b. Giảm ùn tắc giao thông
2.2 Các định dạng Video hỗ trợ
¾ Chuẩn cổ nhất mà hiện nay vẫn sử dụng là MJPEG (Motion JPEG).
• Định dạng này cho phép download stream of JPEG. Với định dạng này camera sẽ gửi về client không phải là 1 ảnh JPEG mà là stream of JPEG ngăn cách nhau bởi ký hiệu phân tách đặc biệt. Khi client application không muốn nhận video nữa nó sẽđóng kết nối lại.
• MJPEG có ưu điểm hơn hẳn so với định dạng JPEG. Client Application chỉ cần request 1 lần và nhận ảnh JPEG liên tục. Tuy nhiên, với cách tiếp cận này, việc điều khiển frame rate là khó khăn hơn. Đểđiều khiển frame rate thì URL chứa tham số về frame rate. Tuy nhiên số lượng frame rate nhân được còn tùy thuộc rất nhiều vào đường truyền
¾ Các định dạng MPEG-2, MPEG-4.
¾ H.264 ( MPEG-4 AVC hay MPEG-4 part 10), hiện đang là phương án tốt nhất khi có cùng dung lượng so với các chuẩn nén khác. Thiết bị tích hợp
chuẩn hình ảnh H.264 có thể nén hình ảnh xuống kích cỡ nhỏ nhất để truyền hình ảnh chất lượng HD qua mạng Internet dễ dàng nhanh chóng. H.264 cũng được ứng dụng như thuật nén chính trong video độ phân giải cao (HD). Các định dạng video H.264 có một phạm vi ứng dụng rất rộng bao gồm tất cả
các hình thức nén video kĩ thuật số từ Internet bit-rate thấp streaming các
ứng dụng để phát sóng HDTV và Điện ảnh kĩ thuật số ứng dụng với gần lossless mã hóa.
2.3 KỸ THUẬT TRONG CAMERA IP
2.3.1 Mô hình kết nối Camera IP
Hình 2.4 Mô hình kết nối IP Camera
¾ Các dữ liệu hình ảnh thu được từ Camera Ip được truyền tổ chức xử lý và khai thác qua các mạng cục bộ LAN (Local Area Network), mạng diện rộng WAN (Wide Area Network), Intranet và Internet.
¾ Các tín hiệu truyền hình có thểđược truyền theo ba cách: + Truyền bằng sóng vô tuyến
+ Truyền qua hệ thống mạng truyền hình CATV (Community Antenna TV) bằng cáp đồng trục hoặc truyền qua vệ tinh, còn gọi là hệ thống truyền hình trực tiếp DBS (Direct Broadcast System).
+ Mạng dịch vụ tích hợp kỹ thuật số ISDN (Integrated Services Digital Network) có tốc độ cao.
+ Các công nghệ kết nối Internet truyền thống như Dial-up, ADSL…. + Công nghệ kết nối bằng kết nối cáp quang (Fiber).
2.3.3 Một sốđặc điểm của Camera IP hiện nay.
¾ Camera IP có kích thước nhỏ gọn, có 1 cổng RJ-45 để kết nối đến hub/switch, hoặc được tích hợp chuẩn WiFi để truy cập không dây thông qua Access Point. ¾ Mỗi thiết bịđều có 1 địa chỉ IP xác định , người sử dụng có thể truy cập trực tiếp
đến thiết bị qua giao diện web bằng cách nhập địa chỉ IP của Internet Camera. ¾ Camera IP có khả năng hoạt động độc lập, không cần PC, không cần bất kỳ phần
mềm điều khiển nào.
¾ Camera IP dùng cảm biến ảnh CMOS cho chất lượng hình ảnh có độ phân giải cao (640x480 pixels).
¾ Ngoài ra, thiết bị có kèm theo các tiện ích cho phép người sử dụng quan sát nhiều camera cùng một lúc , quản lý từ xa, điều khiển hoặc lưu lại hình ảnh dạng tĩnh (image) hay động (video).
¾ Internet Camera có thể quay được ban ngày và ban đêm. ¾ Hệ thống Internet Camera được giám sát từ xa có khả năng
¾ Truy nhập từ xa qua mạng WAN (ADSL, Lease line, Frame relay…) hoặc mạng hỗ trợ các thủ tục IPX và TCP/IP cho mạng LAN.
+ Xuyên suốt 24/24.
+ Chỉ ghi khi cảm biến được sự di chuyển trong vùng quan sát. + Ghi theo lịch hẹn trước.
¾ Tựđộng gửi e-mail chứa hình ảnh trong một khoảng thời gian định trước ¾ Cấu hình các thông số hình ảnh/video linh hoạt
¾ Chỉnh kích thước hình ảnh/video ¾ Độ nén ảnh/video :
Số khung hình/giây : 30 khung hình/giây (Có thể đạt được hàng trăm khung hình/giây), độ tương phản, độ nhạy khi phát hiện di chuyển
2.4 BÀI TOÁN GIÁM SÁT GIAO THÔNG THÔNG MINH BẰNG CAMERA IP CAMERA IP
Hệ thống giám sát giao thông thông minh sử dụng Camera IP đang là bài toán thu hút nhiều sự quan tâm và nghiên cứu trong những năm gần đây. Phát hiện, phân loại và theo dõi đối tượng chuyển động là các quá trình cơ bản trong quá trình xử lý hình ảnh – cốt lõi của hệ thống giám sát thông minh bằng hình ảnh. Các quá trình này có quan hệ mật thiết với nhau, quyết định hiệu quả, tính chính xáccủa hệ thống giám sát thông minh.
Mô hình của hệ thống giám sát như hình 3.1 mô tả như hình vẽ sau
Hình 2.5 Mô hình hệ thống giám sát giao thông
Ý tưởng của bài toán là có các camera IP trên cao nhìn xuống dòng xe phía dưới. Phim quay sẽ được ghi lại, số hóa và được xử lý bởi máy tính, sau đó dữ liệu sẽ
được tính toán và hiển thị trên màn hình tổng hợp Trung Tâm Điều Hành Giao Thông (TMC - Transportation Management Center).
Một hệ thống giám sát thông minh bằng hình ảnh là một tập hợp các bài toán nhỏ. Nhìn một cách tổng quan:
¾ Đầu vào của hệ thống sẽ là hình ảnh thu được tại các điểm quan sát
¾ Đầu ra của hệ thống sẽ là các thông tin về chuyển động, hành vi, lớp… của các đối tượng được giám sát.
Quá trình xử lý bao gồm 3 giai đoạn:
1. Tập trung xử lý hình ảnh của các phương tiện và theo dõi từng phương tiện một để cập nhật liên tục vị trí và tốc độ cho đến khi phương tiện ra khỏi vùng theo dõi.
2. Từ các dữ liệu theo dõi đó, ta tính toán được các thông số như: số phương tiện trên 1 làn xe, tốc độ trung bình, tai nạn, tần suất chuyển làn v.v…Các thông số này cùng với các thông tin như loại phương tiện, mầu, hình dáng, tọa độ X-Y… được chuyển tới Trung tâm TMC một cách liên tục.
3. Tại trung tâm TMC, các thông số giao thông từ các nguồn khác nhau sẽđược tập hợp và hiển thị theo nhu cầu mong muốn, hoặc để hỗ trợđiều khiển đèn tín hiệu, hiển thị các thông báo và điều khiển các thiết bị giao thông khác. Những máy tính ở
trung tâm TCM cũng xử lý thông tin từ các camera lân cận khác để tính toán quãng
đường, thời gian...
Việc xử lý của hệ thống giám sát thông minh bằng hình ảnh tóm lại có thể hiểu là việc phân tích và xử lý hình ảnh video qua việc giải quyết các bài toán sau:
Bài toán 1: Phát hiện các đối tượng chuyển động là bước cơ bản đầu tiên trong bài toán phân tích hình ảnh video, công việc này khái quát lại đó là việc tách các các
đối tượng chuyển động trong từ các hình ảnh nền của các đối tượng đó. Phương pháp thường được sử dụng trong bài toán này đó là: phương pháp trừ ảnh nền, các phương pháp dựa trên thống kê, phương pháp chênh lệch tạm thời, và các phương pháp dựa trên luồng thị giác.
được tìm ra theo các lớp đã được định nghĩa trước như: Lớp người, lớp phương tiện, lớp động vật, … Đây là bước cần thiết để có thể tiếp tục phân tích các hoạt động của chúng. Hiện tại có hai hướng chính tiếp cận để giải quyết bài toán này đó là: Hướng tiếp cận dựa trên hình dáng của các vết và hướng tiếp cận dựa trên chuyển
động của các đối tượng. Hướng tiếp cận dựa trên hình dáng của đối tượng hoàn toàn dựa vào các tính chất 2D của các vết tìm được, trong khi đó hương tiếp cận dựa trên chuyển động của đối tượng dựa trên các tính chất chuyển động của đối tượng theo thời gian.
Bài toán 3: Theo dõi đối tượng đó là công việc đưa ra một chuỗi các hành vi của
đối tượng chuyểng động trong một thời gian từ các khung hình thu được. Thủ tục này đưa ra các thông tin về đối tượng được theo dõi như đường đi của đối tượng, tốc độ hay hướng chuyển động của đối tượng. Từ đó có thể dự đoán được hành
động của các đối tượng và mô tảđược hành động của chúng. Đầu vào của quá trình này đó là các đầu ra các quá trình tìm và phân lớp đối tượng chuyển động.
2.5 MỘT SỐ HỆ THỐNG GIÁM SÁT GIAO THÔNG SỬ DỤNG CAMERA IP IP
2.5.1 Hệ thống NVR - Network Video Recording
Các hệ thống bao gồm các giải pháp phần mềm và phần ứng mới được thiết kế
cho các dòng Camera Ip mạnh giúp cho việc quản lý, lưu trữ, tổ chức, điều khiển và tìm kiếm video được gọi là Network Video Recorders hay NVRs. Một Network Video Recorder (NVR) là một giải pháp tập trung, kết nối mạng ghi nhiều IP camera cùng một lúc. Bản chất của nó là một máy chủ mạng và các giải pháp lưu trữđó là thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng video và mạng IP camera (mặc dù máy
ảnh analog có thểđược bao gồm). Công nghệ này sử dụng các chuẩn IP mở, vì vậy nó dễ dàng kết nối, tương thích và linh hoạt hơn. Đây là những thiết bị kết nối IP dùng để kết hợp các Camera IP.
NVRs cho phép xem, kiểm soát, và ghi lại video từ tất cả các Camera IP của bạn thông qua một giao diện tập trung - giao diện web kết nối, vì vậy bạn có thể xem, thao tác và quản lý các video từ bất kỳ thiết bị kết nối IP, bao gồm máy tính để bàn,
PDA không dây, điện thoại di động và vv.
NVR vừa khắc phục được các hạn chế của DVR vừa cho ta nhiều thuận lợi trong việc quản lý Camera IP. Bạn có thể ghi âm và truy cập video trực tiếp từ xa và lưu trữ video files từ hàng chục (thậm chí hàng trăm) của camera IP. Kể từ khi NVRs là nền tảng của camera IP, chúng có thể được quản lý từ xa thông qua mạng LAN, VPN hoặc kết nối Internet một cách an toàn. Với các thiết bị được cung cấp đủ
mạnh, NVR có khả năng mở rộng thay thế an toàn, đáng tin cậy và linh hoạt cho công nghệ tích hợp DVR. Ngày nay hàng loạt các IP camera và các phần cứng tương thích NVR tồn tại, các tổ chức, doanh nghiệp lớn cũng như doanh nghiệp vừa và nhỏ có thể dễ dàng sử dụng giải pháp này.
Ưu điểm của NVR
• Khả năng mở rộng – Với kiến trúc IP và cơ sở hạ tầng đúng, NVR có thể hỗ trợ một số lượng không hạn chế các Camera IP và người dùng.
• Khả năng tương thích – Camera IP sử dụng mạng mở và hình ảnh chuẩn, làm cho chúng tương thích với tất cả các loại Camera khác nhau và thiết bị mạng khác nhau. Không có hệ thống sở hữu độc quyền. Người mua có thể trộn và kết hợp thiết bị do các nhà sản xuất khác nhau và có thể sử thiết bị IP sẵn có.
• Độ tin cậy - IP camera và máy chủ NVR đã được chứng minh trong vô số các trường hợp trên toàn thế giới (cả trong nhà và ra ngoài, và ở vùng khí hậu khắc nghiệt và ôn đới).
• Truy cập từ xa linh hoạt - công nghệ NVR cho phép người dùng truy cập video từ bất kỳ vị trí bất kỳ lúc nào với một trình duyệt Web đơn giản, máy tính xách tay, PDA hay
điện thoại di động.
• Tối đa khả năng sử dụng ổđĩa - cài đặt phát hiện chuyển động, phát hiện sự kiện, và lịch trình cho phép ghi, sử dụng đĩa cách tiết kiệm nhất.
• Linh hoạt Add-on - Khi nhu cầu mở rộng hệ thống tăng, người từng bước có thể thêm Camera, máy khách và máy chủ NVR.
• Tương lai - thiết bị IP, các Camera IP và hệ thống NVR sẽđược sử dụng rộng rãi trong nhiều thập kỷ tới.
Một sốứng dụng thường gặp của NVR và Camera IP
gồm: • Tại các sòng bạc • Trông giữ trẻ em • Theo dõi nhà tù • Ngôi nhà điện tử • An ninh, quốc phòng • Sân vận động và đấu
• Các trung tâm buôn bán, siêu thị
• Trường học và đại học cơ sở • Địa điểm máy ATM • Bãi đậu xe • Giao thông đi lại • Các địa điểm du lịch • Các cơ sở y tế
• Xây dựng các trang web • Các văn phòng
• Các phòng thí nghiệm
Các tính năng tiêu biểu của NVR
Các phần mềm NVR thường có tính năng: ghi video linh hoạt và khả năng phát lại, giao diện thân thiện cho việc quản lý và cấu hình, phần mềm chuyển động phát hiện, báo thức và chức năng cảnh báo, điều khiển Camera.
Phần cứng của máy chỉ video cho phép nhiều người dùng từ xa truy cập an toàn tất cả
các máy ảnh thông qua một địa chỉ IP. Điều này đơn giản hoá việc truy cập, cho phép người dùng kết nối với Camera IP sử dụng bất kỳ thiết bị hỗ trợ HTTP nào (sử dụng một trình duyệt Web tiêu chuẩn mà không có plug-in). Các máy chủ video cho phép nhân viên CNTT tập trung để kiểm soát người sử dụng truy cập và phần quyền truy cập. Trong khi tốc độ ghi âm thường được đặt ở 30 khung hình/giây, một số nhà cung cấp NVR 480 khung hình/giây cho video chất lượng cao siêu. Hình ảnh độ phân giải và khung hình /giây tùy thuộc vào CameraIP được sử dụng.
Các tính năng khác điển hình bao gồm:
• Báo động và thông báo (qua điện thoại di động, máy nhắn tin, trình duyệt, máy tính để
àn pop-up) • Lên lịch ghi.
• Hoàn thành hệ thống và cơ sở dữ liệu bản ghi sự kiện • 3GPP hỗ trợ (điện thoại di động truy cập)
• Nhiều giám sát hỗ trợ
• Truy cập từ xa để cấu hình, người sử dụng quản lý, sao lưu video, xem trực tiếp và tập tin tìm kiếm
• Hỗ trợ cho các nhà sản xuất khác nhau camera IP
NVRs cũng tăng cường tính năng tích hợp video kỹ thuật số cho phép thao tác trên các camera IP kết nối với hệ thống. Người dùng cũng có thểđiều chỉnh cài đặt để phát hiện chuyển động hoặc khung sự kiện và lưu lại chỉ khi cần thiết. Điều này tiết kiệm không gian lưu trữ.
Truy cập di động
Các ứng dụng NVR di động cho phép người dùng xem và điều khiển trực tiếp Camera IP từ mạng điện thoại di động, Pocket PC, điện thoại thông minh và thiết bị kích hoạt từ
Web. Người dùng có thể truy cập trực tiếp hoặc ghi nguồn cấp dữ liệu, tìm kiếm lưu trữ
cho các file video đặc biệt, kiểm PTZ, lưu ảnh chụp nhanh, zoom kỹ thuật sốở trên các đối tượng, tăng cường video, và nhận được thông báo khi phát hiện chuyển động cụ thể hoặc các khung sự kiện xảy ra. Tất cả các thao tác này thực hiện qua một kết nối không dây.
Hình 2.6: Giải pháp NVR
2.5.2 Hệ thống Video Management (VMS)
Hệ thống quản lý video là trung tâm của các giải pháp giám sát video, thu nhận video từ Camera, lưu trữ các video và quản lý phân phối video đến người xem. Có bốn lựa chọn cơ bản trong hệ thống quản lý video. Hầu hết các tổ chức đều chọn một trong bốn. Tuy nhiên, một số công ty có thể có nhiều loại khác nữa khi họ chuyển đổi từ
một hay nhiều trong bốn loại này thành loại khác của họ. Bốn loại hệ thống quản lý video là :
• DVRs : có mục đích xây dựng các máy tính kết hợp phần mềm, phần cứng và lưu trữ
video tất cả trong một. Theo thiết kế ban đầu, DVRs chỉ chấp nhận nguồn cấp dữ liệu từ
camera tín hiệu tương tự. Ngày nay, hầu như tất cả các DVR đều hỗ trợ từ xa, xem qua Internet. DVR là rất đơn giản để cài đặt nhưng chúng hạn chếđáng kể tính linh hoạt của người dùng trong việc mở rộng và thay đổi phần cứng. DVRs ngày nay vẫn còn là lựa chọn phổ biến nhất với những người mua chuyên nghiệp. Tuy nhiên, sự ưa chuộng DVR đang có xu hướng giảm để di chuyển đến một trong ba loại dưới đây.
• HDVRs (hoặc DVRs lai) : là DVRs có hỗ trợ IP camera. Họ có tất cả các chức năng của một DVR liệt kê ở trên cộng với họ có thêm hỗ trợ IP và các Camera có độ phân giải