Czujnik radarowy zliczający osoby vs czujnik wideo - porównanie
Przegląd czujników radarowych mmWave i czujników wideo do zliczania osób
Technologie wykorzystywane do zliczania osób są stale udoskonalane. Obecnie prezentowana jest szeroka gama różnorodnych systemów zliczających odwiedzających, w zależności od życzeń i potrzeb użytkownika, lokalizacji (ulica, pomieszczenie itp.), dokładności zliczania, zastosowanej technologii zliczania, marki itp. Jednak najbardziej rozpowszechnione na prawie wszystkich rynkach są systemy przetwarzające obrazy z wbudowanych lub zewnętrznych kamer wideo.
Aktualnie na rynku szeroko rozpowszechnione są systemy zliczania osób, które przetwarzają obrazy z kamer wideo. Systemy zliczania osób oparte na kamerach wideo składają się przede wszystkim z dwóch kamer wideo (wizja 3D), wydajnego mikroprocesora do przetwarzania obrazów wideo i sterowania sztuczną inteligencją, systemu operacyjnego opartego na systemie Linux, masywnego radiatora oraz wentylatora chłodzącego.
Czujniki te są potężnymi urządzeniami obliczeniowymi zainstalowanymi na suficie nad naszymi głowami (zazwyczaj czujniki wideo są instalowane do sufitu w celu liczenia osób przechodzących poniżej). Ale co dokładnie zmusza programistów do ciągłego zwiększania rozdzielczości stosowanych kamer, zwiększania mocy obliczeniowej, wykorzystywania wielu kamer, a nawet trenowania sztucznej inteligencji do przetwarzania otrzymanych danych.
Co jest złego w kamerach wideo?
Zliczanie osób za pomocą kamer wideo to trudne zadanie. Algorytmy widzenia maszynowego, mimo że są bardzo zaawansowane, nie zawsze potrafią rozpoznać poruszający się obiekt. Faktem jest, że obraz z kamery wideo dość często jest nieprzewidywalny.
Czujnik może być używany w złożonych warunkach środowiskowych, które wpływają na dokładność zliczania z powodu zmiany poziomu oświetlenia miejsca, obecności zakłóceń, tła itp.
Przyjrzyjmy się trzem wiodącym technologiom wideo:
Wizja 2D (czujnik z jedną kamerą wideo)
Do plusów tej technologii należy zaliczyć stosunkowo szeroki kąt widzenia sceny (do 90°), co pozwala teoretycznie na zliczanie osób na dość dużym obszarze.
W celu jakościowego liczenia kluczową rolę odgrywa tu poziom oświetlenia sceny oraz obecność jednolitego tła.
Są to główne wymagania, przez które dosyć często nie udaje się uzyskać odpowiedniej skuteczności rozpoznawania obiektów.
Gdy czujnik zliczania osób 2D przetwarza płaski obraz 2D, jego algorytmy nie mogą efektywnie pracować w warunkach słabego oświetlenia, cieni bocznych czy niejednolitego tła.
Jedną z głównych wad tej technologii jest to, że takie zliczanie nie może być anonimowe. Na życzenie programistów każda kamera wideo może zostać wykorzystana do nieautoryzowanego nadzoru wideo.
Wizja 3D (czujnik z dwiema kamerami wideo)
Technologia ta została zaprojektowana w celu skorygowania niedoskonałości wizji 2D. Posiadanie dwóch oddzielnych kamer wideo pozwala "zobaczyć" głębię sceny i odfiltrować płaskie obiekty, takie jak cienie. Jednak taka technologia ma również wady. Algorytmy nie mogą działać wydajnie, jeśli nie ma kontrastu między obrazami z dwóch kamer. Na przykład, jeśli obiekt i tło mają podobny kolor, czujnikowi trudno będzie rozpoznać taki obiekt. Ponadto efekt 3D działa tylko w niewielkiej odległości (1-2m od czujnika), natomiast kąt widzenia czujnika 3D jest stosunkowo wąski i wynosi 45-60°.
Tym samym efektywny obszar widzenia dla czujnika 3D to zazwyczaj nie więcej niż 2x2 metry:
Przy technologii wizji 3D niezbędne jest również odpowiednie oświetlenie sceny. Niektórzy producenci dodają do swoich czujników oświetlenie podczerwieni, ale to rozwiązanie również wnosi kilka problemów:
- W świetle podczerwonym wszystkie obiekty i tła są czarno-białe. W związku z tym istnieje większe prawdopodobieństwo, że śledzone obiekty nie będą wystarczająco kontrastujące.
- Podświetlenie w podczerwieni zawęża również kąt widzenia czujnika.
- Kamery wideo z technologią wizyjną 3D również dotyczy problem anonimowego zliczania.
Kamera ToF
Technologia ta mierzy czas potrzebny na przebycie przez wiązkę lasera drogi od czujnika do obiektu i z powrotem. Zaletami tej technologii jest niezależność od natężenia oświetlenia, a także anonimowość zliczania.
