Эффект толпы, или детектирование скопления людей в городе

Эффект толпы, или детектирование скопления людей в городе

Эффект толпы, или детектирование скопления людей в городе

Программное обеспечение \\ 26.05.2015 10:16 \\ Macroscop \\ Пермь

Модуль подсчета людей в скоплениях (детектор толпы) выступает важным инструментом обеспечения безопасности и порядка на улицах, площадях, вокзалах. Администратор системы видеонаблюдения задает пороговое значение, при превышении которого данное количество людей в данной области кадра будет считаться скоплением, а система - выдавать предупреждение.

Все методы детектирования скопления людей и их подсчета можно условно разделить на две группы. В первую группу входят детекторы, которые анализируют характеристики толпы в целом и строят ее модель, после чего определяют количество людей в ней. Во второй группе детекторы работают с отдельными объектами в толпе и производят их подсчет.

 

Первая группа методов


Подсчет по площадям

Метод подходит для работы с толпами, люди в которых совершают движения и перемещения, и основан на результатах работы детектора движения. В кадре выделяются прямоугольные области движения, соответствующие скоплению людей, а также маски движения внутри этих областей. Маски соответствуют изменяющимся пикселям, которые и характеризуют очертания толпы. Выделив очертания толпы, метод определяет ее площадь.

 

Детектор определяет число людей путем деления площади движущейся области (толпы) на площадь изображения одного человека в данной области.


Поскольку толпа может занимать любое положение в кадре, а область наблюдения камеры может быть довольно широкой, детектор должен учитывать влияние перспективы на площадь, занимаемую в кадре одним человеком. Поэтому, прежде чем запустить подсчет, администратору системы необходимо задать размеры человека на ближнем и дальнем плане кадра.


Люди могут также перекрывать друг друга, что влияет на занимаемую площадь (одни попадают в кадр целиком - первый ряд скопления, другие - частично). Чтобы учесть это при расчете числа людей, метод анализирует рамку движения и определяет степень ее заполнения изменяющимися пикселями, а далее вычисляет коэффициент перекрытия.


Метод подсчета по площадям определяет количество людей в скоплении с точностью около 70%; результаты его работы напрямую зависят от качества работы детектора движения.


Подсчет по особым точкам

Особые точки - это места изображения, где цветовой градиент имеет локальные максимумы. Они будут найдены в углах тела, на пересечениях контуров, изломах одежды и т.п.

 

Метод работает с движущимися областями кадра и ищет в них особые точки, где изменение цветового градиента происходит сразу в двух направлениях. Cоотнеся количество особых точек в движущейся области с количеством особых точек, приходящихся на одного человека, модуль определяет искомое число людей в толпе.


Основная сложность заключается в определении количества особых точек одного человека, так как оно не является постоянным и также зависит от степени перекрытия человека другими людьми, от освещенности, положения камеры, ее настроек и т.п. Поэтому чаще всего данный метод используется совместно с другими методами подсчета, например с методом подсчета по площади. Во время такой совместной работы происходит "обучение" алгоритмов метода подсчета по особым точкам на последовательности нескольких кадров: анализируются результаты метода подсчета по площадям и количество особых точек в области движения, вычисляется среднее количество точек, приходящееся на одного человека.


Данный метод накладывает ряд ограничений: во-первых, ведется подсчет только в движущейся толпе; во-вторых, точность данного метода зависит от точности работы других методов подсчета, на чьих результатах происходит "обучение".

 

Детектирование толпы по текстуре

Данный метод предполагает, что камера охватывает большую зону наблюдения, а скопление людей плотное и находится в дальней части кадра. Если анализировать изображение такого скопления, оно представляет собой комбинацию составляющих, складывающихся в определенный узор. То есть изображение имеет особую структуру, которую и детектирует алгоритм метода, а далее, анализируя ее и определяя периодичность расположения элементов узора толпы, делает вывод о числе людей.

 

Это самый неточный из представленных методов, его погрешность составляет около 50%. Однако он может успешно применяться, например, для оценки количества участников массовых мероприятий, когда счет идет не на десятки, а на сотни и тысячи людей.

 

Вторая группа методов


Детектирование изображений голов

Метод анализирует, сколько изображений голов содержится в интересующей области кадра, и делает вывод о числе людей. Для поиска изображения голов в кадре используется классификатор, который в общем случае можно адаптировать под распознавание любых объектов или их частей. Поиск и подсчет изображений голов выбран не случайно: несмотря на то что люди могут находиться в любой части кадра, хаотично располагаться внутри толпы, перекрывать друг друга, их головы почти всегда попадают в поле зрения камеры. К тому же голова имеет характерную форму, одинаковую для всех людей, поэтому ее изображение может выступить универсальным инструментом подсчета. Алгоритмы метода анализируют каждый кадр, при этом учитывается перспектива.

 

Сложность использования данного метода заключается в том, что он требует высокого разрешения картинки с камеры, а изображение головы должно быть не меньше и не больше определенных размеров. Слишком маленькие и слишком большие изображения подсчитываться не будут. Возможны и ложные срабатывания классификатора на предметы округлой формы в кадре (например, фонари и т.п.) и пропуск изображений голов на сложном фоне или в плотной толпе.


Как показывает статистика, в случаях неверных подсчетов метода по изображению голов занижение результата происходит чаще, чем завышение. В то же время метод подсчета по площади в случае ложных срабатываний чаще всего завышает результат. Эти занижения и завышения имеют примерно одинаковое значение для одних и тех же сцен, поэтому, чтобы скомпенсировать погрешности, эти методы применяют в комплексе. Детекторы ищут число людей в скоплении по площади и по количеству изображений голов, а результатом выступает среднее значение.

 

Подсчет по траекториям движения

Данный метод работает в связке с модулем трекинга. Алгоритмы анализируют характер движения объектов в заранее обозначенной оператором области кадра, составляют карту движения из траекторий и направлений перемещений объектов. При этом одни алгоритмы предполагают классификацию и учитывают траектории передвижения только людей, другие ведут работу с любыми движущимися объектами. Подсчет осуществляется по детектированным траекториям объектов в заданной области.

К преимуществам данного метода относится в первую очередь высокая точность подсчета: даже если люди в скоплении находятся близко друг к другу или сильно перекрываются, анализируются не их изображения, а их перемещения. Перемещения индивидуальны, что позволяет отделить практически каждого человека.

Александр Коробков,
главный архитектор Macroscop

 

Опубликовано в "Системы Безопасности" №1, 2014 

Статьи Программное обеспечение

Что необходимо массовому NVR?

Что необходимо массовому NVR?

Программное обеспечение \\ 29.07.2015 14:16 \\ Macroscop \\ Комментарии()

За последние несколько лет популярность сетевых видеорегистраторов (NVR) существенно выросла. Конкуренция между готовыми программно-аппаратными комплексами NVR и решениями на основе программного обеспечения становится все острее.

Отслеживание объектов в видеопотоке. Методы построения траекторий

Отслеживание объектов в видеопотоке. Методы построения траекторий

Программное обеспечение \\ 20.07.2015 14:44 \\ Macroscop \\ Комментарии()

Среди наиболее перспективных функций видеоанализа является отслеживание перемещений объектов - трекинг. Рассмотрим как алгоритмы построения траекторий по одной камере, так и технологии, позволяющие получить более общую, связную информацию по нескольким камерам системы.

Технологии подсчета посетителей в коммерческих интересах

Технологии подсчета посетителей в коммерческих интересах

Программное обеспечение \\ 23.06.2015 09:52 \\ Macroscop \\ Комментарии()

Данные о трафике посетителей могут являться основанием для проведения маркетинговых мероприятий и оценки качества работы персонала, позволяют оптимизировать распределение ресурсов предприятия, а также полезны для оперативного принятия прочих управленческих решений.

Популярные методы обнаружения и распознавания лиц

Популярные методы обнаружения и распознавания лиц

Программное обеспечение \\ 27.05.2015 17:41 \\ Macroscop \\ Комментарии()

Современные технологии видеоанализа решают сложнейшие задачи, предоставляя удобный инструмент для обнаружения в режиме реального времени и поиска в архиве необходимых объектов по различным критериям: от размера и области присутствия в кадре до примет человека или его лица. Чем выше степень оригинальности поискового критерия, тем более точные результаты выдает программа.

Метод сжатия сигнала H.265 отражает новый этап в развитии IP-видеонаблюдения

Метод сжатия сигнала H.265 отражает новый этап в развитии IP-видеонаблюдения

Программное обеспечение \\ 14.03.2014 13:57 \\ Айрон-Рус \\ Комментарии()

Статья о новом алгоритме сжатия H.265. Кодек демонстрирует отличный прирост в 40% без потери качественных показателей.

Отраслевые решения MACROSCOP: теория и практика

Отраслевые решения MACROSCOP: теория и практика

Программное обеспечение \\ 14.12.2012 09:57 \\ Macroscop \\ Комментарии()

Начиная с 2010 года, технологии MACROSCOP успешно применяются Сбербанком РФ, Агропромбанком, Московским ювелирным заводом, Лукойлом, Ростелекомом, LG-Electronics и сотнями других компаний России. Практика использования решений MACROSCOP для любой сферы и отрасли.

Как снизить затраты на серверы для системы IP-видеонаблюдения?

Как снизить затраты на серверы для системы IP-видеонаблюдения?

Программное обеспечение \\ 05.12.2012 11:11 \\ Macroscop \\ Комментарии()

Одно из главных препятствий на пути использования систем IP-видеонаблюдения - высокая стоимость. Разработчики ПО для IP-камер MACROSCOP реализовали алгоритмы, которые позволяют обрабатывать в 4 раза больше данных, не наращивая вычислительной мощности.

USB универсальный хост контроллер – важный аппаратный компонент

USB универсальный хост контроллер – важный аппаратный компонент

Программное обеспечение \\ 21.05.2010 14:19 \\ Комментарии()

Для надёжной работы интерфейса USB требуется наличие специальной аппаратной программы. Стандартный usb хост контроллер драйвер – одна из таких программ

Виды вредоносных программ

Виды вредоносных программ

Программное обеспечение \\ 19.04.2010 16:35 \\ Комментарии()

Трудно найти современного человека, который бы не пользовался электронной почтой и другими Интернет-ресурсами, а значит, не подвергался бы угрозе атак вредоносных программ. Рассмотрим основные виды вредоносных программ.

Кратко о новых антивирусных программах и понятие «лёгкий антивирус»

Кратко о новых антивирусных программах и понятие «лёгкий антивирус»

Программное обеспечение \\ 14.04.2010 14:06 \\ Комментарии()

В условиях постоянной угрозы информационной безопасности, каждый пользователь должен располагать актуальной информацией о том, какие новые антивирусные программы были выпущены в последнее время, какими они обладают преимуществами. 

Книги

Системы охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации

ISBN: 978-5-7695-6218-1
Год: 2010 (май)
Страниц: 512

 

 

Учебное пособие представляет собой 5-е издание, дополненное и переработанное. Книга незаменима при обучении специалистов по монтажу любых видов сигнализаций: пожарных, охранных и охранно-пожарных. Представлены также общие сведения об организации охраны на объекте.

Технические средства охраны

Системы охранной сигнализации: основы теории и принципы построения

ISBN: 978-5-9912-0025-7
Год: 2008
Страниц: 496

 

Учебное пособие поможет при прохождении теоретических курсов специалистами в области охраны. Здесь есть всё об эксплуатации технических средств охраны. Это второе, дополненное издание, созданное на основе лекций.

Технические средства охраны

Системы контроля и управления доступом

Год: 2010
Страниц: 272

 

Книга адресована широкому кругу лиц, занятых в области службы безопасности на различного уровня объектах. Прилагается перечень нормативных материалов.

 

Технические средства охраны

вверх