Система обеспечения безопасности объектов на основе интеллектуальной двухспектральной камеры

Система обеспечения безопасности объектов на основе интеллектуальной двухспектральной камеры / В. А. Харламов, М. В. Лишилин, С. Д. Михайлова, А. А. Пилипенко // Системный анализ в науке и образовании:    сетевое научное издание. 2023.   №    1. C. 13–17. URL :

OBJECT SECURITY SYSTEM BASED ON INTELLIGENT DUAL-SPECTRAL CAMERA

Kharlamov Vadim A.1, Lishilin Mikhail V.2, Mikhailova Svetlana D.3, Pilipenko Adriana A.4

1Assistant;

Dubna State University;

19 Universitetskaya Str., Dubna, Moscow region, 141980, Russia;

2PhD in Engineering sciences, associate professor;

Dubna State University;

19 Universitetskaya Str., Dubna, Moscow region, 141980, Russia;

3Student;

Dubna State University;

19 Universitetskaya Str., Dubna, Moscow region, 141980, Russia;

3Student;

Dubna State University;

19 Universitetskaya Str., Dubna, Moscow region, 141980, Russia;

Kharlamov V. A., Lishilin M. V., Mikhailova S. D., Pilipenko A. A. Object security system based on intelligent dual-spectral camera. System Analysis in Science and Education, 2023;(1):13–17 (in Russ). Available from:

Комплексная система безопасности в настоящее время представляет собой стратегически важное и основополагающее решение для обеспечения безопасности объектов, представляющих ценность для государства и коммерческих структур. Основным источником обеспечения защиты объекта являются технические средства охраны.

Техническое средство охраны (ТСО) – конструктивно законченное устройство, выполняющее самостоятельные функции в составе системы, предназначенной для обеспечения охраны или безопасности объекта; точка доступа – место непосредственного осуществления контроля доступа (примерами точек доступа являются двери, турникеты, кабины прохода, оборудованные необходимыми средствами).

В последнее время рынок защиты периметра значительно вырос, что говорит о высоком спросе на данные устройства. Согласно исследованиям аналитиков, MarketsandMarkets рынок увеличился со 110,64 млрд долларов США в 2017 году до 196,60 млрд долларов США к 2022 году, при совокупном годовом темпе роста ( CAGR ) – 12,2% в период между 2017 и 2022 годами, т.е. на 50%. Мировой рынок программ управления видео вырастет с 10,9 млрд долларов США в 2022 г. до 31 млрд долларов США к 2027 г. при среднегодовом темпе роста 23,1% [1].

В состав рынка защиты периметра аналитики включают аппаратную составляющую по компонентам: системы обнаружения вторжений за границами периметра, видеонаблюдение, контроль доступа и системы оповещения и уведомления.

В настоящее время системы обнаружения вторжений разделяются по принципам сбора и передачи информации. Рассмотрим технические средства охраны, которые являются главными в системе обеспечения безопасности объектов, учитывая плюсы и минусы данных видов устройств (см. табл. 1).

Таблица 1. Датчики. Принципы сбора и передачи информации

Типы датчиков	Плюсы	Минусы
Датчик, основанный на трибоэлектрическом эффекте. Размещается на гибком инженерном заграждении. В случае воздействия нарушителем на заграждение происходит искривление прикрепленного к нему кабеля, блок обработки датчика фиксирует это искривление и выдает сигнал тревоги оператору.	Низкая стоимость самого устройства Низкое энергопотребление Низкая       стоимость монтажа   на   гибкие заграждения.	Применяется только с гибкими инженерными заграждениями Необходима сезонная/погодная настройка Чувствительность к электромагнитным помехам Низкая степень локализации нарушения (фиксируется факт воздействия, но не участок ограждения, где оно произошло)

Волоконно-оптический датчик. Размещается на гибком инженерном заграждении или на погруженной в грунт сетке. В случае воздействия нарушителем на заграждение/сетку происходит искривление прикрепленного к нему кабеля, блок обработки датчика фиксирует это искривление и выдает сигнал тревоги оператору.	Высокая       степень обнаружения         и локализации    тревоги (блок         способен распознать искривление кабеля с точностью до нескольких метров на расстоянии нескольких километров          от оператора) Возможность перекрытия протяженных периметров      одним блоком обработки	Применяется только с гибкими ограждениями Высокая стоимость как самого кабеля, так и блока обработки Низкая степень автономности, т.к. блок обработки представляет собой промышленной рефлектометр и высокопроизводительный сервер для обработки сигнала и требует промышленной электрической сети.
ИК-датчик. Состоит из передающей и принимающей частей, фиксирует попадание любых предметов в поле действия луча от передатчика до приемника.	Работает на любом типе инженерных заграждений	Необходимо создавать зону отчуждения от предметов и зеленых насаждений в поле действия датчика Низкая степень автономности.
Радоиволновой/радиолучевой датчик. Состоит из передающей и принимающей частей, фиксирует искажение электромагнитного поля при попадании предметов в зону действия датчика.	Может быть установлен без инженерных заграждений Высокая степень обнаружения вне зависимости от места применения (на земле, на заграждении)	Необходимо создавать зону отчуждения от предметов в поле действия датчика Высокая стоимость датчиков Из-за различия искажения электромагнитного поля на живых существ и на металлы, как   правило   происходит настройка     фиксирования только       металлических предметов в зоне действия. Низкая степень автономности из-за        необходимости подключения            к промышленной электрической сети.
Вибрационные датчики	Могут быть маскируемые и мобильные Могут по характеру сигнала предполагать тип нарушителя (человек/автомобиль)	Низкая степень помехоустойчивости Невозможность применения в городской черте или рядом с оживленными участками дорог

