Freilandüberwachung per Videosensorik und Bewegungsmeldern

Dirk Klages / August 27, 2012August 13, 2019 / Videosensorik - Videoanalyse

Pro-Aktive Sicherheitskonzepte

Videor VIEW 2-12: Gastbeitrag von Ulrich Schwieger, HeiTel Digital Video GmbH

„Im Gegensatz zur klassischen Einbruchsmeldeanlage
bieten Außenüberwachungssysteme
den Vorteil der
rechtzeitigen Detektion und Meldung.“

Spricht man über moderne, pro-aktive Sicherheitskonzepte, fällt dem Perimeterschutz und der Außenüberwachung eine besondere Bedeutung zu. Denn sie erkennen und melden Angriffe frühzeitig und leisten einen wertvollen Beitrag zur Prävention. HeiTel hat sich dieser Themen angenommen. Ulrich Schwieger erläutert Vorzüge und Einsatzmöglichkeiten.

Die meisten Sicherheitslösungen erkennen
und melden Einbrüche oder
andere Delikte und Ereignisse, die zu Vermögensschäden
führen, erst, wenn bereits ein
Schaden eingetreten ist. Ihnen liegen reaktive
Konzepte zu Grunde, die effektiv einen
Schaden melden, ihn jedoch nicht verhindern
können. Moderne, pro-aktive Sicherheitskonzepte
hingegen detektieren und melden Angriffe
auf gesicherte Objekte frühzeitig und
verhindern somit Schäden vor ihrem Eintreten.
Die Notruf- und Serviceleitstelle (NSL)
erfüllt in diesem Konzept mit ihrem Angebot
an videobasierenden Dienstleistungen – neben
der modernen Alarm- und Videoübertragungstechnik
– eine zentrale und daher unverzichtbare
Funktion.

Klassische Anwendungsbereiche
In diesem Kontext kommt dem Perimeterschutz
und der Außenüberwachung besondere
Bedeutung zu. Die klassischen Anwendungsbereiche
liegen in der Absicherung
von gefährdeten und sicherheitsrelevanten
Infrastrukturen der Wasser- und Energieversorgung,
gewerblichen Freiflächen oder
militärischen Sicherheitsbereichen. Immer
häufiger werden entsprechende Produkte zur Perfektionierung und Komplettierung
konventioneller Sicherheitskonzepte eingesetzt.
Im Gegensatz zur „klassischen“ Einbruchsmeldeanlage
bieten Außenüberwachungssysteme
den Vorteil der rechtzeitigen
Detektion und Meldung und damit der Verhinderung
von Delikten und Schäden. Sachversicherer,
Fachverbände und andere Institutionen
beschäftigen sich inzwischen eingehend
mit dem Thema Perimeterschutz und auch der
VdS wird mittelfristig Richtlinien und Konzepte
entwickeln.

Infrared Motion Detection (IMD)
Ausgereifte Produkte für die Freigeländeüberwachung
stehen bereits zur Verfügung.
Je nach Hersteller, Einsatzgebiet und
projektspezifischen Rahmenbedingungen
kommen Systeme mit unterschiedlichen
Detektionsverfahren zum Einsatz: Feldänderungsmelder
auf Mikrowellen- oder Radarbasis,
Streckensensoren auf Basis von
Lichtschranken oder Lasertechnik, Boden-Detektionssysteme,
elektromechanische Zaunmeldesysteme
und Videobewegungssensoren
oder Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder
(PIR). Als äußerst effektiv erweisen sich
Hochleistungs-PIRs, wie sie von der HeiTel Digital Video GmbH angeboten werden. Die
HeiTel IMD-Serie (Infrared Motion Detection)
vereint Hochleistungs-PIRs, die speziell
für Bewegungserkennung im Außenbereich
entwickelt und für die Kombination mit Videoüberwachung
und Einbruchmeldetechnik
optimiert wurden. Für die unterschiedlichen
objekt- und anwendungsspezifischen Rahmenbedingungen
stehen Mittel- und Langstreckenmelder
mit Reichweiten bis zu 150
Metern und sehr schmalen Öffnungswinkeln
sowie Volumenmelder – als Flächenmelder –
mit unterschiedlichen Reichweiten und entsprechend
weiten Öffnungswinkeln zur Verfügung.
Hervorragende Detektionssicherheit
und eine sehr niedrige Rate an unerwünschten
Alarmen zeichnen die HeiTel-IMD-Melder
aus. Moderne DSP-Technologie und intelligente
und adaptive Grenzwertnachführung
blenden durch Umwelteinflüsse hervorgerufene
Störgrößen zu einem großen Teil aus.

Pro-Aktive Sicherheitskonzepte von HeiTel — Komfortable Parametrierung vor Ort oder aus der Ferne: Über
einen RS485-Bus werden die Melder an das VideoGateway angeschlossen.
Besonders für Freilandüberwachungen interessant:
Das Auslöseverhalten kann jederzeit bequem nachjustiert
werden.

