گسترش یافتن سیستم‌های نظارت تصویری از ده‌ها دوربین به ده‌ها هزار دوربین همواره از جمله مشکلات کاربران این راهکارها بوده است. نقش تجهیزات ذخیره‌سازی در دوربین‌های مداربسته همیشه اهمیت بسیار زیادی دارد. دستگاه‌های نظارتی با تکامل‌ها و پیشرفت‌های این صنعت از یک ابزار نگهداری مدرک جرم جهت استفاده در محیط‌های قضایی و دادگاهی به یک ابزار جستجوی مدرک تبدیل شده و به زودی می‌توان از داده‌های آن جهت آنالیز رویدادها و پیشگیری از موارد ناخوشایند استفاده کرد. امروزه سیستم‌های IT، چنددوربینه و انبوه جایگزین تجهیزات آنالوگ قدیمی شده‌اند. تا چند سال قبل، نوارهای ویدئویی ابزارهای مهمی برای ذخیره‌سازی و ایمن‌کردن تصاویر ویدئویی به شمار می‌رفتند، اما بعدها دیسک‌های کامپیوتری جایگزین این نوارها گردیدند. با افزایش رزولوشن تصاویر ویدئویی، فناوری‌های مربوط به سخت‌افزارهای ذخیره‌سازی نیز پیشرفت کردند. دوربین‌های جدید 1K، 4K و 8K نیاز به فضای بسیار بزرگ‌تری برای ذخیره‌سازی دارند و در همین راستا دستگاه‌های NVR به سختی می‌توانند همزمان با آنها به درستی کار کنند. در این مقاله سعی شده تا به شما نحوه‌ی کار به صورت بهینه در این موقعیت آموزش داده شود و همچنین مسیری برای مهاجرت از سیستم‌های پیشرفته و کنونی IP به راهکارهای مبتنی بر ذخیره‌سازی در آینده ترسیم گردد.
بسیاری از سیستم‌های نظارت تصویری در محیط‌های شهری بین پنج تا ده هزار دوربین دارند و این تعداد طی چند سال از ترکیب دوربین‌های پوشیدنی، ثابت و خودرویی حاصل شده‌اند.
این امر، لزوم توجه به قابلیت گسترش سیستم و بهینه‌سازی مدیریت نیازهای روز افزون راهکارها را نشان می‌دهد. هر قدر که حجم تجهیزات ویدئویی افزایش می‌یابد، نیاز به ابزارهای جستجوی بهینه‌تر و همین طور راهبردهای فهرست‌بندی تصاویر ویدئویی به صورت هوشمند اهمیت بیشتری می‌یابد.
با پیشروی نظارت تصویری به سوی فناوری‌های IT، مدیرانی که مسئولیت این سیستم‌ها را بر عهده دارند، به دنبال افزایش قابلیت ارتقای سیستم و بهبود کارآیی آن هستند که این امر با زیرساخت‌های کنونی امکان‌پذیر نیست. در سوی دیگر، مدیریت رشد سیستم نظارت تصویری اغلب به معنای دوربین‌ها و سرورهای NVR بسیار زیاد، تعیین موقعیت دوربین‌ها در دستگاه‌های NVR، سرورهای جایگزین و از همه مهم‌تر سروکارداشتن با تجهیزات ذخیره‌سازی می‌باشد که با نیازهای جدید به حجم وسیع داده‌ها یا قدرت پردازش همخوانی کافی ندارد.
در این مقاله، سه چالش اصلی برای زیرساخت‌های نظارت تصویری شامل: قابلیت گسترش یافتن، عملکرد و هزینه‌ها مورد بررسی قرار گرفته و چگونگی حل این مشکلات با یک راهکار ساده و قدرتمند توضیح داده شده است.
تأثیر رشد دوربین‌ها بر قابلیت دوام کلی سیستم و همچنین ارائه‌ی یک چارچوب قدرتمند برای اجرای وسیع ویدئوآنالیتیک در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. ما در این مقاله به مبحث استفاده از سیستم‌های ذخیره‌سازی روی نوارهای LTO می‌پردازیم که به زودی در آرشیو و بایگانی نوارهای رباتیک مورد استفاده قرار می‌گیرد و هزینه‌های کلی سیستم ذخیره‌سازی را کاهش می‌دهد.
مؤلفه‌ی اصلی در زیرساخت‌های ویدئویی، ساختار آنالیتیک و پیش‌بینی‌کننده است که همچون پلی میان الگوریتم‌های داده‌ای و حجم انبوه تصاویر ذخیره‌شده عمل می‌نماید.
افزایش تعداد دوربین‌ها برابر با تقاضای بیشتر برای سیستم‌های ذخیره‌سازی و ویدئوآنالیتیک
هر قدر که تجهیزات نظارت تصویری استانداردتر می‌شوند، دوربین‌های نظارتی بیشتر به عنوان سنسورهای حیاتی در محیط به کار می‌روند. سیستم ذخیره‌سازی ویدئویی نقش مهمی در جمع‌آوری اطلاعات روزافزون دارد. همچنین لازم است اطمینان حاصل گردد که این اطلاعات علاوه بر تحقیقات برای نیازهای سیستماتیک دیگر نیز قابل استفاده هستند.
آقای وین آرویدسون، مدیر یکی از شرکت‌های فعال در صنعت گفت: سیستم‌های نظارت تصویری راه درازی را طی کرده‌اند و از دوربین‌های ثابت و نوارهای ویدئویی به وضعیت امروزی رسیده‌اند. از زمان معرفی سیستم‌های IP در دهه‌ی 1990، این صنعت به آرامی از سیستم‌های آنالوگ به راهکارهای شبکه‌ای مهاجرت کرده است. فناوری دوربین‌ها نیز هوشمندتر شده و قابلیت‌های آنالیتیک داخل دوربین‌ها، رزولوشن‌های بالاتر و نرخ‌فریم سریع‌تر را شاهد هستیم که باعث شده میزان داده‌های نظارت تصویری به شکل بسیار وسیعی افزایش یابد و برای این مشکل نیاز به زیرساخت‌های ذخیره‌سازی بهتری داریم. به این مسئله توجه کنید: یک دوربین دومگاپیکسل که به صورت 30 فریم بر ثانیه کار می‌کند، هر روز حدود ده گیگابایت تصویر می‌گیرد که سالانه حدود 183 ترابایت می‌شود. اگر دوربین‌های Ultra HD 4K را جایگزین مدل‌های قبلی کنیم، این عدد به 730 ترابایت در سال می‌رسد.
زیرساخت‌های سیستم معمول مدیریت تصاویر
نوع نگرش به سیستم‌های نظارت تصویری شبکه‌ای محور، ناشی از نوع نگاه اولیه از دوران دوربین‌های مداربسته است که طی آن، دوربین‌ها محدود بودند و به یک سوئیچ ماتریکس متصل می‌شدند و این سوئیچ کارِ ارسال سیگنال‌های ویدئویی را به مانیتورهای آنالوگ و همین طور دستگاه‌های ضبط نواری تصاویر انجام می‌داد. از سال 2000، تصاویر ویدئویی IP باعث تغییرات بسیاری شدند، اما ایده‌ی قدیمی انتقال چندتایی و تک‌تک تصاویر و سیگنال‌های ویدئویی باعث شده تا وارد عصر دیجیتال شویم. بسیاری از سیستم‌ها همچنان به انتقال آنیِ تصاویر ویدئویی از طریق شبکه و از دوربین به دستگاه‌های NVR و دوربین به سیستم‌های بصری متکی هستند.
در نگاه اول به سیستم نظارت تصویری مبتنی بر شبکه، کلیدواژه‌ی اصلی، انتقال تصویر بود. این مورد نوعی انتقال داده‌های تولید شده توسط دوربین‌ها به صورت آنی بود که از طریق شبکه و با استفاده از پروتکل‌های TCP/IP و موارد دیگر انتقال می‌یافتند.
مشکلات و محدودیت‌های بسیار زیادِ دیگری نیز وجود دارند که مرتبط با ضعف آنی و زنده بودن انتقال تصاویر است. چرا که اشیای متحرک به سرعت از جلوی تصاویر عبور می‌کنند و به همین دلیل احتمال عدم ثبت تصویر وجود دارد. علاوه بر اینها، تصاویر ویدئویی آنی و زنده امکان نمایش مجدد را ندارند و همین امر فشار زیادی را بر روی ظرفیت پردازش و آنالیتیک‌های آنی وارد می‌کند.
ابداع دستگاه‌های NVR
هنگامی که تصاویر ویدئویی در ابتدای قرن بیست و یکم، از آنالوگ به IP مهاجرت کردند، کدک‌های تراکم تصویری به صورت H263، MPEG-2، موج ضربه‌ای کوچک و MJPEG بودند. تنها از ابتدای سال 2004 بود که استاندارد MPEG-4 ظهور یافت و به عنوان کدک یکپارچه‌ای در ساختارهای نظارت تصویری مورد استفاده قرار گرفت.
استاندارد MPEG-4 فروشندگان و عرضه‌کنندگان سیستم‌های مدیریت تصاویر VMS را از تولیدکنندگان دوربین مستقل کرد. هر سیستم مدیریت تصاویر، به نوع دستگاه ضبط، مانیتور و ساختار مدیریت آلارم سیستم‌ها بستگی دارد.
سیستم ذخیره‌سازی ویدئویی یک روند سرور را به‌کار می‌برد که تصاویر را از دوربین‌های مختلف جمع‌آوری می‌کند و با استفاده از یک پروتکل مدیریت فایل، آنها را بر روی یک دیسک کامپیوتری ذخیره می‌نماید. سرور فیزیکی که پردازش سرور ذخیره‌ساز را انجام می‌دهد به نام دستگاه NVR یا ضبط‌کننده‌ی تصاویر شبکه‌ای شناخته می‌شود. این یک راهکار ساده، توزیع‌شده و مناسب است که ذخیره‌سازی تصاویر ویدئویی دیجیتال را بر روی شبکه‌های IP انجام می‌دهد. همچنین مهم‌ترین گلوگاه ساختار سیستم نیز به شمار می‌رود.
در واقع، محدودیت‌های بسیاری هستند که بر روی عملکرد NVR تأثیر می‌گذارند، این دستگاه به عنوان یک سرور، دارای محدودیت‌های مختلفی همچون عملکرد، قدرت CPU، ورودی و خروجی و همین طور فضای دیسک است. این محدودیت‌ها گلوگاه‌هایی را ایجاد می‌نمایند که هنگامِ گسترش سیستم‌ها و ارتقای تعداد دوربین‌ها، افزایش می‌یابد.
تبدیل شدن سیستم‌های ذخیره‌سازی تصاویر ویدئویی به راهکارهای واقعی IT
در پانزده سال گذشته، صنعت امنیت و حفاظت، تراکم‌های ویدئویی و استانداردی برای NVR ابداع کرده و ساختارهایی را تشکیل داده که به صورت کامل، مبتنی بر شبکه هستند. صنعت نظارت تصویری از دستگاه‌های ضبط نواری به سیستم‌های ضبط DVR و بعد از آن NVR انتقال یافته است و تمامیِ این پیشرفت‌ها با یک ایده در ذهن بوده‌اند: این که بتوان مدارک جرم را برای مصارف قضایی نگاهداری و در صورت بروز رویدادی غیرمنتظره آنها را بازیابی کرد.
حال که مهاجرت سیستم‌ها به دنیای IT کامل شده، قانون «مور» نیز اثری مشخص بر روی سیستم‌های نظارت تصویری دارد. با پذیرش گسترده‌ی دوربین‌ها و قابلیت اثبات‌شده‌ی آنها در جلوگیری از تبهکاری، کاربری وسیع و گسترده‌ی آنها در شهرهای بزرگ دنیا در راه است و تعداد مورد استفاده برای بخش‌های حمل و نقل عمومی، کنترل ترافیک و عبور و مرور و بخش‌های دیگر بیش از ده هزار دوربین خواهد بود.
شبکه، قدرت پردازش و فضای ذخیره‌سازی از جمله چالش‌های اصلی برای زیرساخت‌های فنی و تکنیکی خواهند بود. تعبیر تصاویر بسیار پیچیده است و تصمیم‌گیری، اپراتور انسانی را با مشکل مواجه می‌سازد، این موقعیت متناقض نیز می‌شود، چرا که ظرفیت انسانی برای پردازش تصویری نشان داده که با ضعف‌هایی همراه است، اما قابلیت‌های تعبیر کردن رویدادها از سوی انسان در مقایسه با کامپیوتر همچنان ارجحیت دارد.
امروزه نظارت تصویری مبتنی بر کامپیوتر به تدریج در پاسخ به یک یافته‌ی ساده شکل می‌گیرد: تعداد دوربین‌های نظارتی بسیار بیشتری را می‌توانیم مورد پایش قرار دهیم.
ویدئوآنالیتیک، ساختار سیستم‌های نظارت تصویری آینده را تعیین می‌نماید
بعد از حدود بیست سال تحقیق و پژوهش، آنالیز محتوای تصویری توانسته راهکارهایی را برای بخش‌های صنعتی به وجود آورد که قابلیت گزارش‌گیری قدرتمند را دارند و می‌توانند در ساختارهای قضایی مورد استفاده قرار گیرند. این امر از تشخیص پلاک خودرو کاملاً قابل مشاهده است. راهکار مذکور بیشتر برای کنترل سرعت و همین طور کنترل دسترسی و تردد در پارکینگ‌ها قابل استفاده می‌باشد. این راهکارها همچنین برای تشخیص چهره نیز قابل کاربری هستند و یکی از چالش‌های گذشته را در سطح قابل قبولی حل کرده‌اند. ساختارهای بسیاری هستند که از سیستم‌های ویدئوآنالیتیک استفاده می‌کنند تا بدین ترتیب، مکملی برای نقش نظارتی اپراتور انسانی حاصل نمایند. بسیاری از این ساختارها، به شکل قابل توجهی، برای بخش امنیت داخلی، سازمان‌های دفاعی و همین طور مراجع قضایی رواج دارند، چرا که هر روزه با حجم بسیار وسیعی از خطرات مواجهند.
تشخیص الگوها، شناسایی تغییرات و استخراج ابزارها و دستگاه‌های یکپارچه امروزه امکان‌پذیر شده‌اند و می‌توان از حجم بسیار وسیعی داده به خوبی استفاده کرد.
از مدیریت آلارم تا آنالیتیک پیشگیرانه
ویدئوآنالیتیک‌های امروزی در هر دو حالت تصاویر ویدئویی زنده و ضبط شده قابل استفاده هستند: آلارم ویدئویی فعال می‌شود و به جستجوی تصاویر کمک می‌کند. آنها با نرم‌افزارهای مدیریت تصاویر یکپارچه می‌شوند و با واسط‌های کاربری مدیریت آلارم و جستجوی تصاویر ویدئویی کار می‌کنند. این راهکارها بیشتر در حالت دستی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فعال شدن آلارم ویدئویی – نظارت تصویری با کمک کامپیوتر
در این حالت، روند ویدئوآنالیتیک به صورت آنی جریان تصاویر را فیلتر می‌کند و هر زمان که موقعیتی غیرمنتظره اتفاق بیفتد، آلارمی را فعال می‌نماید. ساده‌ترین نوع‌ِ این ویدئوآنالیتیک مواردی همچون دستکاری کردن دوربین، حرکت پشت سر افراد معتبر برای ورود غیرمجاز، شمارش افراد، کنترل ورودی و خروجی، شناسایی جهت حرکت افراد، اشیای رها شده و یا برداشته شده از محیط، تشخیص رنگ و غیره را انجام دهند. این الگوریتم‌های بسیار ساده تنها یک جریان تصاویر را فیلتر می‌کنند. بسیاری از تولیدکنندگان دوربین آنها را به صورت مستقیم درون بورد دوربین IP وارد می‌نمایند. با این وجود بسیاری از الگوریتم‌های پیچیده، نیاز به قدرت CPU و حجم زیادی ورودی و خروجی به دیسک دارند و باید روی سرورهای مناسب قرار گیرند.
جستجوی ویدئویی با پشتیبان
ویدئوآنالیتیک همیشه به صورت آنی مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. فیلترهایی که در شناسایی و تشخیص انواع مختلفی از موقعیت‌ها بهینه هستند، ممکن است که برای فیلتر کردن توالی‌های مورد نظر در تصاویر ویدئویی بایگانی شده مورد استفاده قرار گیرند. دستگاه NVR مخصوص مدیریت تصاویر ویدئویی این فیلتر را پردازش می‌نماید.
تکامل به سوی آنالیتیک از نوع پیشگیرانه
استفاده از ویدئوآنالیتیک برای شناسایی موقعیت‌های غیرمعمول یا حتی کمک به جمع‌آوری مدرک جرم در طول تحقیقات، یک ضرورت است. اما، اینکه چنین سیستم‌هایی می‌توانند تا حدودی از موقعیت‌های غیرمعمول جلوگیری کنند، جای بحث دارد. در حال حاضر، تحقیقات زیادی در مورد خودکار کردن ویدئوآنالیتیک و استفاده از نتایج آن در دستگاه‌ها و ابزارهای آماری در واقع می‌تواند رخداد اتفاقات خاصی را در آینده پیش‌بینی کند. این امر تأثیر مستقیمی بر زیرساخت‌های IT، از قبیل استخراج داده‌ها از تصاویر ویدئویی، ایجاد رابطه در داده‌ها و ذخیره‌سازی دارد که باید هنگام استخراج داده‌ها روی زیرساخت IT در سیستم نظارت تصویری به آنها توجه کرد. یک میان‌افزار در کنار لایه‌ای از داده که توسط یک سیستم ذخیره‌سازیِ خوب پشتیبانی می‌شود، در این راستا بیش از پیش مورد نیاز است.
پیچیدگی ویدئوآنالیتیک به جنگ با ساختار ساده و قدیمی NVR می‌رود
در حالی که ویدئوآنالیتیک‌های ساده را می‌توان برای اجرا به صورت غیرپیچیده به کار گرفت و نیاز به CPU و یا حتی ورودی و خروجی چندانی ندارند، اما ویدئوآنالیتیک‌های پیچیده باید بتوانند با منابع مختلف اطلاعاتی از سیستم‌های گوناگون کار کنند و ارتباطاتی با دوربین‌ها برقرار نمایند. گاهی لازم است تصاویر بایگانی شده یا آن دسته از دوربین‌ها جستجو شوند که به این دستگاه NVR متصل هستند. سطح بالایی از پیچیدگی در جنبه‌های متمرکز زیرساخت‌های امروزی‌ِ نظارت تصویری ایجاد شده است.
نتیجه‌گیری
سیستم‌های ذخیره‌سازی به اکوسیستم نظارت تصویری IP به‌خوبی راه یافته‌اند و اکنون به مؤلفه‌ای لازم و ضروری تبدیل شده‌اند. علاوه بر اینکه آنها می‌توانند به محافظت از داده‌های حساس بپردازند، بلکه قادر به ارائه‌ی قابلیت‌های ویدئوآنالیتیک بسیار گسترده نیز هستند که ارزش تصاویر ذخیره‌شده را نشان می‌دهند و می‌توانند از آنها هوشمندی لازم را به دست آورند و در نتیجه میزان آگاهی کاربران را هنگام رویدادهای مختلف ارتقا می‌بخشند. رشد بی‌سابقه‌ی تصاویر ویدئویی و فضای مورد نیاز برای ذخیره‌سازی تصاویر، نیاز به ابزاری کامل و پویا دارد که داده‌های ویدئویی فعال و داینامیک را پوشش دهد و بدین ترتیب، از خطرات آینده چه به صورت قابل پیش‌بینی و چه خطرات غیرمنتظره جلوگیری نماید.
