ビデオ監視産業の発展の見通し：最新のビデオ分析システムの機能

透明性市場調査機関によると、2022年までに、ビデオ監視市場の総売上高は710億米ドルに達し、毎年少なくとも16.5％増加します。 現在、需要はテロ攻撃の危険性の増加やセキュリティインフラストラクチャとアクセス制御の立法要件の継続的な強化などの要因によって促進されていますが、近い将来、小売、産業、医療などの産業に重点が移ります。 このような変更の理由は、使い慣れたIPカメラの機能を大幅に拡張できるインテリジェントビデオ分析システムの急速な開発です。



世界初のビデオ監視システムは、1942年にV-2ミサイルのテストが行​​われたPeenemünde訓練場専用にシーメンスによって開発されました。 これは、PALアナログカラーテレビ規格の「父」であるエンジニアWalter Bruchによって設計されたもので、1966年にドイツ、イギリス、および西ヨーロッパのその他の国で国家規格として採用されました。 すべての利点を備えたこのソリューションには、重大な欠点が1つありました。信号が何らかの方法で修正されなかったため、オペレーターが1秒間職場を離れることができませんでした。 これは、1951年まで続きました。ビデオテープレコーダー（ビデオテープレコーダー、VTR）は、1920年代後半に米国に移住した電気技師Alexander Ponyatovの指揮の下、Ampexによって作成されました。





最初のAmpex VR 1000B VCR



産業にとっての本発明の重要性を過大評価することはできません。IMSResearchによれば、身体的に健康で安静な人でさえ、12分間の作業後にモニターで発生する重大なイベントの最大45％を逃し始め、さらに10分後にはこのインジケーターが約95％。 この事実を考えると、2014年のIPブームはそれほど奇妙ではないようです。 AHD（Analog High Definition-Analog High Definition Video）の出現にもかかわらず、ネットワークカメラは当時一般的なアナログソリューションよりもはるかに需要がありました。 そして、それは写真の品質だけではありません。 ここでの主なことは、デジタルデバイスが所有者に開かれる大きな機会です。 実際、以前に受け取った情報の分析が事後的にのみ行われた場合、今日のセキュリティシステムでは、リアルタイムで最も広範なタスクを解決できます。 最新のIPカメラは、1996年に作成された先祖のAxis Neteye 200とは大きく異なります。





Axis Neteye 200 IPカメラ



ネットワークカメラの多くのモデルはすでに完全に自給自足であり、IoTコンセプトは、以前はばらばらであったデバイスを組み合わせた統合インフラストラクチャを作成する機能を提供します：防犯アラーム、煙探知器、アクセス制御システム、およびサーバーに参加しなくてもデータを交換できるその他のモジュール 実際には、これにより、さまざまなシナリオを実装できます。 そのため、たとえば、複数のカメラのネットワークは、疑わしいマシンを正確に追跡し、バトンをある観測点から別の観測点に通過させ、その結果、何が起こっているかを完全に把握できます。 別のシナリオ：攻撃者によってカメラの1つが無効になった場合、隣接するカメラは監視下で自動的に死角になり、オペレーターのコンソールにアラームが送信されます。 煙探知器とのペアリングにより、火災のエリアを即座に評価し、放火または誤報の事実を特定し、アクセス制御システムと統合することができます-保護対象物への不正な侵入の試みを迅速に検出し、犯罪者を特定します。



多くの場合、このようなシステムは犯罪の防止にも役立ちます。 例として、サーバーに参加せずに機能する単純な4コンポーネント回路を取り上げます。 サーマルイメージャーを使用して、境界を保護します。 緊急事態（夜間に侵入者が物体に侵入する）の場合、サーマルイメージャーは信号をPTZカメラに送信し、PTZカメラは指示された方向に回転します。 同時に、外部照明がオンになり、スピーカーが有効になり、事前に録音されたメッセージを保護エリアからすぐに離れる要求とともに送信します。 Alarm.orgによると、このアプローチは違法侵入の最大74％を防ぐことができます。

最新のビデオ監視システムを使用するための代替シナリオ

追加機能の出現と技術的特性の改善により、CCTVシステムの範囲が大幅に拡大しました。 どんなに奇妙に聞こえても、最も有望な分野の1つは小売店であることが判明しました。 Transparency Market Researchのアナリストは、ビデオ分析システムがさまざまなマーケティング問題を解決できるため、小売業が業界のさらなる発展の主な要因の1つであると考えています。



典型的なシナリオは、訪問者の数とキャッシュデスクを通過した顧客の数に関する情報に基づいてコンバージョン率を決定することです。 ここに顔認識システムを追加し、既存のロイヤルティプログラムと統合すると、その後のパーソナライズされたオファー（個々の割引、格安価格でのバンドルなど）の形成のための社会人口統計学的要因を参照して、顧客行動を調査できます。 シンプルなユースケースも同様に効果的であり、スタッフの節約と顧客体験の向上に役立ちます。 たとえば、中国の巨大企業であるBaiduは、遊園地へのチケットの販売だけでなく、チケット自体の販売も拒否しました。 これ以降、チェックポイントには、訪問者の写真を撮り、サブスクリプションを発行した顧客のデータベースと比較する顔認識端末があります。





バイドゥでは、チケットラックをタブレット付きラックに置き換えました



手順全体は0.6秒以内で完了し、認識精度は99.77％に達します！ アリペイのユーザーは、セルフサービスを使用してオンラインで購入することもできます。これは、Megviiのスタートアップが作成したFace ++ビジュアルIDプラットフォームと支払いサービスの統合のおかげです。 現在、UBERの中国部門でも使用されています。



高度な技術は、スーパーマーケットでのささいな窃盗と戦う分野でも新しい視野を開きます。 プロの泥棒は組織化されたグループの一部として行動し、そのメンバーは特別な役割（特に盗難、警備員の注意散漫、カバーなど）を果たすため、この現象に抵抗することは非常に困難です。 顔認識システムは、同じ人が別々に行っても定期的に同時に店を訪れるという事実を自動的に確立し、その存在に関する情報をセキュリティポストに送信します。 疑いが確認され、実際に泥棒であることが判明した場合、彼らの顔は小売業者のデータベースに入力され、小売ネットワークのいずれかの支店に侵入者が現れるとアラームがトリガーされます。

ビデオ監視システムの開発における制約要因

紙の上ではすべてが良さそうですが、実装についてはどうでしょうか？ 上記のような顔認識システムについて話すと、その実装には多大なコストがかかります。 チェックポイントの前で人の顔をスキャンすることは1つのことであり、ストリーム内、角度、照明条件がまったく異なることです。 ここでは、ステレオカメラと畳み込みニューラルネットワークアルゴリズムを使用した顔の3次元リアルタイムモデリングのみが十分な効率を発揮できます。これには、既存のインフラストラクチャのアップグレードとデータウェアハウスの容量の増加が必要になります。 しかし、多くのビジネス担当者は、従来のセキュリティシステムの場合であっても、追加費用を負担する準備ができていません。



ロシア連邦内務省の法医学科学センターのビデオ技術部門の上級専門家であるデニス・ミハイロフによると、大多数のビデオは、起業家がデータストレージを節約したいという理由で、調査措置の実施には不適切です。 典型的な状況は、2コンポーネント登録システムの作成です：メインサーバーは、先週のレコードを毎秒25フレームの頻度で高解像度で保存し、毎秒5フレームのフレームレートのクリップされた画像のみがアーカイブに格納されます。 残念ながら、このようなビデオでは攻撃者を特定することはできず、場合によっては車の番号を認識することさえできません。 時にはばかげていることもあります。犠牲者は組み立てられたDVRを検査のために提供します。これは、最新のNVRやNASの代わりに、元のデバイスでしか情報を読み取れないほど古い機器が使用されているためです



一部の起業家はあからさまな詐欺を求めています。 この契約は、高解像度PTZカメラをインストールするという事実を示していますが、実際には、800x600形式で写真を書き込み、リモートコントロールをサポートしない安価なデバイスがインストールされています。 有利な状況では、このようなシステムは何年も使用でき、所有者は不可抗力の場合のみ、古いインフラストラクチャがタスクに対処できない場合に完全な障害について学習します。



しかし、意識的な虐待やケチを無視したとしても、関連産業は非常に客観的な問題に苦しんでいます。 ビデオ分析の開発で有望な分野の1つは、工業生産でのマシンビジョンの使用です。





業界でのマシンビジョンの使用



このテクノロジーは、製品の欠陥の検出、全体的な貨物パラメーターの測定、従業員のアクセスの監視などに使用できます。 将来的には、これにより、複数のオペレーターの監督下で機能することができる完全に自動化された生産複合体の作成を開始できます。 ただし、同じTransparency Market Researchによると、この市場セグメントの成長率ははるかに控えめです。2022年の予測は285億ドル（セキュリティセクターの710億ドルと比較）です。 2014年にこの数字が157億だったことを思い出すと、出力は8年間で2倍未満しか増加しません。



厳密に3つの制約があります。 1つ目は、そのようなシステムを管理するために必要な一連のスキルを持つ専門家が不足していることです。 第二-機器の品質とセキュリティに対する高い要件。 3番目は、業界標準が統一されていないことです。 「セキュリティに関して言えば、ビデオ監視システムの重要な利点の1つは汎用性です。 保護対象（オフィス、倉庫、スーパーマーケット、ホテル）が何であれ、タスクのプールは同じです。つまり、開発されたハードウェアをどこでも使用できるようになると、ソフトウェアレベルで追加機能を実装できます。 同時に、各産業企業の特徴は生産プロセスの独自性であり、自動化タスクは標準的な手段では解決できなくなりました。それぞれに独自の開発が必要です」とMacroscop CEOのArtem Razumov氏はコメントしています。



実際、上記の小売業のニーズに対する最も複雑なシナリオでさえ、セキュリティシステムで使用されているのと同じ機器に基づいて実装できます。これは、その機能が主にビデオ分析アルゴリズムとその適切な使用の可能性に依存するためです。 工場で作成されたインフラストラクチャには、コンポーネントの安定性から積極的な環境要因（重工業に関連）の影響、マイクロチップ、溶接、モーターブロック用の独自の品質管理デバイスの作成まで、多くの追加要件があります。 後者の開発には不可能はありませんが、周辺の特異性のために他の場所で使用される可能性は低いため、クライアント自身が資金を提供します。 その結果、このようなプロジェクトは大きな懸念がある場合にのみ利益を上げることが判明しますが、他のすべての人は依然として安い労働力に頼らなければなりません。

中小企業向けの手頃で生産的なソリューション

企業でのマシンビジョンシステムの導入が本当に難しいタスクであり、そのようなインフラストラクチャを開発する可能性がマクロ経済的要因によって深刻な影響を受けている場合、中小企業に関しては、既存のものを最適化およびスケーリングすることで予算の制約の問題を解決できます。容量。 そのため、たとえば、データストレージの密度を上げると、データセンターに割り当てられたスペースのレンタルを節約でき、「コールダー」ドライブを使用すると、電気および空調の運用コストが削減されます。



上記のすべてを考慮して、Western Digitalは監視用コアツーエッジストレージの概念を開発し、カメラからサーバーへのビデオ録画システムのための最新の包括的なソリューションセットを顧客に提供しています。 高度な技術、信頼性、容量、生産性の組み合わせにより、ほぼすべてのタスクを解決し、インフラストラクチャの展開と保守のコストを最適化できる調和の取れたエコシステムを構築できます。 当社の主力製品は、2017年にグローバルに更新されたCCTVシステムWD Purple用の専用ハードドライブのファミリです。 主な変更点の中で、新しい10 TBドライブの外観、64台の高解像度カメラとの同時作業のサポートの追加、16台のディスク用に設計されたサーバーおよびNASの一部として機能する能力を示す必要があります。