Steigerung der Funktionssicherheit
Dennoch ist bei der Freilandüberwachung
mit einem gewissen Anteil an unerwünschten
Alarmen zu rechnen. Eine „fehlalarmfreie“ Detektion
ist technisch (noch) nicht möglich, je
nach Szenario können Tiere oder Personen unvorhersehbare unvorhersehbare
und unerwünschte Alarme auslösen.
Eine videobasierende Alarmverifikation
durch eine NSL bleibt also unverzichtbar. Durch
intelligente Kombination verschiedener Detektionsmechanismen
lässt sich die Funktionssicherheit
allerdings deutlich steigern: Verknüpft
man die Standard-Videobewegungserkennung
der HeiTel VideoGateways mit den Ausgangssignalen
der HeiTel-IMD-Melder, so setzt
das VideoGateway erst einen Verifikationsalarm
an die NSL ab, wenn beide Systeme auslösen.
Doch nicht nur Detektionssicherheit und
schnelle Alarmverifikation sind entscheidend
für einen praxistauglichen Einsatz. Auch müssen
die präzise Einstellung und Feinjustierung
der Bewegungsmelder bei der Installation und
Inbetriebnahme problemlos möglich sein.

Diagnosesysteme und Fernservice
Für die HeiTel IMD-Serie stehen entsprechende
Hilfsmittel und Diagnosesysteme zur Verfügung.
Sie erlauben eine punktgenaue Ausrichtung
und objektspezifische Anpassung des Detektionsverhaltens.
Bei der Inbetriebnahme
der Melder hilft zum Beispiel ein mobiles, zigarettenschachtelgroßes
Diagnoseinstrument,
den Erfassungsbereich des Melders exakt zu
bestimmen. Neben dem Auslöseverhalten stellt das Instrument auch die durch das jeweilige Bewegungsprofil
verursachte Signalqualität des
Melders optisch eindeutig dar. Die HeiTel-IMDSerie
bietet außerdem die einzigartige Möglichkeit
des Fernservices und der Ferndiagnose:
Die Melder lassen sich sehr komfortabel vor Ort
oder aus der Ferne parametrieren und diagnostizieren.
Über den RS485-Bus können die Melder
an ein HeiTel VideoGateway angeschlossen
werden, was die bequeme, nachträgliche Justierung
des Auslöseverhaltens bzw. der Empfindlichkeit
des Melders aus der Ferne erlaubt.
Dieses Leistungsmerkmal kann gar nicht genug
betont werden, denn gerade in der Freilandüberwachung
ist die zeitraubende Nachjustierung
der Detektionssysteme der Regelfall. Die
Option des Fernzugriffs bedeutet daher eine
optimale Anpassung an die jeweiligen örtlichen
Gegebenheiten, sondern auch eine drastische
Reduzierung der Betriebskosten.

Ulrich Schwieger ist seit 1980 im
Bereich Security tätig und seit 2006 bei HeiTel mit der
technischen Leitung betraut. Darüber hinaus engagiert
er sich in verschiedenen Fachverbänden, unter
anderem als Vorsitzender des Fachausschusses für
Übertragungs- und Netzwerktechnik im BHE.

Informationen zu Preisen und Verfügbarkeit erhalten Sie bei Ihrem Videor, HeiTel Vertriebspartner:
ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH

Technischer Stand von Videoanalysesystemen

Dirk Klages / März 8, 2012Oktober 6, 2017 / Videosensorik - Videoanalyse

Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2011

Gefahrenerkennung nicht dem Zufall überlassen

Videotechnik wird immer häufiger mit intelligenter Bildauswertung kombiniert: Software unterstützt die Mitarbeiter in der Leitstelle und reagiert bei Auffälligkeiten automatisch mit einem optischen und akustischen Signal. Videoanalytik arbeitet heute sehr zuverlässig. Es wird in Zukunft denkbar sein, dass sich derzeitige Alarmauslöser, wie Bewegungsmelder, komplett ersetzen lassen.

(Bild: Securiton)

Das Einsatzspektrum für Videotechnik ist breit. Neben der klassischen Grenz- und Arealüberwachung sind Kameras heute auch in vielen Gebäuden fast selbstverständlich. Zunehmend erkennen Firmen die Vorteile von Video etwa in der Qualitätskontrolle von Fertigungsprozessen oder im Arbeitsschutz, zum Beispiel wenn nur eine Person in einem gefährlichen Bereich arbeiten kann und die Tätigkeiten vom Leitstand aus überwacht werden.

Mehr Monitore: Konzentration sinkt rapide

Bilder von immer mehr Kameras sind zu überwachen. Diese Tatsache lässt die Ansprüche an Mitarbeiter von Leitstellen wachsen. Es wird so für das menschliche Auge zunehmend schwerer, Gefahren zu erkennen. Harmlose Vorgänge zu überprüfen, beansprucht viel Zeit und Energie. Es ist erwiesen: Motivation und Aufmerksamkeit der Operatoren sinken nicht linear, sondern überproportional je mehr Monitore und (irrelevanter) Kamera-Output zu sichten sind. Das ist ein Grundgesetz der Arbeitspsychologie. Videoanalyse wird daher zunehmend wichtiger und zu einem unverzichtbaren Instrument.

Bis vor wenigen Jahren gab es im Markt erhebliche Vorbehalte gegenüber der Zuverlässigkeit von Analyse-Software. Entweder produzierte sie so viele Fehlalarme, dass auch bei echten Gefahren das Wachpersonal Alarmen keine Beachtung schenkte („false positive“). Oder das Ansprechverhalten wurde so niedrig eingestellt, dass die Software bei echten Gefahren nicht reagierte („false negative“).