Niestety kamera ToF ma jeszcze węższy kąt widzenia, który wynosi nie więcej niż 30-40 °. Na przykład, gdy czujnik ToF zostanie zainstalowany na wysokości 3 metrów, efektywny obszar widzenia będzie mniejszy niż 1,5 x 1,5 metra.
Sztuczna inteligencja
Niektórzy programiści zaczęli stosować sztuczną inteligencję, aby zrekompensować ograniczenia kamer wideo używanych do zliczania osób. Sztuczna inteligencja może rzeczywiście poprawić jakość rozpoznawania obiektów, ale wymaga wysoce wydajnych mikroprocesorów. Tak więc śledzenie i zliczanie ruchomych obiektów za pomocą kamer wideo jest złożonym zadaniem, które wymaga zastosowania wymagających zasobów technologii, takich jak trójwymiarowe widzenie maszynowe lub sztuczna inteligencja. Wykorzystanie tych najnowszych technologii daje zadowalające rezultaty w przetwarzaniu sygnału wizyjnego, ale nieuchronnie powoduje wzrost kosztów systemu:
Obszar efektywny pokrywany przez pojedynczy czujnik nie jest duży. Jednocześnie koszt czujnika wideo jest stosunkowo wysoki, ponieważ zawiera on wysokowydajne mikroprocesory i drogie kamery wideo.
Zalety czujnika radarowego SensMax TAC-B do zliczania osób
Czujnik wykorzystuje technologię radarową mmWave. Jest to jedna z najbardziej obiecujących technologii, która może być wykorzystana do zliczania osób. Kamery wideo były trendem ostatniej dekady. Ale technologia radarowa istniała znacznie wcześniej niż wszystkie kamery wideo, począwszy od 1905 roku, kiedy to zgłoszono pierwszy patent na radar. Wojsko przez długi czas używało tej technologii do śledzenia różnych obiektów, takich jak latające samoloty lub statki. Technologia ta była stale ulepszana, zwiększała się częstotliwość emitowanych fal radiowych, a co za tym idzie, zmniejszała się wielkość obiektów wykrywanych przez fale radiowe radaru.
Czujnik radarowy zliczający osoby SensMax TAC-B zasadniczo różni się od opisanych powyżej czujników, przede wszystkim ze względu na skuteczne wykrywanie poruszających się obiektów. Częstotliwość pracy wynosi 60 GHz, dzięki czemu możliwe jest śledzenie obiektów z dokładnością do 5 mm. Czujnik radarowy emituje fale radiowe i wychwytuje sygnał odbity od obiektów. Obiekty statyczne są odfiltrowywane ze względu na efekt Dopplera. W przeciwieństwie do złożonego sygnału wideo, który wymaga wielu zasobów do przetworzenia, czujnik radarowy wyprowadza czyste współrzędne wykrytych obiektów bez szumów i sygnałów zakłócających.
Czujnik radarowy SensMax TAC-B jest całkowicie niezależny od oświetlenia sceny lub jakichkolwiek warunków słabej widoczności (mgła, dym, kurz itp.). Może śledzić obiekty nawet przez płyty gipsowe lub drewniane ściany. Ponadto czujnik jest w 100% zgodny z prawem GDPR/prywatności i zapewnia całkowicie anonimowe zliczanie osób.
Technologia mmWave wygląda podobnie do kamery ToF, ale zapewnia znacznie szerszy kąt widzenia wynoszący 120°. Efektywny obszar zliczania osób dla czujnika radarowego TAC-B wynosi do 100 metrów kwadratowych.
Instalacja czujnika radarowego TAC-B jest prostsza niż instalacja kamery wideo. Czujnik montuje się na ścianie, a nie na suficie, co w większości przypadków jest wygodniejsze. SensMax TAC-B został zaprojektowany z myślą o szerokim zakresie zastosowań. Twórcy zwrócili dużą uwagę na interfejs użytkownika i wyposażyli czujnik w funkcje, które nigdy wcześniej nie były oferowane w podobnych rozwiązaniach:
- Otwarty protokół MQTT umożliwia odczyt danych bezpośrednio z czujnika radarowego TAC-B w celu ich przetworzenia w dowolnym oprogramowaniu raportującym innych firm.
- Wsparcie API programu Telegram umożliwia otrzymywanie dziennego raportu i wielu różnych powiadomień bezpośrednio na telefon komórkowy (użytkownik ma dostęp do ustawień innych wyzwalaczy).
Podsumowanie
Trzeba koniecznie wspomnieć o pewnych chwytach stosowanych przez niektórych producentów. Bardzo często przy zakupie stosunkowo niedrogiego czujnika użytkownik spotyka się z ukrytymi opłatami. Producenci sprzętu żądają regularnych opłat za subskrypcje oprogramowania, aktualizacje firmware'u itp.
Czujnik SensMax TAC-B został wstępnie zaprojektowany do użytku w projektach niezależnych i DIY. Czujnik nie jest ściśle powiązany z oprogramowaniem SensMax i nie ma żadnych ukrytych opłat.