Одним из слабых мест перечисленных систем является необходимость верификации тревожного сигнала при помощи либо мобильной группы отделения охраны, либо технического наблюдения, что требует установку дополнительного оборудования (стационарного или мобильного).

В настоящий момент в техническом наблюдении есть ряд недостатков:

• -    Из-за относительно низкой стоимости количество установленных камер на каждом объекте растет, что не дает возможности оператору качественно наблюдать за обстановкой.

• -    Встроенный датчик движения в камере технического наблюдения регистрирует абсолютно любые движения в поле зрения и тем самым увеличивает количество ложных срабатываний, что приводит к ухудшению качества контроля.

• -    Аналитика идентификации в системах технического наблюдения как правило требует серверных вычислительных мощностей.

• -    В ночное время суток техническое наблюдение применяется совместно с ИК-прожекторами или ИК-подсветками, что значительно увеличивает энергопотребление и стоимость системы охранного телевидения.

• -    Качество сигнала при применении ИК-подсветки сильно зависит от погодных условий [2, 3, 4].

Как верно заметил заместитель генерального директора по безопасности АО «Международный аэропорт Шереметьево» Ермаков В.Е. в интервью журналу «Системы безопасности»: «Сегодня в существующей технологии не хватает машинной алгоритмизации для автоматического выявлении событий и окончательное решение по поступающим тревожным сообщениям из системы принимает пока оператор» [5].

Система технического наблюдения, состоящая из цветной видеокамеры и тепловизионного прибора, называемая двухспектральной системой технического наблюдения. Преимуществом технического наблюдения на основе двухспектральных систем является меньшая зависимость от погодных условий, низкое энергопотребление (по сравнению с применением ИК-подсветки для камер оптического спектра) и наибольшая вероятность определения нарушителя по тепловому контрасту.

На рынке уже существуют ряд аналогичных решений с использованием встроенного зарубежного программного обеспечение, что не позволяет в настоящее время осуществлять поддержку, доработку и настройку программы по требованиям заказчика.

Создание устройства как для наблюдения, так и для обнаружения и идентификации требует интегрирования вычислителя с нейросетью в само устройство. При этом существует сложность наложения видимого спектра камеры на ИК-спектр тепловизора. Решение данной технической проблемы позволит получать качественное изображение для передачи на распознавание образов и применять его только для «теплых» объектов в кадре.

Одно из главных преимуществ устройства - это использование отечественного специального программного обеспечения, так как оно является альтернативой ушедших с отечественного рынка иностранных программных продуктов.

Для эффективного использования ТСО службами охраны, предлагаемое инновационное решение должно соответствовать следующим требованиям:

• -    дальность обнаружения человека/автомобиля до 100 метров;

• -    базовый функционал по распознаванию человека/автомобиля в кадре;

• -    возможность дообучения под специфику заказчика (обнаружение оставленных предметов, источников возгорания и т.д.);

• -    оперативная передача обработанной информации на АРМ оператора;

• -    высокая степень автономности за счет оптимизации энергопотребления;

• -    способность отправки тревожного сигнала и изображения нарушителя, происходящей по радиорелейной симплексной связи.

Не стоит забывать про необходимость приемной станции и автоматизированного рабочего места оператора.

Используя двухспектральную камеру (наложение ИК-диапазона на видимый) и обучаемую систему компьютерного зрения (см. рис. 1), получаем возможность обрабатывать видеоизображение на входе и выявлять угрозы, с последующей отправкой предупреждающего сообщения оператору без необходимости непрерывной слежки за объектом. Благодаря малому потреблению электроэнергии существует возможность автономного использования в качестве технического средства охраны. Также устройство наследует свойство круглосуточного и всепогодного слежения за обстановкой на охраняемой территории с удаленного рабочего места оператора.

Ещё одним плюсом решения является отсутствие необходимости прокладки ВОЛС/витой пары к каждой камере.

антенна

Рис. 1. Схема предлагаемого решения

Применение данного устройства позволит оптимизировать охранную деятельность и снизить количество ошибок, вызванных усталостью оператора за счет передачи только информативных сигналов, а также минимизировать количество ложных тревог.

Использование нейросети позволит адаптировать устройство под потребности потребителя. Существует возможность провести переобучение нейронной сети под потребности и задачи заказчика. В этом случае материал обучения обрабатывается на серверах поставщика и затем загружается на оборудование и обеспечивает высокую точность распознавания с учетом желаемой специфики, не требуя наличия у заказчика высокопроизводительного оборудования.