Gute Ergebnisse auch bei schwierigen Umgebungsbedingungen

Die Situation hat sich aber grundlegend geändert. Videoanalytik mit hochwertigen Algorithmen bietet heute sehr zuverlässige Erkennungsquoten bei einer niedrigen Rate von Täuschungsalarmen – auch in herausfordernden Umgebungen. Weniger als 0,1 Fehlalarme pro Kamera und Woche sind heute selbst im Außenbereich möglich. Zwingende Voraussetzung dafür ist, dass die Kameras richtig projektiert und perfekt auf die Umgebungsbedingungen eingestellt sind. Nach wie vor ist dies eine Aufgabe ausschließlich für Video-Profis, an Hand der konkreten Sicherheitsaufgabe ein System wirtschaftlich und technisch optimal zu planen und zu parametrieren. Dabei sind beispielsweise zu beachten:

bauliche Bedingungen vor Ort,
optimale Auswahl von Sektoren, in denen Veränderungen zu analysieren sind,
Definition der Bewegungsrichtung von Objekten in diesen Flächen, die erkannt werden soll/zu ignorieren ist,
Veränderungen der Lichtverhältnisse je nach Sonnenstand, auch durch Wolken,
tageszeitabhängige Reflexionen auf Fenstern und sonstigen Gebäudehüllen,
lokale Wetterverhältnisse (häufig auftretender Regen, Morgennebel, Schnee),
Reflexblendungen von Sonnenschein auf Flächen, die kurzfristig entstehen, aber auch wieder verschwinden (zum Beispiel Pfützen).

Videoprofis kennen zudem etliche kleine Kniffe, um für jede Überwachungsaufgabe eine angemessene Lösung zu finden. Soll etwa die Außenhülle eines Gebäudes überwacht werden, empfiehlt es sich, einen Grünstreifen entlang des Gebäudes anzulegen. In der Regel wird diesen niemand betreten, so dass die Alarmrate drastisch sinkt.

Motivation und Aufmerksamkeit der Operatoren in Leitstellen sinken nicht linear, sondern überproportional je mehr Monitore und Kamera-Output zu sichten sind. Videoanalyse wird daher zunehmend wichtiger und zu einem unverzichtbaren Instrument. (Bild: Securiton)

Eine weitere Herausforderung für die Videoanalyse sind Insekten. Outdoor-Kameragehäuse lassen sich oft beheizen, damit in der dunklen Jahreszeit nicht die Beweglichkeit mechanischer Teile nachlässt, die Linse vereist oder mit Kondenswasser beschlägt sowie die Elektronik Schaden nimmt. Manche Kameras bieten warme Hohlräume – die bei Insekten beliebt sind. Zahlreiches Ungeziefer läuft dann über die Linsen und löst einen Fehlalarm nach dem anderen aus. Spezielle Stromvorrichtungen aber vertreiben die ungebetenen und störenden Gäste.

Hochsicherheitsbereiche vertrauen auf Videoanalyse

Nur wenn gut geplant wurde, sind die Ergebnisse überzeugend. Die Resultate sind dann aber so gut, dass heute Anwender auch in Hochsicherheitsbereichen, wie (Kern-)Kraftwerken, forensischen Psychiatrien, Justizvollzugsanstalten, Luftfahrt oder Rechenzentren, Videoanalytik als unverzichtbar bezeichnen. Die mathematischen Algorithmen der Kamera arbeiten dort korrekt und gleichen den Inhalt des aktuellen Bildes mit zuvor definierten Pixel-Mustern im Erfassungsbereich der Kameras ab. So wird es möglich, der Technik verschiedene Routine-Überwachungsaufgaben zu überlassen:

Bewegungserkennung (auch nachts mit Infrarot und Thermalkameras).
Tracking von Personen und Gegenständen mit Visualisierung im Lageplan.
Fortgeschrittene Systeme beherrschen auch Nachführen von Kameras (Schwenken, Neigen, Zoomen) und die Übergabe an die nächste Aufnahmeeinheit (wenn sich die Erfassungsfelder überschneiden). Personen lassen sich dann mit einprogrammierter Zoom-Funktion automatisch in der Bildmitte halten. Es gibt am Markt erste dieser „Auto-Tracking-Systeme“.
Sind die Kamera-Standpunkte georeferenziert, also mit ihren tatsächlichen GPS-Koordinaten („Global Positioning System“) im System hinterlegt, können weitere Kameras mit einem Mausklick auf den CAD-Lageplan auf das zu beobachtende Objekt ausgerichtet werden. Binnen kürzester Zeit zeigen sie das Geschehen aus dieser Perspektive. Dieser 3D-Videoüberwachung wird sicherlich die Zukunft gehören.
Brandfrühesterkennung, zum Beispiel in Rechenzentren, ist möglich, da Videoanalysesysteme sich ausreichend sensibel einstellen lassen, um minimalste Veränderungen in Räumen ohne Personen zuverlässig zu bemerken.
Weitere Funktionen können etwa „Loitering“ (Erkennen herumlungernder Personen), Graffiti-Detektion, Erkennen über einen längeren Zeitraum nicht bewegter Objekte (zum Beispiel Koffer) und Privacy Protection (Verschleiern von Bildbreichen, wie Fenstern) sein.
Multi-Site-Management (Verschiedene Sub-Zentralen an liegenschaftsübergreifenden Standorten lassen sich zusammenschalten) und Multi-Streaming (Bildströme in unterschiedlicher Auflösung und Kompression) sind zwar keine Analyse-Funktion, bieten aber viele Vorteile. Vor allem Multi-Streaming ist in vielen Software-Paketen enthalten.
Immer besser können auch Gegenstände erkannt werden, die sich sehr langsam nähern. Bis vor kurzem war das ein immenses Problem. Seit kurzem lassen sich auch Objektgeschwindigkeiten von etwa zwei Zentimetern pro Sekunde detektieren.

