Sorveglianza avanzata con il software che consente di valutare le immagini

Da quando gli applicativi che analizzano il segnale video si sono evoluti dalla elementare iniziale forma, analisi del movimento, alle più moderne e sofisticate analisi, che esaminano in dettaglio il contenuto dell’immagine e possono da essa estrarre informazioni oltremodo preziose.
Quando si devono gestire impianti con 100 o 200 telecamere, è evidente che non si può affidare all’uomo il controllo delle immagini, perché l’esperienza ha dimostrato che un operatore, per quanto capace e competente, al massimo può tenere sotto controllo 4-5 telecamere e per non più di 20 minuti. E’ proprio dall’aumento esponenziale del numero delle telecamere e dall’impossibilità, da parte degli operatori, di tenere sotto controllo le scene riprese, che è nata e si è sviluppata la nuova serie di applicativi, che analizzano in continuazione il segnale video, secondo parametri sempre più raffinati.
A ciò si aggiunge il fatto che tutte queste piattaforme, solitamente sono aperte e possono essere installate, anche a posteriori, su un qualunque impianto di videosorveglianza già funzionante. Si apre così, per i venditori di questi software, un mercato di dimensioni eccezionali, perché è possibile prendere contatto con tutti coloro che hanno installato impianti di videosorveglianza negli ultimi 4-5 anni e proporre di installare questi nuovi applicativi, che permettono di far compiere un salto di qualità alle prestazioni dell’impianto.
È talmente importante il ruolo giocato da questa applicativi, che in anglosassone si chiamano VCA – video content analysis, ed in italiano applicativi di analisi del contenuto video, che negli ultimi tempi, in gare pubbliche, nelle quali si attribuisce un punteggio all’offerta tecnica ed un punteggio all’offerta economica, un peso sempre crescente viene dato proprio al tipo di applicativo intelligente che viene destinato dall’offerente. Un tempo il punteggio tecnico prendeva in particolare l’analisi, la qualità delle telecamere, le prestazioni del server di archiviazione e gestione, oggi le prestazioni delle telecamere sono tutte più che soddisfacenti ed i server di archiviazione costano talmente poco, e sono talmente performanti, che attribuire un punteggio premio non sembra appropriato. L’attribuire un punteggio premiante a chi offre un applicativo intelligente di analisi del contenuto del segnale video può indubbiamente dimostrare l’attenzione che il committente pone a questo aspetto critico.
Il peso da attribuire a questo applicativo sarà tanto maggiore, quanto maggiori saranno le prestazioni, ma soprattutto quanto maggiore sarà il numero delle telecamere da tenere sotto controllo. È evidente infatti che se parliamo di impianti con un centinaio e più di telecamere, l’utilizzo di un applicativo intelligente di elevate prestazioni rappresenta un aspetto assolutamente fondamentale, per ottenere il miglior risultato possibile da questi costosi impianti.

La rivelazione di movimento
Non vi è dubbio che questa è una funzionalità di base, che veniva offerta già da anni, e che che negli ultimi tempi è diventata più intelligente e performante. Oggi la rivelazione di movimento può essere resa più intelligente, ad esempio eliminando della scena ripresa i movimenti dovuti alle fronde, agitate dal vento, od il movimento di una bandiera che sventola; in altre parole, eliminando automaticamente dalla scena ripresa tutte le sorgenti di movimento, che sono ritenute legittime e pertanto non devono essere prese in considerazione dall’applicativo intelligente.
Se un oggetto si muove a una velocità di 100 chilometri all’ora, all’ingresso di un edificio, è evidente che ci troviamo davanti a una sciabolata di luce dei fari di un’automobile, e non certo ad un oggetto in movimento a quella velocità. Può essere questo un punto debole che viene sfruttato dagli attaccanti, che ormai hanno imparato benissimo a muoversi lentamente davanti ai sensori d’intrusione, per evitare che essi diano allarme.
Un altro aspetto che rende sempre più intelligente un banale rivelatore di movimento è la sua capacità di individuare un movimento anche in condizioni di bassa luminosità e contrasto della scena, ad esempio di notte e in ombra. Oggi, applicativi di elevato livello sono in grado di individuare un movimento di un corpo oscuro, anche all’interno di una zona d’ombra, a condizione che vi siano almeno 1-2 gradi di differenza di contrasto fra soggetti in movimento e lo sfondo.
Come si vede, la rivelazione di movimento è già diventata assai più complessa, ed ancora più complessa diventa, se l’applicativo è in grado di tenere sotto controllo contemporaneamente più bersagli in movimento, contrassegnandoli con codici diversi. Anzi, se questa è una delle tecniche di attacco che si possono ipotizzare, il requisito diventa addirittura di base e deve essere inserito non come opzione da valutare nella fase premiante, ma come requisito di base.
Un cenno merita anche un moderno applicativo, che solo da poco ha cominciato ad essere installato su base allargata, che permette di seguire automaticamente un bersaglio, una volta che esso è stato acquisito, durante i suoi spostamenti nell’ambito della scena ripresa.
Se la telecamera è di tipo fisso, si può eventualmente operare sull’ottica a focale variabile, per cercare di inquadrare il bersaglio, mentre se la telecamera è del tipo a brandeggio, è possibile seguire in continuazione il bersaglio, finché si trova nel campo ripreso. È un’applicazione che integra in maniera positiva gli applicativi di rivelazione di movimento, che potrebbero anche essere rivelatori di intrusione, perché permette ad un operatore di tenere sotto controllo in forma automatica il bersaglio acquisito.

La gestione della folla
In questa categoria bisogna proprio dire che i progettisti si sono sbizzarriti, realizzando delle soluzioni estremamente innovative, che alleviano di molto il carico di lavoro degli operatori e permettono di creando procedure immediate di reazione, a fronte di fatti anomali.
Anche in questo caso non illustriamo le funzioni una per una, ma le raggruppiamo sotto la generica dizione di “gestione della folla”, perché ciò sembra più appropriato per avere un quadro completo della situazione. Un primo applicativo oltremodo utile è il conteggio automatico delle persone che attraversano, ad esempio, un corridoio, usano una scala mobile e via dicendo. L’applicativo crea una sorta di traguardo virtuale sulla telecamera ed ogni volta che una persona attraversa questo traguardo virtuale, il contatore aumenta di un numero.
Il dispositivo funziona meglio se il flusso è unidirezionale, ma è anche in grado di lavorare su flussi bidirezionali, lavorando pertanto a sommare ed a sottrarre. Si può impostare a piacere il traguardo di conteggio, in modo da essere certi di coprire tutte le zone attraverso le quali le persone potrebbero passare.
Un’altra soluzione particolarmente interessante è quella della gestione della folla, nella quale non si effettua il conteggio delle persone, ma si fa una valutazione di massima della densità di persone per metro quadrato in un’area, che è stata contrassegnata sul monitore, in fase di programmazione.
Non vengono dati parametri numerici, ma una barra mobile, nella parte bassa dello schermo, comunica all’operatore la quantità di folla racchiusa nella zona sotto controllo e, quando si raggiunge un numero predeterminato e ritenuto critico, un allarme richiama l’attenzione dell’operatore, che potrà intervenire in modo appropriato.
Lungo la stessa logica della gestione automatizzata di situazioni critiche si pone l’applicativo, che tiene sotto controllo la gestione delle code ad uno sportello. Questo applicativo è particolarmente intelligente, perché permette di aggregare le immagini che provengono da più telecamere, se la coda è particolarmente lung
a, in modo da
fornire un parametro globale, che è quello che viene preso in carico dall’operatore per attuare eventuali provvedimenti correttivi.
E’ evidente che lo stesso applicativo, che prima abbiamo visto essere in grado di individuare autovetture che procedono contromano, può essere utilizzato per individuare una persona che si muove contromano. In molti siti archeologici un applicativo del genere è estremamente utile, perché vi è una sola via di entrata, dove viene pagato il biglietto, ma possono esservi diverse vie di uscita; il tenerle tutto sotto controllo potrebbe essere costoso e questo applicativo risolve brillantemente il problema.

Movimenti anomali delle persone
Ancora più interessanti sono le nuove versioni di questi applicativi, che tengono sotto controllo movimenti anomali delle persone. L’espressione “movimento anomalo” è certamente molto vaga e con ciò si fa riferimento a comportamenti delle persone, presenti nella scena ripresa, che non sono omogenei e fluidi, ad esempio entrando da un lato sulla scena ed uscendo dall’altro, che si fermano una zona ripresa, andando avanti e indietro o muovendosi in maniera casuale, senza apparente ragione.
O meglio, la ragione magari c’è, ma non è nota all’applicativo e potrebbe non essere nota neppure all’operatore, che potrà così inviare sul posto un addetto alla sicurezza, per accertare la ragione di questo comportamento che si può presumere insolito.
Nella stessa logica si inseriscono le versioni di questi applicativi che sono in grado di rilevare una persona che procede di corsa, invece che ad andatura normale.
Ancora una volta, non è affatto detto che una persona che procede di corsa sia necessariamente un terrorista od uno scippatore che ha appena portato via il borsellino ad un’anziana signora; l’applicativo segnala semplicemente l’evento all’operatore, che potrà poi decidere che cosa fare.
Un altro servizio che questi applicativi offrono, e che merita particolare attenzione, è la messa in evidenza di movimenti anomali non già sul piano orizzontale, ma sul piano verticale, come ad esempio quando la persona inquadrata scivola e cade.
In questo caso si ha uno spostamento anomalo del bersaglio, che viene prontamente rilevato dall’applicativo e segnalato all’operatore. L’efficacia di questo applicativo, di cui all’inizio dubitavo della validità, è invece straordinaria, con un rateo di individuazione di scivoli e cadute dell’ordine del 90%.
Pensate così a quanto tempo si risparmia nell’inviare sul posto l’ambulanza od una squadra di primo soccorso!
Infine, sempre nel contesto della sorveglianza delle persone, vorrei ricordare la possibilità di tenere sotto controllo pensiline e binari in stazioni ferroviarie e della metropolitana. Tutti sappiamo che sulla pensilina della metropolitana è presente una striscia gialla, che non deve essere superata; se un distratto viaggiatore la supera, un allarme richiama l’attenzione dell’operatore, che potrà utilizzare l’impianto di diffusione sonora per pregare il viaggiatore di tornare in una zona consentita.
Lo stesso applicativo tiene anche sotto controllo, nelle stazioni ferroviarie, le persone che attraversano i binari, invece di utilizzare i sottopassaggi.
Se andiamo ad analizzare in profondità questo applicativi, scopriamo che spesso gli algoritmi di pesatura del movimento sono molto simili e nasce quindi, da parte degli sviluppatori software, l’esigenza di calare lo stesso algoritmo di valutazione nel contesto appropriato.

La sicurezza antifurto e anticrimine
Le applicazioni che abbiamo illustrato possono essere applicate anche ad un contesto di sicurezza, come ad esempio l’applicativo in grado di rivelare un movimento. In realtà, non è detto che un movimento sia necessariamente correlato ad un evento intrusivo. Ecco perché abbiamo tenuto in ultimo l’illustrazione di alcuni particolari algoritmi, che sono invece specificamente riferiti a contesti di sicurezza, soprattutto antifurto ed anti crimine.
Una delle prime applicazioni, che già comparve sul mercato qualche anno fa, è legata alla rilevazione di oggetti abbandonati. Questa applicazione è stata inizialmente chiamata con un’espressione non particolarmente corretta, vale a dire applicazione antiterrorismo, facendo riferimento al fatto che l’oggetto abbandonato poteva essere una valigia imbottita di esplosivo, lasciata da una terrorista in una zona di transito. In realtà l’applicativo può essere utilizzato in diversi altri modi, perché è in grado di rilevare un oggetto abbandonato, indipendentemente dal fatto che tale abbandono sia volontario o casuale. Un significativo miglioramento degli originari algoritmi è stato realizzato, quando si è creato un aggancio automatico fra l’abbandono dell’oggetto e la videoregistrazione.
Ciò significa che quando il dispositivo di valutazione del contenuto dell’immagine video dà un allarme, perché un oggetto è stato abbandonato, ad esempio per dieci o 20 secondi, è possibile, con una semplicissima manovra, recuperare la videoregistrazione che si posiziona esattamente nel momento in cui l’oggetto è stato inizialmente deposto.
È così possibile vedere la persona che ha deposto l’oggetto, il suo abbigliamento, la direzione di arrivo e di allontanamento ed ogni altra notizia, che può essere utile non solo per individuare un terrorista, caso forse più raro, ma soprattutto per identificare il visitatore, che abbia accidentalmente dimenticato l’oggetto.
In questa categoria di algoritmi rientrano anche gli algoritmi ancora più intelligenti, che non solo analizzano l’oggetto abbandonato, ma sono anche in grado di separare un oggetto potenzialmente a rischio, rispetto ad uno convenzionale.
Un classico l’algoritmo è quello che analizza i carrelli, che vengono utilizzati all’interno di un’aerostazione o di un supermercato. È evidente che un carrello abbandonato, pieno di merci e di valigie, deve destare maggiormente l’attenzione degli addetti alla sicurezza, rispetto ad un carrello abbandonato e vuoto. L’applicativo intelligente è proprio in grado di effettuare un confronto fra un carrello abbandonato vuoto ed uno abbandonato con merce sopra, segnalando all’addetto alla sicurezza quello più significativo. Gli applicativi che rivelano un oggetto abbandonato da qualche tempo possono funzionare anche all’inverso, rivelando la sparizione di un oggetto, che avrebbe dovuto invece essere sempre presente nell’immagine ripresa. Questo applicativo è particolarmente utile nella sorveglianza di aree museali. L’applicativo acquisisce l’immagine, nella quale ad esempio un quadro è fissato alla parete. Il quadro deve essere sempre presente e la sua sparizione deve immediatamente essere segnalata come situazione di allarme, da indagare immediatamente. Mentre i primi applicativi rivelavano l’asportazione dell’oggetto, rivelandone il movimento, gli applicativi più moderni lavorano in maniera più complicata e raffinata. Essi sono in grado di rivelare l’asportazione dell’oggetto anche se il ladro, durante l’asportazione, scherma con il suo corpo l’area ripresa e non mette in evidenza il movimento dell’oggetto medesimo. L’algoritmo non fa altro che tenere in memoria il quadro di riferimento, nel quale sono presenti tutti gli oggetti appropriati e, quando in una prossima sequenza l’oggetto non è più presente, l’algoritmo genera un allarme. L’algoritmo in questione può funzionare anche al rovescio, segnalando ad esempio la presenza di qualcosa, che non avrebbe dovuto essere presente. Se ad esempio l’algoritmo inquadra una vetrina oppure un muro, che non devono essere imbrattati, l’algoritmo rileva la presenza di un imbrattamento e segnala l’attività illecita del graffitaro. Ancora una volta, il fatto di disporre di una semplice comando, che permette di risalire al momento in cui si è manifestata l’anomalia, consente all’operatore di individuare immediatamente il graffitaro. Se la telecamera utilizzata è del tipo a mega pixel, nulla
impedisce che il graffitaro venga
anche identificato, con tecniche di riconoscimento facciale. In conclusione, la valutazione di un applicativo intelligente di gestione dell’immagine non è un’operazione che si può svolgere in pochi istanti. Essa richiede un attento esame delle caratteristiche degli applicativi e soprattutto deve mettere in evidenza la possibilità che non tutte le applicazioni illustrate possano funzionare contemporaneamente. I maggiori sviluppatori di software ostentano il controllo contemporaneo di tutte le situazioni sopra illustrate, ma potrebbero esservi problemi legati a conflitti di algoritmi, che non permettono questa universalità di analisi.