Интеллектуальная система видеонаблюдения на основе локальной беспроводной системы позиционирования.
- магистрант, научный руководитель - к. ф.-м. н.
Петрозаводский государственный университет (г. Петрозаводск)
Аннотация (абстракт)
В данной заявке представлен проект интеллектуальной системы видеонаблюдения (ИСВ), основанной на интеграции двух компонентов: видеоподсистемы и подсистемы определения местоположения. ИСВ на основе локационных данных, поступающих от системы определения местоположения, должна осуществлять автоматическое определение активной видеокамеры (в зоне видимости которой находится объект). Видеоподсистема получает видеопоток от активной камеры, рассылает его всем подключенным клиентам и записывает в видеоархив. При использовании в системе поворотных камер осуществляется непрерывное видеосопровождение объекта наблюдения на протяжении длительного участка его пути. Благодаря использованию данных от системы позиционирования и анализу видеоизображения, ИСВ сможет осуществлять слежение за определенным объектом без привлечения оператора. Данную систему можно использовать на горнолыжных курортах, в отелях, на режимных объектах и т. д.
1. Идея и цель работы
На территории, где развернута система, размещаются базовые станции подсистемы определения местоположения и видеокамеры. Объекту, за которым ведется наблюдение, выдается мобильное устройство – тег. Базовые станции измеряют расстояние до тега и передают полученные данные серверу подсистемы определения местоположения, который переводит их в координаты. Затем эти координаты поступают на сервер видеоподсистемы, который, в свою очередь, производит захват видеопотока от соответствующей камеры и выполняет его дальнейшую обработку.
В качестве конкретного примера использования ИСВ рассмотрим горнолыжные курорты. Лыжнику для получения видео достаточно взять тег, съехать с горы и забрать готовое видео сразу после спуска(Рис. 1).
Рис. 1
Целью данного проекта является разработка интеллектуальной системы видеонаблюдения за подвижным объектом на основе данных от беспроводной локальной системы определения местоположения.
2. Актуальность и новизна
Посещаемость горнолыжного курорта, например «Красной поляны», может колебаться от 50 до 200 человек в день. При этом один человек платит в среднем от 800 до 1600 рублей в день за использование подъемника. Кроме того, посетители часто пользуются дополнительными услугами: прокат снаряжения – около 1000 рублей, питание – около 600 рублей, проживание в гостинице – 3000 рублей, spa-процедуры (данные приведены из интернет-сайтов: http://www. *****/static/197/ и http://www. *****/plan57.htm). Приведенные данные показывают, что чем больше развита инфраструктура и шире спектр предлагаемых услуг, тем больше прибыль, получаемая от одного человека. Установка ИСВ на горнолыжном курорте приведет как к увеличению общего числа посетителей, так и к увеличению прибыли, получаемой с одного клиента.
Система будет интересна заказчику, так как на сегодняшний день на рынке нет систем видеонаблюдения, способных сопровождать конкретного человека без участия оператора.
3. Существующие аналоги
На рынке существуют варианты оказания услуг по формированию трека прохождения горнолыжной трассы на достаточно детализированной карте (с данными о скорости, времени и т. п.). Стоимость услуги - 1000 рублей и больше. Точность отображения трека низкая (4-8 метров), следовательно, система позиционирования GPS не справится с поставленной задачей создания видеоклипов. Представители: «SlopeTracker GPS»(США), «SkiTraK»(США).
Основная альтернатива предлагаемого проекта – использование клиентами видеокамер для съемки своих друзей или родственников.
Использование предлагаемой системы по сравнению с перечисленными вариантами видеосъемки позволит клиенту без значительных затрат:
· получить качественное и стабилизированное изображение;
· увидеть себя с разных ракурсов;
· не заботиться о процессе съемки и наслаждаться спуском.
4. Задачи проекта
1) Разработать опытный образец программно-аппаратного комплекса интеллектуального видеонаблюдения, который бы осуществлял слежение за перемещающимся объектом по данным от беспроводной локальной системы определения местоположения. Разрабатываемый комплекс должен решать задачи:
а) автоматического переключения видеоизображения с разных камер, на основе анализа координат наблюдаемого объекта;
б) автоматического слежения за выбранным объектом с помощью поворотных камер на основе локационных данных и анализа видеоизображения;
в) уточнения координат объекта и стабилизации изображения;
г) записи видео в архив.
2) Провести тестирование разработанных решений, подготовить рекомендации по их использованию.
