Naturalmente applicativi così intelligenti non possono non tenere sotto controllo anche la velocità dei veicoli, ed è possibile visualizzare in tempo reale, o la velocità di tutti i veicoli che passano nella zona ripresa dalle teleca- 5

5 GESTIONE DELLE IMMAGINI antifurtotvcc gennaio 2009 mere, oppure solo la velocità di veicoli che superano un limite predeterminato. Nel momento in cui questo applicativo tiene sotto controllo la velocità dei veicoli, è anche possibile inserire un evoluzione significativa, che permette di conteggiare automaticamente il numero di vetture che transitano sulla stessa strada. Si tratta di un evento estremamente importante, perché mette a disposizione indicazioni preziose per i responsabili del traffico, che possono disporre così, a fine giornata, di una tabella statistica con l indicazione del numero di vetture in transito, illustrate in termini di autovetture/ora, oppure autovetture per dieci minuti, avendo pertanto una visione chiarissima dei momenti in cui il traffico si infittisce e può essere necessario regolare diversamente i semafori od inviare sul posto un presidio di controllo della circolazione. Come accennato in precedenza, l'applicativo rivelatore di velocità è solo indicativo e non può, salvo specifica omologazione, essere utilizzato a fine sanzionatorio. L'aspetto interessante di questi applicativi sta nel fatto che essi possono svolgere tutte le funzioni contemporaneamente, ed è quindi possibile tenere sotto controllo, un tratto di strada: sia le vetture illegalmente parcheggiate, sia le vetture contromano, sia le vetture che procedono troppo velocemente, sia il numero di transiti/ora, sia le vetture che si stanno accodando e che possono creare intralci al traffico. La gestione della folla In questa categoria bisogna proprio dire che i progettisti si sono sbizzarriti, realizzando delle soluzioni estremamente innovative, che alleviano di molto il carico di lavoro degli operatori e permettono di creare procedure im- 6

6 antifurtotvcc gennaio 2009 GESTIONE DELLE IMMAGINI mediate di reazione, a fronte di fatti anomali. Anche in questo caso non illustriamo le funzioni una per una, ma le raggruppiamo sotto la generica dizione di gestione della folla, perché ciò sembra più appropriato per avere un quadro completo della situazione. Un primo applicativo oltremodo utile è il conteggio automatico delle persone che attraversano, ad esempio, un corridoio, usano una scala mobile e via dicendo. L'applicativo crea una sorta di traguardo virtuale sulla telecamera ed ogni volta che una persona attraversa questo traguardo virtuale, il contatore aumenta di un numero. Il dispositivo funziona meglio se il flusso è unidirezionale, ma è anche in grado di lavorare su flussi bidirezionali, lavorando pertanto a sommare ed a sottrarre. Si può impostare a piacere il traguardo di conteggio, in modo da essere certi di coprire tutte le zone attraverso le quali le persone potrebbero passare. Un'altra soluzione particolarmente interessante è quella della gestione della folla, nella quale non si effettua il conteggio delle persone, ma si fa una valutazione di massima della densità di persone per metro quadrato in un area, che è stata contrassegnata sul monitore, in fase di programmazione. Una tipica applicazione è quella del controllo dell'eccessivo affollamento all'ingresso di grandi aree, oppure l'affollamento che si verifica durante manifestazioni sportive cittadine. Viene, anche in questo caso, contrassegnata un'area sullo schermo e l'applicativo effettua una valutazione di massima del numero di persone che sono presenti. Non vengono forniti parametri numerici, ma una barra mobile, nella parte bassa dello schermo, comunica all'operatore la quantità di folla racchiusa nella zona sotto controllo e, quando si raggiunge un numero predeterminato e ritenuto critico, un allarme richiama l'attenzione dell'operatore, che potrà intervenire in modo appropriato. Lungo la stessa logica della gestione automatizzata di situazioni critiche si pone l'applicativo, che tiene sotto controllo la gestione delle code ad uno sportello. Questo applicativo è particolarmente intelligente, perché permette di aggregare le immagini che provengono da più telecamere, se la coda è particolarmente lunga, in modo da fornire un parametro globale, che è quello che viene preso in carico dall'operatore per attuare eventuali provvedimenti correttivi. E' evidente che lo stesso applicativo, che prima abbiamo visto essere in grado di individuare autovetture che procedono contromano, può essere utilizzato per individuare una persona che si muove contromano. In molti siti archeologici un applicativo del genere è estremamente utile, perché vi è una sola via di entrata, dove viene pagato il biglietto, ma possono esservi diverse vie di uscita; il tenerle tutte sotto controllo potrebbe essere costoso e questo applicativo risolve brillantemente il problema. Movimenti anomali delle persone Ancora più interessanti sono le nuove versioni di questi applicativi, che tengono sotto controllo movimenti anomali delle persone. L'espressione movimento anomalo è certamente molto vaga e con ciò si fa riferimento a comportamenti delle persone, presenti nella scena ripresa, che non sono omogenei e fluidi, ad esempio entrando da un lato sulla scena ed uscendo dall'altro, che si fermano su una zona ripresa, andando avanti e indietro o muovendosi in maniera casuale, senza apparente ragione. O meglio, la ragione magari c'è, ma non è nota all'applicativo e potrebbe non essere nota neppure all'operatore, che potrà così inviare sul posto un addetto alla sicurezza, per accertare la ragione di questo comportamento che si può presumere insolito. Nella stessa logica si inseriscono le versioni di questi applicativi che sono in grado di rilevare una persona che procede di corsa, invece che ad andatura normale. Ancora una volta, non è affatto detto che una persona che procede di corsa sia necessariamente un terrorista od uno scippatore che ha appena portato via il borsellino ad un'anziana signora; l'applicativo segnala semplicemente l'evento all'operatore, che potrà poi decidere che cosa fare. Un altro servizio che questi applicativi offro- 7

7 GESTIONE DELLE IMMAGINI antifurtotvcc gennaio 2009 no, e che merita particolare attenzione, è la messa in evidenza di movimenti anomali non sul piano orizzontale, ma sul piano verticale, come ad esempio quando la persona inquadrata scivola e cade. In questo caso si ha uno spostamento anomalo del bersaglio, che viene prontamente rilevato dall'applicativo e segnalato all'operatore. L'efficacia di questo applicativo, di cui all'inizio dubitavo della validità, è invece straordinaria, con un rateo di individuazione di scivoli e cadute dell'ordine del 90%. Pensate così a quanto tempo si risparmia nell'inviare sul posto l'ambulanza od una squadra di primo soccorso! Infine, sempre nel contesto della sorveglianza delle persone, vorrei ricordare la possibilità di tenere sotto controllo pensiline e binari in stazioni ferroviarie e della metropolitana. Tutti sappiamo che sulla pensilina della metropolitana è presente una striscia gialla, che non deve essere superata; se un distratto viaggiatore la supera, un allarme richiama l attenzione dell'operatore, che potrà utilizzare l'impianto di diffusione sonora per pregare il viaggiatore di tornare in una zona consentita. Lo stesso applicativo tiene anche sotto controllo, nelle stazioni ferroviarie, le persone che attraversano i binari, invece di utilizzare i sottopassaggi. Se andiamo ad analizzare in profondità questo applicativi, scopriamo che spesso gli algoritmi di pesatura del movimento sono molto simili e nasce quindi, da parte degli sviluppatori software, l'esigenza di calare lo stesso algoritmo di valutazione nel contesto appropriato. Ed ora parliamo di sicurezza Le applicazioni che abbiamo illustrato possono essere applicate anche ad un contesto di sicurezza, come ad esempio l'applicativo in grado di rivelare un movimento. In realtà, non è detto che un movimento sia necessariamente correlato ad un evento intrusivo. Ecco perché abbiamo tenuto in ultimo l illustrazione di alcuni particolari algoritmi, che sono invece specificamente riferiti a contesti di sicurezza, soprattutto antifurto ed anticrimine. Una delle prime applicazioni, che già comparve sul mercato qualche anno fa, è legata alla rilevazione di oggetti abbandonati. Questa applicazione è stata inizialmente chiamata con un espressione non particolarmente corretta, vale a dire applicazione antiterrorismo, facendo riferimento al fatto che l'oggetto abbandonato poteva essere una valigia imbottita di esplosivo, lasciata da una terrorista in una zona di transito. In realtà l'applicativo può essere utilizzato in diversi altri modi, perché è in grado di rilevare un oggetto abbandonato, indipendentemente dal fatto che tale abbandono sia volontario o casuale. Un significativo miglioramento degli originari algoritmi è stato realizzato, quando si è creato un aggancio automatico fra l'abbandono dell'oggetto e la videoregistrazione. Ciò significa che quando il dispositivo di valutazione del contenuto dell'immagine video dà un allarme, perché un oggetto è stato abbandonato, ad esempio per dieci o 20 secondi, è possibile, con una semplicissima manovra, recuperare la videoregistrazione che si posiziona esattamente nel momento in cui l'oggetto è stato inizialmente deposto. È così possibile vedere la persona che ha deposto l'oggetto, il suo abbigliamento, la direzione di arrivo e di allontanamento ed ogni altra notizia, che può essere utile non solo per individuare un terrorista, caso forse più raro, ma soprattutto per identificare il visitatore, che abbia accidentalmente dimenticato l oggetto. In questa categoria di algoritmi rientrano anche gli algoritmi ancora più intelligenti, che non solo analizzano l'oggetto abbandonato, ma sono anche in grado di separare un oggetto potenzialmente a rischio, rispetto ad uno convenzionale. Un classico l'algoritmo è quello che analizza i carrelli, che vengono utilizzati all'interno di un aerostazione o di un supermercato. È evidente che un carrello abbandonato, pieno di merci e di valigie, deve destare maggiormente l'attenzione degli addetti alla sicurezza, rispetto ad un carrello abbandonato e vuoto. L'applicativo intelligente è proprio in grado di effettuare un confronto fra un carrello abbandonato vuoto ed uno abbandonato con merce sopra, segnalando all'addetto alla sicurezza quello più significativo. Gli applicativi che rivelano un oggetto ab- 8

