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Les bases historiques
Comme les nouvelles technologies d’analyse d’image, le video sensor est d’abord apparu sur des électroniques externes avant d’être intégré dans les caméras. Il s’agit d’un système de détection de mouvement relativement simple au regard des technologies actuelles, qui détectent une quantité de pixels changés d’une image à la suivante.
Aujourd’hui, la plupart des caméras numériques de vidéosurveillance sont équipées du video sensor ou de systèmes de détection de mouvement un peu plus sophistiqués. D’une fiabilité fortement dépendante des réglages des paramètres de sensibilité et de calendrier horaire à ajuster chaque mois pour des conditions optimales de luminosité, la détection de mouvement devient surtout intéressante quand l’utilisateur peut sélectionner une ou plusieurs zones. Le récent succès de la vidéo numérique sur IP, des caméras IP et des serveurs IP pour caméras analogiques, a eu comme parallèle le développement des traitements numériques externes avec analyse intelligente d’image, réalisés sur des informatiques déportées.
Les avancées technologiques récentes
Les progrès techniques et la miniaturisation aidant, il n’aura fallu que peu de temps pour que certains fabricants arrivent à intégrer ce type d’intelligence à l’intérieur même des caméras ou des serveurs de réseau. Chez certains fabricants, les algorithmes embarqués dans les caméras sont souvent d’un excellent niveau, comparables à ce qui existait il n’y a pas si longtemps sur informatique externe. Et leur usage est même souvent plus performant, l’analyse d’image étant réalisée en sortie du capteur d’image, sans recours à un transport de données ni à des étapes de compression-décompression, coûteuses en temps, sinon en qualité.
De plus, l’analyse intégrée aux caméras est réalisée sur des DSP (Digital Signal Processor) intrinsèquement plus aptes à ce genre de tâche que les processeurs Risc (de type X86 Pentium) présents dans les stations de travail. Même si ils réalisent à peu près la même quantité d’opérations par seconde – de 2 à 5 GOps pour les plus puissants coeurs de type Intel avec instructions SSE ou Texas Instruments C64 –, les DSP réalisent des opérations plus complexes en un seul cycle. Et ils ne sont utilisés que pour la caméra les hébergeant, alors que la puissance des stations de travail est généralement partagée pour plusieurs voies.
Un DSP comme le Texas Instrument DaVinci, dans ses plus versions les plus évoluées, intègre, en plus du coeur C64, un processeur Risc ARM, un processeur vectoriel SIMD (Single Instruction/Multiple Data), ainsi qu’une quantité importante de mémoire cache. Les DSP sont utilisés conjointement à des Asics (Application Specific Integrated Circuit), circuits produits à grande échelle pour des tâches bien précises, et/ou à des processeurs FPGA (Field Programmable Gate Array) intégrant des unités de calcul pas très rapides unitairement, mais pouvant être associées en très grand nombre pour des opérations lourdes. On le voit, la vitesse de traitement des nombreux pixels des images résulte plus du nombre et de la complexité des opérations réalisées par cycle.
Les possibilités d’analyse intégrée
Aujourd’hui, toutes les analyses intelligentes d’image courantes sont réalisables dans les caméras, des détections et suivis complexes de mouvement et de comportement aux détections d’objets manquants ou abandonnés, en passant par la reconnaissance de plaques minéralogiques, le comptage de foule et de flux, le masquage automatique en temps réel de visage, la détection d’intrusion, la détection de graffiti ou de détritus, la détection d’obstruction de champ, etc. L’utilisation conjuguée de multiples algorithmes permet de définir des règles de détection et des scénarios de réaction.
Face à la complexité des programmations, une tendance est au partenariat entre les spécialistes logiciels de l’analyse intelligente d’image et les fabricants de caméras, afin de porter le savoir-faire et les algorithmes des premiers dans les caméras. ObjectVideo, par exemple, a signé des accords de partenariat avec de nombreux constructeurs et éditeurs pour sa suite OnBoard compatible avec des DSP de Texas Instruments, ce qui assure à ceux-ci un bon niveau de détection, mais tend aussi à limiter les différenciations possibles entre eux. En France, KaoLab a engagé un partenariat avec NexVision pour l’intelligence embarquée de la NexDome.
Les limites
L’analyse intelligente est aujourd’hui reconnue comme suffisamment performante pour la reconnaissance de plaques minéralogiques, le tracking, la détection de mouvement, d’objet abandonné ou subtilisé, et le comptage d’individus. La qualité des algorithmes est primordiale si on ne veut pas tomber dans des scénarios à 80% seulement d’efficacité, avec leurs lots de faux positifs et faux négatifs qui feront en général que les utilisateurs auront tendance à déconsidérer ou désactiver ces fonctionnalités.
Les limites tiennent par ailleurs à la seule intelligence brute des algorithmes parfois utilisés, et au manque d’utilisation d’une expérience qui reste encore à programmer. Par exemple, une caméra très intelligente pourra détecter un individu en pantalon, mais sera bien incapable de discriminer un jean d’un pantalon de costume ou d’un treillis. Et une main imitant un revolver au-dessus d’une foule pourra être détectée avec la même efficacité qu’un revolver levé à bout de bras.
Cela dit, l’état actuel de l’art permet déjà aujourd’hui une aide précieuse dans bien des circonstances. Surtout les caméras intelligentes peuvent détecter des évènements parfois imperceptibles à l’oeil humain, de par leur taille à l’écran ou leur rapidité, sur des images affichées ou non.
Une plaque minéralogique peut être aujourd’hui reconnue sans faille à plus de 200 km/h. Et des individus rampants à la vitesse de 1 mètre en un quart d’heure ont été détectés par les algorithmes de IO image.
Les avantages par rapport aux autres techniques de détection
Principalement, l’analyse d’image est effectuée au plus près du capteur d’image, sans dégradation du signal ni temps de latence, pour plus de rapidité, d’efficacité et de fiabilité, et les images ou informations peuvent n’être transmises que sur évènement, préservant ainsi la bande passante du réseau et les ressources du système.
Une caméra intelligente permet de créer une clôture invisible sans coût ni dégradation esthétique. Elle peut couvrir d’emblée une vaste zone de détection plutôt qu’un périmètre, et fournit instantanément une levée de doute. Et l’usage de connexions sans fil permet de réduire les coûts d’infrastructure. Des réponses automatiques pré-paramétrées peuvent être des solutions immédiates dissuadant l’intrus de continuer. L’analyse intelligente intégrée aux caméras permet de gérer plus de caméras par opérateur. Loin de remplacer les opérateurs, elle facilite leur travail et en augmente l’efficacité. Et c’est ce qui est le plus apprécié par le marché.
Cet article est extrait du Magazine APS - numéro 158 de février 2007. |
