Корпоративный блог

Применение сервера видеоаналитики с интерфейсом ONVIF 2.2


Дата публикации: 28.05.2012 19:43

Стандартизация сетевых систем видеонаблюдения на базе стандартов форума ONVIF является одной из ключевых тенденций отрасли в 2011 и 2012 г. Сегодня форум ONVIF де-факто является единственным международным органом, стандартизирующим интерфейсы взаимодействия IP-устройств безопасности. Количество ONVIF-совместимых продуктов приближается к 2000, а число компаний-участников форума ONVIF – к 400. Согласно исследованию IMS Research, опубликованному в феврале 2011 г., членами ONVIF являются 40% участников рынка с долей рынка 60%, в то время как членами ассоциации PSIA – лишь 25% участников рынка с долей рынка 20%.

Можно предположить, что за прошедший год разрыв стал еще более значительным и ONVIF окончательно вытеснил альтернативный PSIA. Однако на практике интеграция оборудования и программного обеспечения на базе ONVIF проходит не всегда гладко. Лишь в конце 2011 г. появились реальные внедрения за счет сотрудничества разработчиков и системных интеграторов. При этом львиная доля ONVIF-совместимого оборудования реализует лишь базовые сервисы ONVIF, обеспечивающие передачу видео и ограниченную настройку. Функции видеоаналитики и конфигурация оборудования часто либо оказываются нереализованными производителями, либо недостаточно проработаны форумом ONVIF. Основатели форума – компании Axis Communications, Bosch и Sony не торопятся открывать интерфейсы видеоаналитики своего оборудования ввиду технических сложностей и/или коммерческой стратегии.

Внедрение видеоаналитики на базе стандарта ONVIF является сложной задачей с точки зрения системной интеграции при реализации территориально распределенных систем видеонаблюдения в масштабах «Безопасного города» или национальной корпорации. Статья Сергея Хилькевича рассказывает о «подводной части айсберга» ONVIF, о которой большинство производителей сегодня предпочитают умалчивать: сервисы видеоаналитики, механизмы передачи событий и настройка правил видеоаналитики. Рассматривается и практическое применение двух типов устройств ONVIF с видеоаналитикой: NVT (для анализа несжатого видео) и NVA (для анализа сжатого видео с сетевых камер).

Николай Птицын,

Генеральный директор ООО «Синезис»

Видеоаналитика с точки зрения ONVIF

Стандартизация видеоаналитики – сложная и амбициозная задача, первая попытка осуществить которую была предпринята с появлением стандарта ONVIF. Если первые версии стандарта практически никак не описывали функциональность видеоаналитики, то с его развитием стандартизация видеоаналитики приобрела более зрелый вид. Несмотря на то что даже сейчас, в текущей версии стандарта 2.2, есть белые пятна в части видеоаналитики, это не мешает использовать его в коммерческих проектах.

Типы устройств с видеоаналитикой

Согласно спецификации ONVIF, функции видеоаналитики могут поддерживать следующие типы устройств:

  • передатчик сетевого видео (NVT);
  • аналитика сетевого видео (NVA);
  • хранилище сетевого видео (NVS);
  • клиент сетевого видео (NVC).

Устройства типов NVT и NVA содержат в себе модули видеоаналитики и являются источниками событий и метаданных. Например, устройством типа NVT может быть сетевая камера или многоканальный видеосервер (кодер) со встроенной видеоаналитикой для анализа несжатого видео. Устройством типа NVA является сервер видеоаналитики, который обрабатывает сжатое видео с сетевых камер или кодеров.

Устройства типа NVS и NVC являются приемниками событий и метаданных. Интерфейс NVS может быть представлен сетевым видеорегистратором (NVR), а NVC - системой управления видео (VMS) или автоматизированным рабочим местом оператора (АРМ).

Типы устройств в рамках спецификации ONVIF версии 2.2. приведены в таблице.

Тип

Описание

Вход

Выход

NVT

Передатчик сетевого видео cо встроенной аналитикой

Несжатое видео (сенсор/LVDS, SDI-HD, GigE Vision, PAL/BT.656)

Живое видео, аудио, события, метаданные

NVA

Видеоаналитика сетевого видео

Сжатое видео (поток H.264 по протоколу RTP/RTSP)

Живое видео, аудио, события,

NVS

Хранилище сетевого видео

Живое видео, аудио, события, метаданные

Записанные видео, аудио, события, метаданные

NVC

Клиент сетевого видео

Живое или записанное видео, аудио, события, метаданные

-

 

Стоит отметить, что одно устройство может реализовывать сервисы, соответствующие нескольким типам устройств ONVIF одновременно. Например, многофункциональный видеосервер может реализовывать сразу все сервисы: NVT для видеоанализа несжатого видео, NVA для анализа несжатого видео, NVS для локального хранения событийного видео и NVC для обмена данными с аналогичными видеосерверами при многоуровневой архитектуре.

Благодаря развитию стандартов для цифровой передачи несжатого видео, таких как HDcctv (через инерфейс SDI-HD) и GigE Vision (через интерфейс Gigabit Ethernet) устройство типа NVT может выглядеть не только как камера или кодер со встроенной видеоаналитикой, но и как мощный сервер, размещаемый в стойке, и обрабатывающий несколько десятков каналов.

С повышением эффективности кодирования H.264, устройства типа NVA начинают работать в тех областях, где раньше сжатое видео не использовалось, например, для задач идентификации объектов (распознавание лиц и номерных знаков). В частности, существенным фактором в популяризации NVA являются недорогие аппаратные ускорители H.264 на процессоре Intel (семейство Sandy Bridge, Ivy Bridge) и nVidia (технологии PureVideo, CUDA).

Независимо от качества кодера, видеоаналитика, встроенная в устройство NVT и работающая с несжатым видео, всегда выигрывает у NVA в сложных условиях наблюдения: когда сигнал зашумлен (плохая освещенность, осадки, обильная растительность) или когда задержка критична (в частности, для автоматического наведения поворотной камеры).

Устройства NVA работают не только с сетевыми камерами ONVIF (тип NVT, но без встроенной аналитики), но и с любыми источниками сетевого видео, передаваемого по протоколу RTP/RTSP.

Таким образом, две рассмотренные тенденции приводят к сближению областей применения устройств NVT и NVA.

Архитектура сервера видеоаналитики

Архитектура сервера видеоаналитики с точки зрения стандарта ONVIF предполагает однонаправленную модель (см. рис.1). На самом нижнем уровне находится Менеджер модулей (Video Analytics Engine) – подсистема, которая предоставляет интерфейс работы с модулями аналитики (создание, изменение, удаление). Вход подсистемы – видеофреймы, выход – описание сцены (в XML формате). Следующий уровень – Менеджер правил (Rule Engine) – подсистема которая предоставляет интерфейс для работы с правилами аналитики (создание, изменение, удаление). Вход подсистемы – описание сцены, выход – поток событий. Следующие два уровня не являются специфичными для видеоаналитики и используются другими сервисами ONVIF. Менеджер событий (Event Engine) предназначен для преобразования внутренних событий видеаналитики в ONVIF события и рассылки их клиентам. Менеджер реакций (Action Engine) – предназначен для осуществления реакций системы на те или иные события.

pic_1

Рисунок 1.

Видеоаналитика ONVIF с точки зрения интегратора

С точки зрения интеграторов, любое видеоаналитическое ONVIF устройство (NVT, NVA) представляет из себя источник видеоаналитических событий и метаданных, то есть описаний сцены. Как видно из Рисунка 2, для передачи описания сцены используется только RTP/RTSP транспорт, а для передачи событий – RTP/RTSP, а также транспорты Base Subscription и PullPoint Subscription.

pic_2

Рисунок 2.

Интегратору необходимо решить две основные задачи:

  • конфигурирование видеоаналитики;
  • получение результатов работы видеоаналитики в виде описания сцены и событий.

Конфигурирование видеоаналитики включает в себя конфигурирование модулей и правил.

Примеры модулей:

  • детектор движения;
  • детектор лиц;
  • детектор ситуаций.

Примеры правил:

  • пересечение линии;
  • вход/выход из зоны;
  • оставленный предмет.

Решение обеих задач является нетривиальным, так как клиентское программное обеспечение (NVC), разрабатываемое или используемое интегратором, должно обеспечить корректную работу с ONVIF совместимыми видеоаналитическими устройствами различных производителей. Это означает, что описание событий, правил, модулей необходимо получать от устройств динамически, а не использовать предопределенные структуры для каждого производителя. К тому же они могут меняться после обновления прошивки устройств.

ONVIF стандарт предлагает следующую модель решения этих задач (Рисунок 3).

Kлиентское программное обеспечение (NVC) получает описание возможных событий, правил и модулей через вызовы GetEventProperties, GetSupportedRules и GetSupportedModules. Описание возвращается в XML формате и является достаточным для приемной части, чтобы произвести необходимые настройки на своей стороне и позволить конечному пользователю выполнить настройку видеоаналитических модулей, правил, а также реакции приемной части (NVC) на события.

pi_3

Рисунок 3.

Сложность заключается в том что задача отображения описания видеоаналитических модулей и правил на удобный интерфейс пользователя является достаточно сложной. Возможны слещующие варианты решения этой задачи:

  • разработка универсального интерфейса пользователя для конфигурирования правил и модулей (Рисунок 4);
  • разработка открытой архитектуры подсистемы конфигурирования правил и модулей (Рисунок 5).

pic_4

Рисунок 4.

Недостатком первого варианта является то, что универсальный интерфейс (Рисунок 4) всегда будет менее удобен в использовании, чем специализированный (Рисунок 5).

pic_5

Рисунок 5.

Второй вариант лишен этого недостатка, но предполагает дополнительные усилия со стороны интегратора для разработки открытой архитектуры подсистемы конфигурирования правил и модулей. Это позволит разработчикам видеоаналитики самим разрабатывать расширения (VA plugins), которые будут динамически встраиваться в клиентское программное обеспечение и предоставлять удобный интерфейс для конфигурирования модулей и правил.

Этот вариант реализован в клиентском программном обеспечении «Менеджер Устройств ONVIF» с открытым программным кодом (http://sourceforge.net/projects/onvifdm/).

Задача получения результатов работы видеоаналитики проще в реализации, и в настоящий момент решена основными производителями клиентского программного обеспечения, например, компанией ITV | Axxonsoft (Intellect и Axxon Smart IP) и Milestone (XProtect).

Практическое применение

Рассмотрим основные  варианты применения видеоаналитики в составе систем, построенных на базе стандарта ONVIF. Для всех вариантов общим являются конфигурирование и поиск по архиву.

Конфигурирование выполняется для всех типов устройств и включает:

  • привязку источников видео к соответствующим модулям аналитики;
  • настройку модулей аналитики;
  • настройку параметров потокового видео;
  • привязка источников видео к записям.

Поиск по архиву выполняется посредством сервиса Recording Search среди сохраненных метаданных, полученных от модулей аналитики. Результаты поиска могут быть получены при помощи сервиса Recording Replay.

Особенностью всех вариантов является то, что устройства NVA, NVT и NVS являются виртуальными и объединены в одном физическом устройстве VA unit, что позволяет совместно использовать одни и те же сервисы ONVIF.

Вариант 1. Видеоаналитика для сжатого видео с сетевых камер (Рисунок 6). В настоящее время этот вариант является наиболее востребованным. Это обусловлено тем, что на рынке присутствует достаточно большой выбор недорогих сетевых камер. Большинство из них не поддерживает стандарт ONVIF или поддерживает его формально. Этот вариант позволяет интегрировать эти камеры в системы видеонаблюдения, построенные на базе ONVIF, расширив их функциональность видеоаналитическими возможностями. RTP/RTSP поток от сетевых камер поступает одновременно на устройства NVA и NVS. Устройство NVA декодирует видео поток, выполняет видеоналитическую обработку и результат отдает устройству NVS для записи и последующего поиска, а также на рабочее место оператора (NVC Workstation) для оперативной работы. Следует отметить, что устройство NVA, помимо результатов видеоаналитики, может также отдавать на рабочее место оператора исходный видеопоток.

pic_6

Рисунок 6.

Вариант 2. Видеоаналитика для несжатого видео с аналоговых камер (Рисунок 7). Этот вариант актуален для существующих аналоговых систем видеонаблюдения и позволяет модернизировать их в системы, построенные на базе стандарта ONVIF c видеаналитическими возможностями. Работа системы аналогична работе, описанной в Варианте 1, за исключением источников сигнала. В данном случае они аналоговые и, как следствие, для видеоаналитической обработки используется устройство NVT.

pic_7

Рисунок 7. 

Вариант 3. Видеоаналитика для несжатого видео с камер высокого разрешения (Рисунок 8). В последнее время широкое распространение получили камеры высокого разрешения с интерфейсами HDcctv и SDI-HD. Совместное использование таких камер с видеоаналическими устройствами позволяет получить наилучшие качественные показатели работы видеоаналитики и является наиболее перспективным вариантом.

pic_9

Рисунок 8.

Сервис реакций (Action Engine)

Наиболее судественным улучшением версии ONVIF 2.2. является Сервис реакций (Action Engine Service) - давно ожидаемая функциональность, заявленная, но не описанная в ранних версиях стандарта. В ONVIF 2.2. приводится ее подробное описание и определяются следующие типы реакций:

  • выполнение команды ONVIF (CommandAction);
  • отсылка E-Mail (E-Mail Action);
  • отсылка данных через HTTP POST (HTTP POST Action);
  • отсылка данных через FTP (FTP Action);
  • отсылка данных через SMS (SMS Action);
  • выполнение локальной записи (Camera Local Recording Action).

Выводы

Появление стандарта ONVIF – это первая серьезная попытка стандартизировать, помимо базовой функциональности систем видеонаблюдения, также и функциональность видеоаналитики. Несмотря на сложность и нетривиальность этой задачи, стандарт предлагает оптимальное решение.

Сергей Хилькевич,

Технический директор OOO «Синезис»