Techniker arbeiten momentan weltweit daran, den Pixelstrom immer perfekter um beschreibende Elemente („Metadaten“) im XML-Format zu erweitern. Das wäre der nächste Quantensprung in der Videoanalytik: Videoströme lassen sich dann nach bestimmten Auffälligkeiten durchsuchen – in kürzester Zeit ist so etwa festzustellen, ob ein bestimmtes Muster (also zum Beispiel Objekt A) zu einem anderen Zeitpunkt oder von einer anderen Kamera schon einmal gesehen wurde.

Analoge Bestandskameras upgraden

Für all diese Aufgaben ist digitale Technik unverzichtbar. Viele Anwender vergessen jedoch, dass sich auch analoge Bestandskameras nachrüsten und so veredeln lassen. Wenn Encoder deren Bilder digitalisieren, können die Daten aus analogen Kameras mit Videoanalyse-Software ausgewertet werden. Auch Altanlagen bieten dann Sicherheit 2.0.

Markus Strübel, Marketingleiter bei der Securiton GmbH

Weitere Informationen erhalten Sie bei Ihrem Spezialisten:
ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH

IP-Kameras mit integrierter Videoanalyse

Dirk Klages / März 2, 2012Oktober 6, 2017 / IP-Video neue Technologien, Videosensorik - Videoanalyse

Fachartikel aus PROTECTOR 5/2010, S. 22

Filter und Forensik

Bosch Sicherheitssysteme hat die Software für die Videobildanalyse in IP-Kameras und Encodern optimiert und geht in der Entwicklung der integrierten Lösung mit der neuen Intelligenten Videobildanalyse (IVA) konsequent weiter.</p

Neue Filter, Analyse auch gespeicherter Bilder und einfachere Konfiguration: eingebettete Videoanalyse in IP-Kameras und
Encodern. (Bild: Bosch Sicherheitssysteme)

So wurden verschiedene neue Filter (zum Beispiel Kopf-Erkennung, 3-Wire-Trap, Herumlungern, Geschwindigkeit, Routenverfolgung oder Farbdetektion) zur Erkennung verdächtigen Verhaltens implementiert. Auch ist eine Kombination von bis zu acht Filtern parallel möglich. Eine Besonderheit ist der neue Flowcontrol-Filter, der es ermöglicht, auch gegenläufige Objektbewegungen innerhalb von Objektgruppen (zum Beispiel Menschenmengen) zu erkennen.

Reduzierter Netzwerkverkehr

Dank der höheren Verarbeitungsleistung bieten die modernen IP-Videoencoder und -kameras deutlich mehr als ein einfaches IP-Videoencoding. Insbesondere die VCA-Software (IVMD und jetzt IVA), die hier dezentral im IP-Netzwerk eingesetzt wird, reduziert den Netzwerkverkehr zur Zentraltechnik erheblich, da Videodaten nur im Alarm- oder Ereignisfall übertragen oder gespeichert werden. Dieses ermöglicht eine sparsame Nutzung von Bandbreite (Netzwerklast) und Speicherplatz (Kosten).

Mit der neuen leistungsstarken VCA-Software (IVA 4.0) ist zudem ein großer Schritt in Richtung Forensik (nachträgliche Analyse von aufgezeichneten Videodaten) gelungen. Die neuen Farbfilterfunktionen erlauben es, die Objektfarbe oder sogar eine Kombination von Farben als Erkennungskriterium anzugeben. Realisiert wird dies durch ein Farbhistogramm, in dem Objektfarbe, Sättigung und Genauigkeit als Überwachungskriterien festgelegt werden können. Eine typische Anwendung ist zum Beispiel die Erkennung eines Fahrzeugs oder Personenbekleidung mit einer bestimmten Farbe oder Farbkombination.

Filtersatz erweitert

Der Filtersatz wurde um neue, leistungsfähige Funktionen, wie Linienquerungsalarme, Objektbewegungskurven und Spezifikationsfilterung ergänzt. Die Auslöser können so eingestellt werden, dass Alarme dann gesendet werden, wenn Objekte eine definierte Linie oder mehrere Linien überqueren oder ihre Geschwindigkeit (Laufen), Form (Hocken) oder Seitenverhältnisse (Fallen) ändern. Darüber hinaus unterstützt IVA 4.0 Ferninfrarot (FIR)-Thermokameras, die andere Einstellungen als bei herkömmliche Farbkameras erfordern.