8 antifurtotvcc gennaio 2009 GESTIONE DELLE IMMAGINI bandonato da qualche tempo possono funzionare anche all'inverso, rivelando la sparizione di un oggetto, che avrebbe dovuto invece essere sempre presente nell'immagine ripresa. Questo applicativo è particolarmente utile nella sorveglianza di aree museali. L'applicativo acquisisce l'immagine, nella quale ad esempio un quadro è fissato alla parete. Il quadro deve essere sempre presente e la sua sparizione deve immediatamente essere segnalata come situazione di allarme, da indagare immediatamente. Mentre i primi applicativi rivelavano l'asportazione dell'oggetto, rivelandone il movimento, gli applicativi più moderni lavorano in maniera più complicata e raffinata. Essi sono in grado di rivelare l'asportazione dell'oggetto anche se il ladro, durante l'asportazione, scherma con il suo corpo l'area ripresa e non mette in evidenza il movimento dell'oggetto medesimo. L'algoritmo non fa altro che tenere in memoria il quadro di riferimento, nel quale sono presenti tutti gli oggetti appropriati e, quando in una prossima sequenza l'oggetto non è più presente, l'algoritmo genera un allarme. L'algoritmo in questione può funzionare anche al rovescio, segnalando ad esempio la presenza di qualcosa, che non avrebbe dovuto essere presente. Se ad esempio l'algoritmo inquadra una vetrina oppure un muro, che non devono essere imbrattati, l'algoritmo rileva la presenza di un imbrattamento e segnala l attività illecita del graffitaro. Ancora una volta, il fatto di disporre di un semplice comando, che permette di risalire al momento in cui si è manifestata l anomalia, consente all'operatore di individuare immediatamente il graffitaro. Se la telecamera utilizzata è del tipo a mega pixel, nulla impedisce che il graffitaro venga anche identificato, con tecniche di riconoscimento facciale. In conclusione, la valutazione di un applicativo intelligente di gestione dell'immagine non è un'operazione che si può svolgere in pochi istanti. Essa richiede un attento esame delle caratteristiche degli applicativi e soprattutto deve evidenzare la possibilità che non tutte le applicazioni illustrate possano funzionare contemporaneamente. I maggiori sviluppatori di software ostentano il controllo contemporaneo di tutte le situazioni sopra illustrate, ma potrebbero esservi problemi legati a conflitti di algoritmi, che non permettono questa universalità di analisi. Non possiamo pertanto far altro che raccomandare ai nostri lettori di prestare la massima attenzione a questo settore, che è in grado di offrire un paio di marce in più ai pur sofisticati impianti di videosorveglianza, per oggi e per domani. 9

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