5. Методы исследования
При непостоянной скорости движущегося объекта возникает задача определения его точного местоположения. Знать координаты объекта съемки необходимо для получения качественного видео. Первоначальные координаты объекта для видеоподсистемы могут быть получены из подсистемы определения местоположения объекта (определения локации объекта). Учитывая требуемую точность определения локации (1-2 метра), датчики на основе технологии GPS (4-8 метров) или ГЛОНАС (6-8 метров), к сожалению, невозможно использовать в качестве технологической основы для ИСВ. Для достижения точности локаций 1-2 метра предлагается использование датчиков на основе технологии NanoLOC. В отличие от GPS технология NanoLOC предназначена для работы как на открытых пространствах, так и в помещениях.
Дальнейшее уточнение координат объекта предполагается проводить с помощью анализа изображения на сервере видеоподсистемы. Для этого необходимо использовать алгоритмы детектирования и сопровождения объектов.
6. Результаты
В настоящее время ведутся работы по улучшению первого демонстрационного прототипа системы, а именно разработка алгоритмов детектирования движения.
7. Возможные пути коммерциализации
Установка ИСВ на горнолыжном курорте позволит его посетителям воспользоваться следующим спектром услуг:
· Получение видеоролика без привлечения услуг видеооператора.
· Создание видеоотчетов для спортсменов (просмотр видеозаписей может использоваться для анализа ошибок).
· Проведение уроков для новичков. Показ на мониторе их ошибок при спуске и создание видеотеки стандартных ошибок (без привлечения видеооператора).
· Фиксация чрезвычайных ситуаций с возможностью автоматического вызова спасателей.
Для оценки экономического эффекта от использования ИСВ возьмем следующие сценарные условия:
- стоимость инсталляции системы для заказчика на длине трассы в 1км ориентировочно составит 1 рублей с НДС, в данную сумму входит оборудование, материалы, монтаж, ПО, пусконаладочные работы. Данная сумма включает также норму прибыли для разработчика в размере 10%.
Продолжительность сезона — 180 дней в году;
· срок полезного использования системы — 61 месяц;
· система ИСВ поставлена на баланс как единое целое;
· расходы на текущий ремонт —руб./год (дисконтируется)
· заработная плата инженера на полставки без учета НДФЛ –руб.
Просчитаем экономическую целесообразность инвестиционных вложений:
В течение сезона среднее число пользователей — 50 человек в день. Стоимость услуги — 200 руб.
Рис. 2
Результаты:
Срок окупаемости = 1 сезон.
Накопленный дисконтируемый
денежный поток за 6 лет = 5 руб.
Как видно из расчета рисков, даже при минимальном числе клиентов 50 человек в день, система окупается за 1 сезон. Также необходимо учитывать, что эффективное ценообразование и оптимизация расходов на конкретном объекте может увеличить доходность от внедрения данной системы. Кроме того, наличие данной системы приведет к привлечению дополнительных клиентов и, как следствие, увеличению общего дохода.
8. Список литературы
1. К вопросу об инварианте графического изображения // Математические методы распознавания образов: 13-я Всероссийская научная конференция: Сборник докладов, Санкт-Петербург. Стр. 393-3
2. Об одном инварианте графического изображения // Системы управления и информационные технологии, Москва-Воронеж. №4.1(30). стр. 195-1
3. Применение спектра фрактальных размерностей Реньи как инварианта графического изображения // Вестник Санкт-Петербугского университета, Санкт-Петербург, Сер. 10. Вып. 2. стр. 30-
4. Система поиска в электронной коллекции изображений петроглифов Карелии // Труды 10-й Всероссийской научной конференции Электронные библиотеки: перспективные методы и технологии, электронные коллекции. 2008
5. , , [и др.]. Точность определения расстояний с помощью технологии nanoLOC // Беспроводные технологииN3 (12). - С. 48-51.
6. , , . Локация в беспроводных сетях датчиков стандарта nanoLOC (IEEE 802.15.4a) // Информационные технологииN8, С.43-47.
7. A. S. Galov, A. P. Moschevikin, R. bination of RSS localization and ToF ranging for increasing positioning accuracy indoors // 11th International Conference on ITS TelecommunicationsР. 299-304.
8. A. S. Galov, A. P. Moschevikin, A. V. Soloviev. Reducing radio bandwidth in nanoLOC-based wireless networks through selecting correct base stations for ranging // Special Issue on "Wireless Systems" at the International Journal of ComputingVol. 10. Issue 4.