異なる世代のWD Purpleの比較



上記のすべては、次の技術的ソリューションの使用により可能になりました。



HelioSeal。 8 TBおよび10 TBの容量を持つWD Purpleラインの古いモデルは、HelioSealプラットフォームに基づいています。 これらのドライブのエンクロージャーは完全に漏れ防止されており、内部空洞は、その名が示すとおり、希薄なヘリウムで満たされています。 気体媒体の抵抗力と乱流指数の減少により、磁気プレートの厚さを減らすことができ、ヘッドの位置決めの精度が向上したためにPMR法により高記録密度を達成することができました（Advanced Format Technologyを使用）。 その結果、WD Purpleへの移行により、インフラストラクチャを（同じラック内で）拡張する必要なく、データストレージ容量が最大33％増加します。 さらに、ヘリウムストレージデバイスは、スピンドルの回転と回転に必要な電力消費が少ないため、従来のHDDと比較してエネルギー効率が26％向上しています。 追加の節約は、空調コストを削減することです。同じ負荷で、WD Purpleはアナログより平均5℃低いことが判明しました。



AllFrame。 記録中のわずかな中断は、重要なビデオデータの損失につながり、受信した情報をさらに分析することができなくなります。 これを防ぐために、ATAプロトコルのオプションのストリーミング機能セットセクションのサポートが「紫色」シリーズドライブのファームウェアに導入されました。 その機能の中で、処理されたビデオストリームの数と読み取り/書き込みコマンドの優先度の制御に応じてキャッシュ使用量の最適化を強調する必要があります。 また、AllFrameアルゴリズムの革新的なセットは、多数のアイソクロナスストリームを処理するシステムでハードドライブを使用する機能を提供します。WDPurpleドライブは、64台の高解像度カメラとの同時操作をサポートします。



トラー。 ビデオ監視システムを設計するときに対処しなければならない重要なタスクは、アップタイムの増加と誤動作によるダウンタイムの削減です。 負荷の高いサーバーで作業する場合の最も一般的な問題の1つは、許容されるエラー修正時間を超えたことによる冗長性を備えたRAIDアレイの自発的な分解です。Time Limited Error Recoveryオプションは、タイムアウトが7秒を超えた場合にHDDの切断を回避するのに役立ちます。これが発生しないように、ドライブはRAIDコントローラーに適切な信号を与え、その後システムがアイドルになるまで修正手順が延期されます。



ラフ。 4、6、8、および10 TBのWD Purple容量は、ロータリー加速フィードフォワード（RAFF）適応振動補償メカニズムを獲得し、回転振動によるパフォーマンス損失を記録的な4％に削減しました（従来のデスクトップハードドライブでは76％に達します）。これは、直線加速度と角加速度の両方を記録する内蔵加速度計から受信した差動信号に基づいて、書き込みヘッドの補正軌道をリアルタイムで計算することで可能になりました。



さらに、更新されたラインのすべてのモデルには、回路基板を腐食や攻撃的な化学薬品への暴露から保護する特別なコーティングが施され、デバイス自体と保存された情報の両方をさらに保護します。



SanDiskの買収後、Western Digitalのポートフォリオには、容量が8〜128 GBのSanDisk Industrialのメモリカードが補充され、車および個人用DVR、および固定カメラ（バックアップストレージまたはバッファメモリとして）での使用に適しています。それらの機能の中でも、停電の場合でもデータの整合性を保証するECCエラー修正機能のサポート、および製品の寿命を大幅に延ばすのに役立つウェアレベリングアルゴリズムを強調する必要があります。ホストとOTP識別子にバインドする機能により、IPビデオ監視システムのMITMのような攻撃中のデータの破損や盗難が排除されます。最後に、広範囲の動作温度（-40〜85°C）、監視カメラの構成、さらには工業生産でもドライブを正常に操作できます。