Hervorzuheben beim IVA 4.0 sind seine leistungsfähigen forensischen Suchfunktionen, die in Form von Metadaten mit den Videobildern generiert und gespeichert werden. Die aufgezeichneten Metadaten, die aus einfachen Textzeichenfolgen mit Beschreibungen spezieller Bilddetails bestehen, haben ein wesentlich geringeres Datenvolumen und lassen sich schneller durchsuchen als die Videoaufzeichnungen selbst. Mit der optionalen Lizenz „Forensic Search“ für den Bosch Archivplayer können die Benutzer auf einfache Weise Suchabfragen definieren, die in Sekundenschnelle die gespeicherten Metadaten durchsuchen und so rasch relevante Videoszenen auffinden. Suchvorgänge, die manuell Tage oder gar Wochen dauern, können so in wenigen Sekunden ausgeführt werden. Hierbei werden Metadaten mit intelligenten Suchalgorithmen, ähnlich wie in einer Internet-Suchmaschine durchsucht. „Forensic Search“ erlaubt zudem die Festlegung von denselben Erkennungskriterien nach der Aufzeichnung wie bei den Analyse von Live-Videobildern.

Einfachere Konfiguration

Dank eines neuen benutzerfreundlichen Aufgabenmanagers mit Assistentenkonzept ist die Konfiguration jetzt schneller und einfacher durchzuführen. Aufgabenassistenten leiten den Bediener Schritt für Schritt durch die Erstellung von „Alarmregeln“ für jede überwachte Kamera.

Besonders nützlich ist die neue Konfigurationsoption für „Referenzobjekte“. Hierbei werden alle relevanten Objektdaten, wie Größe, Geschwindigkeit und Farbe in einer ausgewählten Live-Szene durch einen einzigen Mausklick auf das betreffende Objekt erfasst. Diese Informationen dienen dann als Überwachungskriterien zur späteren Verfolgung ähnlicher Objekte.

IVA 4.0 ist in den meisten IP-Kameras und Video-Encodern von Bosch eingebettet. Zur Aktivierung des Funktionsumfangs ist lediglich eine Lizenz erforderlich, sodass diese Funktion auch zu einem späteren Zeitpunkt aktiviert werden kann, ohne hierfür eine Platz-Ressource freizuhalten.

Weitere Informationen erhalten Sie bei Ihrem BOSCH Vertriebspartner:
ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH

Wärmebildkameras und Videodetektion

Dirk Klages / März 2, 2012Oktober 6, 2017 / Videosensorik - Videoanalyse, Wärmebildkamera Anwendung

Fachartikel aus PROTECTOR 6/2010, S. 26 bis 27

Ein Fall für zwei

Dort, wo konventionelle Kameras an ihre Grenzen stoßen, wird es Zeit für den Einsatz von Wärmebildkameras. Im Bereich der professionellen Freilandsicherung und speziell bei kritischen Infrastrukturen sind bei der Videoüberwachung Lösungen notwendig, die praktisch unter allen Sicht- und Wetterbedingungen einsetzbar sind.

Wärmebildkameras, auch Thermalkameras genannt, detektieren Personen und Objekte bei völliger Dunkelheit, im Nebel oder Rauch. Sie machen sichtbar, was unsere Augen nicht sehen können. Wärmebildkameras erzeugen ähnlich wie konventionelle Kameras ein Videobild, allerdings unter Verwendung von Wärmestrahlen.

Mit Wärmebildkameras hinter die Kulissen sehen: Visualisierung einer im Gebüsch versteckten Person. (Bild: Aasset)

Jeder Körper, der wärmer ist als 0 Kelvin oder -273,15 Grad Celsius, sendet Wärmestrahlen aus. Sogar kalte Gegenstände, wie beispielsweise Eiswürfel, strahlen Wärme ab. Je höher die Temperatur eines Objektes, desto mehr Wärmestrahlung gibt es ab.

Temperaturunterschiede darstellen

Eine Wärmebildkamera ist prinzipiell wie eine konventionelle CCD-Kamera aufgebaut, wobei die für den Menschen nicht sichtbaren Wärme- beziehungsweise Infrarotstrahlen durch ein spezielles Germanium-Objektiv auf einen Bildsensor geleitet und in elektrische Signale umgewandelt werden.

Die Signale werden von einem digitalen Bildprozessor in ein normgerechtes Videosignal gewandelt, woraus anschließend ein Wärmebild erzeugt wird. Temperaturverteilungen auf Flächen und Gegenständen können durch dieses berührungslose Messverfahren erfasst und dargestellt werden. Zu beachten ist, dass Wärmebildkameras keine Temperaturen erkennen können, sondern lediglich Temperaturunterschiede darstellen.

In der Sicherheitsbranche sind die Einsatzbereiche vielfältig, denn Wärmebildtechnologie besitzt Vorteile, die keine andere Technologie bieten kann: Sehen in völliger Dunkelheit, Sehen von Wärme und thermischer Energie und Sehen bei extremen Sichtbedingungen – mit größerer Detektionstiefe und geringerem Stromverbrauch als bei herkömmlichen Kameras. Daher finden Thermalkameras besonders in der Sicherheitsbranche bei militärischen Anwendungen, Videoüberwachung und Brandbekämpfung vermehrt Zuspruch, da geringere Störeinflüsse vorhanden sind.

Auch für widrige Wetterbedingungen

Wettersituationen, wie Nebel, Regen oder Schnee, Reflexionen durch Wasserflächen, Sichtbehinderungen durch Sträucher und Büsche oder Blendungen durch Scheinwerfer und Lichtkegel sowie Rauchentwicklung, beeinträchtigen das Wärmebild weniger als bei herkömmlichen optischen Videokameras.

Personen und Gegenstände werden deutlich schneller und selbst unter widrigen Umgebungsbedingungen sichtbar. Dadurch lassen sich mögliche Bedrohungen oder Angriffe frühzeitig erkennen und es bleibt mehr Zeit zu reagieren.

Als äußerst diskrete Überwachungsmöglichkeit machen sie teure Extraausstattung wie Infrarotstrahler und Beleuchtung überflüssig. Jedoch ermöglicht der ausschließliche Einsatz von Wärmebildkameras nur ein Detektieren, also Erfassen einer Bewegung im Bild.

Zwar ist für den Betrachter erkennbar, ob sich eine Person oder ein Objekt im Videobild bewegt und bei einer geringen Distanz lassen sich diese auch von anderen unterscheiden, doch ist zum Erkennen und Identifizieren von Personen und Objekten oder zum Auslösen eines Alarmes der Einsatz weiterer Technik notwendig.

Verbindung mit Videosensorik

Erst in Verbindung mit Videosensorik inklusive Trackingfunktion kann die Wärmebildtechnologie all ihre Vorteile entfalten. Idealerweise findet Videosensorik Einsatz bei Sicherheitsanwendungen mit vielfältigen Überwachungsaufgaben, beispielsweise zur Sicherung von weitläufigen Fabrikgeländen, Speditionen, Parkplätzen, Bahnhöfen oder Flughäfen.

Tracking von Personen mittels Videoanalyse und Wärmebildkameras in unterschiedlichen Anwendungen. (Bild: Aasset)

Videosensorik ist eine Art künstliche Intelligenz, die Objekte identifizieren und verfolgen kann, da sie Verhaltensmuster „versteht“ und entsprechende Objekte klassifiziert.

Videosensorik ermöglicht es Videoüberwachungssystemen, definierte visuelle Ereignisse eigenständig zu erkennen und entsprechende Aktivitäten, zum Beispiel die Alarmierung von Sicherheitspersonal, auszulösen. Erkennt die Wärmebildkamera eine Bewegung, kann dieses Ereignis unmittelbar gemeldet werden und zwar dorthin, wo es benötigt wird.

Nur durch diese Technologie der selbsttätigen Videoanalyse wird aus einem passiven Überwachungssystem ein strategisch intelligentes Bewachungssystem, das automatisch erkennt und reagiert.

Reaktionszeiten reduzieren

In der Praxis könnte ein Zusammenspiel zwischen Wärmebildkamera und Sensorik so aussehen: Bei völliger Dunkelheit erfasst die Wärmebildkamera eine Bewegung in einem sensiblen Bereich. Die Videosensorik erkennt die Bewegung als Eindringling und verfolgt seine Schritte virtuell. Betritt er nun eine vorab definierte Sicherheitszone, schlägt das System Alarm und informiert das Wachpersonal über den ungebetenen Gast.

So lassen sich Reaktionszeiten reduzieren und es bietet sich die Möglichkeit einer permanenten Überwachung, die über menschliche Fähigkeiten hinaus geht – das Sicherheitspersonal hat dadurch mehr Zeit für andere Aufgaben und der notwendige Speicherplatz für Videobilder wird auf ein Minimum reduziert. Problemlos können solche Sensorik-Einheiten in bestehende Innen- sowie Außenüberwachungsanlagen integriert werden.

Weitere Informationen erhalten Sie bei Ihrem AASSET u. FLIR Vertriebspartner:
ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH

Videoüberwachung mit Videoanalyse – intelligente Überwachungskameras

Dirk Klages / Mai 27, 2011Oktober 6, 2017 / CCTV neue Technologien, CCTV-Video Anwendungen, Videosensorik - Videoanalyse

Artikel aus VIEW 03.10 (Kundenmagazin der Videor E. Hartig GmbH)

Intelligente Videoanalyse für mehr Effizienz und Sicherheit in der Videoüberwachung Intelligente Videoanalyse hat sich in den letzten Jahren zu einem Schlagwort in der Videoüberwachung entwickelt. Es steht für einen Gewinn an Sicherheit und für mehr Effizienz und damit Kostenersparnis. Mit dem steigenden Einsatz wird dieser Technologie auch ein wachsendes Maß an Verantwortung für eine zuverlässige Alarmmeldung übertragen. Wie arbeiten intelligente Videoanalysesysteme? Wie lassen sich Fehlalarme reduzieren? Welche grundsätzlichen Möglichkeiten gibt es, die Systemarchitektur aufzusetzen? Algorithmen für die intelligente Videoanalyse sind dumm. Denn jeder Algorithmus wurde stets nur für eine einzige Aufgabe entwickelt: für die Erkennung einer Bewegung, die Sabotageüberwachung oder die Zählung von Personen oder Objekten. Ein Algorithmus ist ein Fachidiot, der exakt das macht, was der Programmierer von ihm will. Von einer Intelligenz in Videosystemen, die mit der menschlichen Intelligenz gleichzusetzen wäre, kann man da nicht sprechen. Dennoch hat sich „Intelligentes Video“ in den letzten Jahren zu einem Schlagwort in der Videoüberwachung entwickelt. Es bezeichnet alle Lösungen, bei denen das Videoüberwachungssystem selbst eine Analyse der Videobilder durchführt und, je nach gewählter Systemeinstellung, das Wachpersonal automatisch im Alarmfall informiert. So können auch nur wenige Mitarbeiter selbst große Überwachungsanlagen problemlos im Auge behalten. Aber wie funktionieren die Algorithmen?Funktionsweisen der Algorithmen
Bei der Objekterkennung und -verfolgung findet in der Regel ein pixelbasierter Bildvergleich statt: Der statische Bildhintergrund wird als Referenzbild gespeichert. Der Algorithmus vergleicht dieses Bild mit dem momentanen Bild und meldet Abweichungen. Je nach Funktionalität werden dabei auch objektspezifische Merkmale wie Form und Größe sowie die Geschwindigkeit und der Bewegungsablauf in den Vergleich mit einbezogen. Algorithmen zur Bewegungserkennung bestimmen ebenfalls pixelbasiert Kontraständerungen in definierten Bildbereichen. Zur Kennzeichenerkennung suchen Algorithmen nach vordefinierten Signaturen in den Bildern und führen diese anschließend der Texterkennung zu, die das aus dem Bild separierte Kennzeichen in Buchstaben und Ziffern aufschlüsselt. Diese Algorithmen können meist beliebige Texte in einem Bild suchen, der bevorzugte Einsatzbereich ist aber die Kennzeichenerkennung. Bei der Sabotageüberwachung werden die typischen Eigenschaften eines Videosignals gespeichert. Bei Änderungen am Signal, zum Beispiel durch Abdeckung des Objektivs, erfolgt ein Vergleich mit den gespeicherten Referenzwerten.Den Algorithmen die Arbeit„erleichtern“
Wie exakt ein Algorithmus auch arbeitet, die Fehlerrate der Analyse ist immer größer als Null. Wählt man eine besonders sensible Einstellung, muss mit unerwünschten Alarmen gerechnet werden. Will man hingegen Fehlalarme nahezu ausschließen und entscheidet sich für eine sehr geringe Detektionssensibilität, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass einem ein echter Alarm durch die Lappen geht. Dennoch lassen sich die Rahmenbedingungen so anpassen, dass die Detektionszuverlässigkeit erhöht und gleichzeitig unerwünschte Alarme reduziert werden. Generell lässt sich festhalten, dass sich nur anhand von Feldtests verlässliche Aussagen darüber treffen lassen, wie sich die tatsächlichen Rahmenbedingungen optimieren lassen. Dies betrifft insbesondere Situationen im Außenbereich, bei denen wechselnde Lichtverhältnisse, Reflexionen von Fensterscheiben und Bewegungen von Bäumen in der Regel höhere Anforderungen stellen als eine Überwachung im Innenbereich. In jedem Fall ist darauf zu achten, dass das von der Kamera gelieferte Bildmaterial von hoher Qualität ist, um kritische Situationen klar von einem unkritischen Ereignis unterscheiden zu können und dem Algorithmus die Arbeit quasi „zu erleichtern“. Wichtig sind ferner die korrekte Kamerapositionierung und die Wahl des Bildausschnitts. Soll beispielsweise ein Gemälde in einem Museum überwacht werden, muss die Positionierung aufgrund der Besucher, die das Bild betrachten, natürlich anders gewählt werden als bei einer Bewegungserkennung bei einem Gebäudeeingang. Aber auch bei optimalen Rahmenbedingungen muss jeder Anwender individuell für seine spezifische Situation entscheiden, in welcher Relation die Zuverlässigkeit der Detektion und die Fehlalarmrate zueinander stehen sollen.Zentrale oder Dezentrale Systemarchitekturen
Intelligente Videoanwendungen lassen sich entweder zentral oder dezentral implementieren. Bei einer zentralen Architektur werden die Videodaten von den Kameras an einen zentralen Server oder PC, der mit einer Videomanagement-Software mit entsprechenden Analysefunktionalitäten ausgestattet ist, oder einen digitalen Videorekorder übertragen. In einer dezentralen Architektur sind die Kameras selbst „intelligent“ – sie können die Videodaten verarbeiten und analysieren. Ein dezentrales System bietet sich immer dann an, wenn Beschränkungen der Netzwerkbandbreite gegeben sind. So sendet zum Beispiel eine Kamera, die über einen Bewegungsmelder verfügt, die Videodaten nur an das Wachpersonal, wenn auch wirklich eine Bewegung detektiert wird. Diese dezentrale und die zentrale, IP-basierende Systemarchitektur bieten den großen Vorteil, dass sie sehr flexibel sind und sich fast beliebig skalieren lassen. Die Anbieter von Videomanagement-Software mit Analysefunktionen bieten unterschiedliche Lizenzmodelle an, die zumeist problemlos erweiterbar sind, sollten sich die Anforderungen ändern und damit das System vergrößert werden müssen. Wird bei einer analogen Architektur hingegen ein Videorekorder zur Digitalisierung der Daten eingesetzt, ist das System später nur begrenzt skalierbar, da die Größe von der maximalen Anzahl der Videoeingänge des Rekorders abhängt.

Weitere Möglichkeiten der Videoanalyse
Die Möglichkeiten der Videoanalyse sind nicht auf Sicherheitsanwendungen begrenzt. Insbesondere im Einzelhandel bieten sich neue Möglichkeiten zur Analyse des Kundenverhaltens. Wie bewegen sich die Kunden durch das Geschäft? Gibt es zu bestimmten Stoßzeiten längere Wartezeiten im Kassenbereich? Somit lassen sich mit den entsprechenden Systemen umfassende Lösungen schaffen, die sowohl die Sicherheit erhöhen als auch wertvolle Informationen zum Beispiel zur Optimierung von Personaleinsatz und Warenpräsentation liefern.

Auswahlkritieren für Intelligente Videoanalyse

Systemsicherheit und Verfügbarkeit: Wie stabil läuft das System? Gibt es Back-up-Optionen?

Flexibilität und Skalierbarkeit: Besteht zukünftig der Bedarf das System erweitern zu können? Bietet die ausgewählte Lösung hierfür Möglichkeiten?

Analysefunktionen: Welche Analysen sollen automatisch durchgeführt werden? Sollen zum Beispiel nicht nur Bewegungen, sondern auch die Bewegungsrichtung erkannt werden? Unterstützt die gewählte Lösung alle Analyseanforderungen?

Interoperabiltität des Systems: Können Komponenten unterschiedlicher Hersteller zum Beispiel durch den offenen ONVIF-Standard eingebunden werden?

Benutzerfreundlichkeit: Kann das System auch problemlos vom Endkunden bedient werden?

Integration von Bestandstechnik: Sollen vorhandene analoge Kameras eingebunden werden? Unterstützt die ausgewählte Lösung diese Funktion?

Integration ins Gebäudemanagement: Besteht Bedarf, die Videoüberwachung mit dem Gebäudemanagementsystem zu verbinden? Gibt es hierfür zum Beispiel eine OPC-Schnittstelle?

Die intelligenten Kameras VKC-1375 und VKCD-1375 von eneo

Kameras werden immer intelligenter. Neben einer stetigen Erhöhung der Auflösung werden zahlreiche Analysefunktionen implementiert, die für eine wesentlich zuverlässigere Überwachung und eine Entlastung des Wachpersonals sorgen. Aktuelles Beispiel sind die Boxkamera VKC-1375 und der Fixdome VKCD-1375 von eneo. Eine zuverlässige Sabotageerkennung bei Abdeckung der Kamera, Defokussierung, Besprühen und Änderung der Blickrichtung ist als erstes zu nennen. Die Bewegungserkennung wurde mit verschiedenen Funktionalitäten und Einstellungsmöglichkeiten realisiert: Bei der klassischen Motion Detection, die auf die gesamte Kameraszene angewendet wird, erfolgt eine automatische Vergrößerung und Verfolgung der detektierten Bewegung mittels des digitalen PTZ. Bei der Funktion Mine Area hingegen werden zuvor die relevanten Bereiche ausgewählt, zum Beispiel ein Zaun, eine Absperrung oder ein Gelände, das von Unbefugten nicht betreten werden darf. Die Technik der eneo Kameras geht aber noch weiter: Gesichtserkennung und die Alarmierung, wenn ein Gegenstand aus einem zuvor definierten Bereich entfernt wird, gehören ebenso zum Funktionsumfang wie das Cross Object Counting und Entrance Counting. Beim Cross Object Counting wird mittels zweier vertikaler Linien ein Bereich im Bild festgelegt, der zur Zählung vorbeifahrender Objekte überwacht werden soll. Dies können zum Beispiel Autos sein, die ein Gebäude passieren. Beim Entrance Counting zählt die Kamera hingegen, wie viele Personen einen Eingangsbereich, zum Beispiel in einem Kaufhaus, betreten bzw. verlassen. Bei beiden Funktionen wird die jeweilige Anzahl direkt im Kamerabild angezeigt.EHLC-Funktionalität und 3D-DNR Rauschunterdrückung
Dass all diese Analysefunktionen nur bei einer hervorragenden Bildqualität Sinn machen, liegt auf der Hand: Die VKC-1375 und VKCD-1375 verfügen über eine horizontale Auflösung von 650 TV Linien und – neben Advanced WDR, Pixelkompensation und echter Tag-/Nachtfunktionalität – über die neue EHLC-Funktionalität (Excessive High Light Compensation). Diese Funktion dunkelt zum einen sehr helle Bereiche im Videobild ab, wie zum Beispiel Autoscheinwerfer, die frontal in die Kamera leuchten. Zum anderen werden gleichzeitig sehr dunkle Bildbereiche aufgehellt, so dass im genannten Beispiel das Nummernschild trotz der Abdunkelung klar erkennbar wird. Zur effektiven Rauschunterdrückung kommen wahlweise die Funktionen 2D und das besonders effektive 3D-DNR zum Einsatz.
Kommentar von
Uwe Höppner, Produktmanager für eneo„Die VKC-1375 und VKCD-1375 zeigen, was bei Kameras heute alles möglich ist. Gerade sensible Bereiche können mit der VKC-1375 und der VKCD-1375 sehr viel effizienter und verlässlicher überwacht werden, da das Personal sofort benachrichtigt wird, schlägt eine der Analysefunktionen Alarm. Die hohe Auflösung stellt dann sicher, dass auch Details und Gesichter genau erkennbar werden. Bei beiden Kameras kommt der neue Sensor 1/3“ Super-HADII PS 960H CCD von Sony mit mehr aktiven Pixeln zum Einsatz – damit werden echte 650 TV Linien sicher gestellt.“

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ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH