В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Наверное, вас, дорогие читатели, удивило название статьи? А что делать, если нервы ни к чёрту у некоторых товарищей. Но "прорваться" невтерпёж, ну очень хочется – если не мытьём, то хоть катаньем! Короче, поговорим о высоких материях – перспективах охранного видеонаблюдения, типа куда ехать надо. И поможет нам в этом вопросе "замечательная статья", которую мы внимательно проанализируем и сделаем соответствующие выводы. Итак, сие творение называется – "Будущее видеонаблюдения: взгляд глазами человека!"1. Держите начало:
Вполне естественно, что с появлением первых аналоговых видеокамер мы начали сравнивать их с человеческим глазом. Ведь рассматривая видеокамеру и глаз человека, мы пользуемся одними и теми же терминами – фокус, светочувствительность, диафрагма, линза, фокусное расстояние и апертура. Видеокамеры, применяемые в системах видеонаблюдения, созданы, чтобы видеть то, что не в состоянии разглядеть человеческий глаз. Если речь об аналоговой системе видеонаблюдения, то сравнение ограничивается только этим.
В сетевой системе видеонаблюдения камеры скорее представляются в виде компьютеров, способных видеть. Когда мы говорим о компьютерах, мы имеем в виду искусственный интеллект. Мы говорим о памяти. Современную сетевую систему видеонаблюдения можно сравнить с мозгом и глазами человека.
Уже сегодня есть области, где возможности сетевых видеокамер ощутимо превосходят человеческие возможности, однако в некоторых ситуациях никакая система видеонаблюдения не сможет заменить интуицию или мыслительные способности человека. Возникают закономерные вопросы: насколько сопоставимы функции сетевых систем видеонаблюдения с возможностями человека и где мы, люди, проиграем им в будущем?
А теперь найдите три ляпа, по одному в каждом абзаце. Правильно – вот они. Первым номером идёт следующее утверждение: "Видеокамеры, применяемые в системах видеонаблюдения, созданы, чтобы видеть то, что не в состоянии разглядеть человеческий глаз". О, как безапелляционно! Хотя в ряде случаев человеческому глазу действительно не удаётся разглядеть на мониторе что-либо с тех самых видеокамер – ни в живую, ни из архива. Второй момент: "Когда мы говорим о компьютерах, мы имеем в виду искусственный интеллект". М-да, мечтать не вредно, надо только с небес на землю спуститься! Искусственный Интеллект пока существует лишь в Голливуде и воспаленных мозгах PR-менеджеров. Да и в сетевых камерах полноценных компьютеров тоже не наблюдается, только примитивные DSP! Ну и на закуску: "Уже сегодня есть области, где возможности сетевых видеокамер ощутимо превосходят человеческие возможности…". Вот так, бесхитростно! Давайте разбираться, сначала про разрешение. Читайте, что автор намолол:
Честно признаюсь, убило наповал следующее словосочетание – "разрешение роговицы глаза"! Такого раньше просто не встречал, решил проверить – а что же было в оригинале на английском: "The future of video: use your eyes"2. Надежды на кривость перевода не оправдались, действительно был применён термин "cornea", то есть по-русски однозначно – "роговица". Так вот, смею заверить, это лишь "органическая линза" и не более того. Никаких фоторецепторов там нет и в помине – все они находятся в сетчатке (retina)! Ну, бывает – видимо, бес попутал. А может быть сие – натуральное разгильдяйство, неужели лень было в Интернет заглянуть? Скорее всего, следуя известному девизу "время – деньги", автор решил, что и так сойдёт. Вот такой он – "бизнес без границ"!
Далее, в сетчатке действительно около 120–130 миллионов палочек (монохромных) и ещё порядка 6–7 миллионов колбочек (три типа по восприятию цвета – красный, зелёный и синий). Тогда, следуя логике автора, получается, что разрешение глаза равно – 126–137 Мпкс! Однако следом заявляется – системам видеонаблюдения этого и даром не надо! А кроме того, мозг вообще не справляется с таким разрешением – силёнок не хватает, не боле 5–10 Мпкс будет. Но если копнуть глубже, то с изумлением обнаруживаешь, что, по достоверным данным нейрофизиологических исследований, в глазном нерве насчитается всего лишь 1 миллион аксонов (проводов)! Тогда невольно задумываешься – вот зачем Матушка Природа такого нагородила, да нас не спросила? Обычно она излишеств не допускает – вопрос жизни и смерти, в плане выживания! Про запас что ли заготавливала, типа: солений, копчений да маринадов с вареньем? Затем в публикации начинаются некого рода пространные рассуждения: о разрешении объективов, законе Мура, который то ли не распространяется… иль совсем не действует в какую-либо степь, а также о "героических усилиях" разработчиков, преодолевающих сию проблему:
Боже мой, что ж за дремучесть посетила? Ладно, проехали, давайте просто поведаю вам об устройстве глаза на популярном уровне, а именно о наиважнейшем его элементе – сетчатке. Так вот, это есть ни что иное, как часть мозга, только вынесенная наружу. Она расположена на внутренней поверхности (противоположная зрачку полусфера) глазного яблока, покрывая примерно 72% её площади. Сетчатка глаза у взрослого человека имеет размер 22 мм и состоит из 10-ти нейронных слоёв, в которых осуществляется фантастически сложная обработка. Это вам не квадратно-гнездовые CCD и CMOS рукотворные сенсоры! В отличие от них, фоторецепторы сетчатки (колбочки и палочки) расположены крайне неравномерно.
Можно выделить две области: так называемое "жёлтое пятно" (по окрасу пигмента), где наибольшая концентрация светочувствительных элементов – в основном колбочек, и периферийную часть, в которой доминируют палочки. Именно жёлтое пятно позволяет нам "видеть" мир в мельчайших деталях. Но его размеры составляет всего 3–5 мм в диаметре. Поле зрение получается чрезвычайно узким (рис.1), что-то типа глядения в замочную скважину. Мало того, в этой области ещё присутствует "центральная ямка". А почему её так назвали? Да потому что фоторецепторы расположены на дне глазного яблока. А над ними – те самые нейронные слои сетчатки, сквозь которые свет и пробивается к сенсорам. В области центральной ямки (1 мм в диаметре) всего два слоя клеток – биполярных и ганглиозных. Поэтому светосила здесь максимальная. Есть ещё и центральная часть этой ямки (0,2–0,4 мм). Там вообще лишь одни колбочки, причём каждая имеет индивидуальное представительство в глазном нерве. Они очень тонкие (на периферии колбочки раза в три толще) и плотно упакованы, типа сосисок в пчелиных сотах. Здесь самое высокое разрешение. Но оно начинает резко падать с уходом на периферию. Уже на границе желтого пятна острота зрения уменьшается в 4 раза, а там где сетчатка заканчивается, полный облом – в 30 раз!
Вот видите, что получается. Четкая картинка только в жёлтом пятне, причём лишь сама голова человечка на приведённом рисунке попала бы в центральную ямку (1 мм в диаметре) – максимальное разрешение. Самое интересное – эта зона занимает в зрительном нерве примерно 50%. Если глаз будет стоять как вкопанный, то мы практически ослепнем! Но, слава богу, он двигается, дёргается и вибрирует, успевая везде. Это самый высокоскоростной орган человеческого тела.
Итак, глаз может перемещаться усилием нашей волей – вправо, влево, вверх, вниз, да и вообще по любой траектории. Тут вопросов нет. А ещё он совершает саккады – резкие локальные прыжки (пару штук в секунду) в разнообразных направлениях. Наше сознание или конкретно – зрение, их просто не замечает. Сначала может показаться, что они какие-то спонтанно-случайные. Но это не так. Нейрофизиологам удалось отследить траектории саккад. На глазное яблоко прикрепили малюсенькое зеркальце и слегка подсветили. Отражённый "солнечный зайчик" гулял по фотопластинке и вырисовывал движение сего зрительного органа – толстые точки (моменты фиксации) и тонкие линии (скачки). Сами смотрите (рис. 2 и 3):
Вот так и скачет глаз. А что ж его направляет столь умело? Это уже работа периферийного зрения – ближняя, к желтому пятну, её часть. Именно оно выводит центральную ямку на цель – линии, их изломы, узловые точки, контуры и т.д. В дальней области уже не ахти какое разрешение, но его вполне хватает для захвата и оценки крупных объектов. Зато чувствительность палочек, которые там преобладают, на два порядка выше, чем у колбочек. Поэтому всё прекрасно работает в сумерках и ночью. Маленькие объекты уже не видны, но если двигаются, то легко засекаются соответствующими видеодетекторами рецептивных полей. Далее глазное яблоко автоматически разворачивается в нужном направлении.
И ведь действительно, нам кажется, что по всему полю зрения глаза мы "видим" чётко окружающий нас мир. Нет – всё поступает последовательно, а головной мозг умудряется выстраивать из этих "пазлов" единую "интегральную картинку". Вот так он устроен, и ещё никто не понял толком, как это работает. Но сие просто цветочки, в сетчатке имеется так называемое слепое пятно (соизмеримо с жёлтым пятном – 3–5 мм), где аксоны ганглиозных клеток объединяются и образуют "зрительный нерв", который уходит прямо в голову. В данной зоне вообще никаких фоторецепторов нет. Но мы этого никак не замечаем – сканируем, сканируем и ещё раз сканируем. Вот если бы в CMOS-или CCD-сенсорах такое было, то мы получили бы здоровенную "чёрную дыру"! Приведу ещё один показательный пример. Перед вами забор из штакетин – 10 см в ширину, а меж ними просветы в 1 см. Встанешь, глянешь – ничего не видно, только что-то пробивается в убогом виде. Но стоит только начать движение – всё как на ладони, во всех деталях, причём с глубиной тоже. Да просто мозг достраивает из сей мозаики достоверную картину.
Но и это ещё не всё. Наши глаза вибрируют – это явление называется тремором. Частота колебаний может достигать 150-ти Гц. И так – всю жизнь! Просто фоторецепторы реагируют не на уровни света, а на их изменения. Типа поднесли кусок магнита к индуктивности – ноль, но если шевелить стали, электромагнитная индукция мгновенно навелась бы и ток потёк. Эх, вся жизнь наша – сплошные дифференциальные уравнения! Более того, попутно решается и задача повышения разрешающей способности. В переводе на нейрофизиологический – возрастает острота зрения. Это равносильно микросканированию, которое применялось на заре CCD-сенсоров. Напомню – диаметр колбочек на дне центральной ямки составляет всего 1,5 мкм. Таким образом, эффективная апертура пиксела будет ещё в несколько раз меньше! Можно, конечно, и дальше продолжить, но тогда получится некого рода популярный учебник, а не статья. Поэтому подведём предварительный итог.
Итак, противопоставлять глазу аналоговую камеру – это даже не только некорректно, но и нелепо! Глаз без мозга просто не может существовать – они единое целое. А поверхностные характеристики "сравнительного анализа", приведённые автором, вообще повергает в состояние шока! С таким же успехом можно провести параллели по форме, а не содержанию. Скажем, меж холодильником, стиралкой и микроволновкой – все они параллелепипеды!!! Однако продолжим, привожу прямым текстом следующий абзац из статьи:
Да, действительно сетчатка, в отличие от CMOS- и CCD-сенсоров, не воспринимает свет ближнего ИК-диапазона – более 750 нм. Рукотворные вариации слепнут уже после 950 нм. Только не надо грузить тепловизорами – это своя специализированная песня. Вроде победа, однако сам собой возникает вопрос – а откуда этому ИК-хвосту спектра взяться в реальной жизни: сумерках, ночью, да и вообще, скажем, в замурованной пещере? Тогда следует бронебойный ответ – ИК-подсветка! Понятно. Следуя данной логике, констатируем – любой человек может взять фонарик, причём видимого света и смело разгуливать в абсолютно полной темени. И всё будет видеть в цвете. Короче, полная чушь, а не аргумент! Едем дальше, теперь уже и про динамический диапазон речь заходит:
Ну, хоть и на том спасибо, что снизошли сопоставить глаз с лучшими представителями сетевых камер. Потрясающий аргумент в научно-технической статье – именно на такой статус она вроде и претендует. Получается явная глупость типа: "Наши IP-камеры решительно превзошли зрительную систему Homo Sapiens, поскольку у того иногда при постоянном контрасте начинает болеть голова!". А что, нормальный маркетинговый ход – классическая материализация народной поговорки: "С больной головы – на здоровую!". Далее, рассмотрим смелое заявление о человеческом глазе с динамическим диапазоном в 120 дБ. Просто удивительно – откуда такие "знания" выкапываются? Крайне некорректно – что же имеется ввиду? Обычно этот параметр применяется лишь для камер, которые формируют единомоментный кадр, пусть даже объединяющий фреймы, с разной экспозицией. Глаз так не работает – он посылает в мозг информацию дозировано, от каждой саккады. Ну, нет там, в голове, ни видеомагнитофона, DVR-а, флешки иль сетевого накопителя с записью компрессированных видеоданных – всё влёт анализируется!
Более того, для каждой позиции центральной ямки выполняется мгновенная подстройка зрачка (автодиафрагма) и хрусталика (автофокус). Поэтому глаз прекрасно "видит" сцену, где соседствуют участки, залитые ярким солнцем и находящиеся в глубокой тени. А вот для камер начинаются проблемы – диафрагма одинаковая для всего кадра, да и с фокусом беда. Невозможно получить резкое изображение для всех областей, когда оптическая ось расположена под углом к плоскости наблюдения. Элементарная геометрия не позволяет. Таким образом, говорить о динамическом диапазоне глаза можно только в пределах поля его зрения, причём за определённый интервал времени. Если он меньше, скажем, секунды, то внешние условия освещения не успевают сильно измениться, кроме: вспышки молнии иль мгновенного солнечного затмения, типа "Конца Света", а также вырубания света на стадионе. Здесь, уверяю вас – глаз узреет всё и даст фору любой камере, хоть аналоговой, хоть IP!
А что же получится на длительном интервале времени, допустим, за сутки? Например, в районе экватора бывают периоды, когда днём пылает ослепительное солнце, а ночью – кромешная тьма! Ученые установили пределы максимальной и минимальной освещенности, в которых глаз не ослепляется и что-то "видит" в потёмках. Отношение этих пределов (большего к меньшему) дает фантастически большое число – 1012, или 240 дБ! Если ночью на земле стало бы абсолютно темно, то в ясную сухую погоду горящую стеариновую свечку можно было бы увидеть на расстоянии в 30 километров! Естественно, глаз не может мгновенно "переключаться" на разные уровни освещённости. Для этого ему нужно время – адаптация. Примерно так. Глубокой ночью вы машинально встаёте и из спальни через холл идёте на кухню. При этом вы видите всё – за счёт Луны, звёзд, дворовых фонарей, горящих окон соседних домов и других источников света типа светодиода домофона. Затем вы традиционно открываете холодильник и при его "ярком свете" съедаете заветную куриную ногу, после чего собираетесь в обратный путь. Но, о ужас – не видно ни зги! Упокойтесь – вы не ослепли, подождите секунд 5–10, всё восстановится. Ладно, дальше поехали, в плане штудирования анализируемой статьи, держите абзац про поле зрения и о PTZ-вариациях:
Опять странные цифры, вот откуда взялись эти пресловутые 75–95 градусов? Можно очень легко проверить, что это натуральное враньё! Возьмите, например, коробку иль конверт от CD-диска, можно также любую книжку, да уприте угол в лоб над глазом, симметрично естественно. И вы увидите, что глаз видит намного шире, заявленных прямоугольных 90 градусов (рис. 1)! И это даже без поворота глазных яблок. Но не надо забывать – у человека два глаза, и они дадут общий обзор более 180 градусов (дивайс надо в переносицу уткнуть). Кроме того, Homo Sapiens может ещё головой, да корпусом крутануть в любую сторону!
Вот и спрашивается – зачем такое писать? Далее, насчёт оптического увеличения, почему-то человеку использовать бинокль иль подзорную трубу – не положено! А вот к камере прикрутить всё, что угодно можно, хоть пулемёт, хоть вертолёт – в порядке вещей, с последующим объявлением такого хозяйства преимуществом IP-решений! Короче, это уже не анализ перспектив развития видеонаблюдения (в частности и охранного), а попытка убедить здравого умом и телом человека в том, что у него полным-полно разнообразных болячек, и он скоро загнётся! Вот конкретное подтверждение из статьи: "Еще одно огромное преимущество видеокамер – им не нужен отдых и сон". Ага, зато им необходимо: электоропитание, молниезащита, профилактическое обслуживание, антивандальные вариации и ещё вагон с маленькой тележкой. Словом, у всех свои тараканы, но зачем же тащить их в студию! Говорить надо о моделях зрения. И в этом плане разработчикам камер надо учиться, учиться и ещё раз учиться у живой Природы. Вот где все перспективы заложены! А гонять потоковое видео по сетям – дело нехитрое. Это путь – в никуда! Мы скоро захлебнёмся тоннами терабайтов, наращивая мегапиксельность сенсоров и объективов. А глаз прекрасно обходится оптикой среднего уровня, зато двигается сверхреактивно. Но такой подход требует чрезвычайно высокого уровня ВидеоАнализа, которого на данном этапе просто нет. Могли бы хоть атомные процессоры в камеры интегрировать. Причём начинать надо не с экзотических технологий, типа – подсчета людей, контроля целостности периметра (хоть убейте – не пойму, что это такое), распознавания автомобильных номеров, а с элементарных видеодетекторов. Но, увы – воз и ныне там!
Вторую часть статьи комментировать не буду – она ни о чём. Традиционное переливание из пустого в порожнее, типа кто сильней – самолёт или танк, в плане сопоставления возможностей человека и машины, причём с явным перекосом в сторону последней. Даже дружба предлагается – надо работать вместе. Ну, спасибо хоть и на этом – снизошли к убогим! Иногда в этой каше рассуждений наблюдается такой "полёт мысли", от которого – хоть стой, хоть падай. Видимо, до сего ещё никто никогда не додумывался:
Господи, налицо полный бред – было бы что патентовать, ужас какой-то! Короче, смысл сказанного выглядит примерно так: "Ах, какая жалость, что нельзя мозги Homo Sapiens запатентовать и рубить "капусту" со всех, кто ими обладает. Вот бизнес бы был!!!". Однако ещё не вечер – наверняка что-нибудь придумают товарищи-капиталисты. Да и бог с ними, нам бы их проблемы – продолжим. Концовка статьи просто жжёт:
А вот это уже прямой наезд на вид Homo Sapiens! Почему автор применяет такого рода сравнение живых людей с аналоговыми телевизорами? Сие уж на уровне чванства, технократического! Зачем, например, мне – представителю рода человеческого, надо подстраиваться под какие-то сомнительно-самодельные догмы сетевого видеонаблюдения? Особенно радует тезис про Мура и Дарвина. Вроде бы всё логично, но лишь с одним условием – двигаться надо в правильном направлении! Ведь Природа глупостей не допускает по определению, мы имеем дело лишь со следствием естественного отбора. Ну и на закуску держите самый выдающийся перл сего "произведения":
Странно, вроде основной наукой, изучающей зрительную систему Homo Sapiens, всегда была – нейрофизиология. А вот неврология (ещё раз проверил первоисточник статьи) – это раздел медицины, занимающийся вопросами возникновения заболеваний центральной и периферической нервной системы, а также изучающий механизмы их развития, симптоматику и возможные способы диагностики, лечения или профилактики. Короче – натуральная клиника! Значит, лечиться надо!!! Думаю, уколы, таблетки, пилюльки там разные – не помогут. Тут уж только забойный рок-н-ролл необходим – быстро мозги прочищает. Рекомендую лечебно-профилактическую композицию Rolling Stones "19th Nervous Breakdown"3, что в простонародье переводится как "19-ый Нервный Припадок"! Вот такой Неврологический Прорыв получился!!!
Ладно, всё это лирика. Меня волнует лишь один вопрос – зачем писать такого рода статьи, абсолютно безграмотные и амбициозные? Ну, тут и к гадалке не ходи – это бизнес! У нас на Руси такие номера не проходят, менталитет немного другой, да и метаболизм – тоже! Видимо, мало просто рассказать на доступном техническом языке о своих достижениях. Почему-то обязательно надо что-то с идеологическим уклоном изобразить, типа – вот, смотрите куда "развиваться" нужно, с нами во главе! На нашем рынке полным-полно достойных компаний, у которых достижения ничуть не хуже, а в ряде случаев намного лучше. Но почему-то ведут они себя гораздо скромнее. У меня такое подозрение, что сам автор тут ни при чём – не царское это дело, статьи писать. Видимо PR-менеджеры постарались. Такой медвежьей услуги наблюдать ещё не приходилось! Поэтому, пора бы спуститься с небес на землю и перейти к конструктивному диалогу. А пока прослушайте экстренное сообщение: "Товарищ Невский, хватит на печке валяться – на выезд! Родина в опасности, да и остальное Мировое Сообщество – тоже! Кони тут какие-то троянские объявились, типа на водопой пришли. Уж почти всё озеро выдули – Вы бы разобрались!". Вот об этих парнокопытных и поговорим в следующей публикации.
Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #5, 2013
Посещений: 6923
Автор
| |||
В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций