Telecamere IP, occhio umano e cervello: confronto affascinante

Oggi è possibile paragonare un sistema video IP all’occhio umano e al cervello. E, se è vero che ci sono ambiti in cui le telecamere IP superano di gran lunga le capacità dei nostri occhi, un sistema di videosorveglianza non sarà mai in grado di sostituire l’intelligenza e l’intuizione dell’uomo.

Martin Gren
Co-fondatore di Axis Communcations

Iniziamo con il paragone più ovvio: telecamera IP e occhio umano.
Anche se non abbiamo a disposizione un calcolo perfetto, nel complesso il nostro occhio possiede una risoluzione totale di oltre 100 Megapixel.
Risoluzione difficile da utilizzare per attività di videosorveglianza.
E, in realtà, non si tratta nemmeno della risoluzione effettiva che il nostro cervello (il VMS) è in grado di calcolare.
Anche se l'occhio vince per risoluzione complessiva, si potrebbe obiettare che la risoluzione utile della cornea - o ciò che il cervello calcola in un preciso momento - varia enormemente in base alle capacità visive del singolo.
Benché sia comunque possibile stimarla, a grandi linee, tra i 5 e i 10 Megapixel.
Tuttavia, visto che la tecnologia che si basa sulle lenti non è paragonabile alle più alte risoluzioni delle telecamere di sicurezza (un massimo di circa 5 Megapixel per le telecamere di sorveglianza professionali) e che la maggior parte delle telecamere da 10-20 Megapixel è carente in fatto di frequenza di fotogrammi e qualità delle immagini sui bordi dell'inquadratura, è evidente che l'occhio stravince alla grande.

Luce e buio
Mentre le lenti impiegano più tempo a evolversi, gli sviluppatori delle telecamere IP mettono a punto processori sempre più potenti per andare oltre la semplice risoluzione e migliorare la nitidezza generale delle immagini, con una migliore sensibilità alla luce.
Molti di noi fanno fatica a vedere di notte, ma - a differenza dei nostri occhi - le telecamere hanno la capacità, al buio, di sfruttare le lunghezze d'onda a infrarossi e produrre un'immagine in bianco e nero.
L'analogico aveva un ultimo vantaggio rispetto all'IP in fatto di sensibilità alla luce, ma né l'analogico né l'IP sono riusciti a produrre immagini a colori al buio.
Il passo avanti, in questo senso, è stato fatto lo scorso anno con l'introduzione della tecnologia Lightfinder, che permette di avere immagini a colori anche in condizioni di scarsa luminosità.
Inoltre, grazie all'evoluzione delle tecnologie dei sensori CMOS, ora - nelle telecamere da 5 Megapixel - è possibile avere quasi la stessa sensibilità alla luce dell'occhio umano e una sensibilità alla luce molto superiore a quella dell'occhio umano nelle risoluzioni HTDV e VGA.
E poi, esiste la capacità di vedere in totale assenza di luce - cosa che nessun essere umano è in grado di fare - di cui sono dotate le nuove telecamere termiche di rete professionali completamente digitali, integrabili all’interno di un sistema di videosorveglianza IP.
Le telecamere termiche sono in grado di rilevare persone e oggetti nel buio più totale e in condizioni di scarsa visibilità e non sono più un'esclusiva solo dei militari.
La funzione WDR - Mide Dynamic Range è un altro argomento scottante in materia di sensori ed elaborazione delle immagini.
Approssimativamente, l'occhio umano ha una gamma dinamica che raggiunge i 120 dB.
Se paragonato alle migliori telecamere di rete con WDR disponibili sul mercato, si finisce con un pareggio.
Tuttavia, se una persona si sforza di vedere in una situazione di costante cambiamento di contrasto, i suoi occhi si stancheranno molto e, con ogni probabilità, finirà col farsi venire un gran mal di testa.
Alla lunga, quindi, soprattutto quando si ha di fronte la luce diretta del sole, la telecamera è meglio dell'occhio umano, anche senza gli occhiali da sole.

Campo visivo e velocità meccanica
Ora che abbiamo parlato della risoluzione e della sensibilità alla luce, possiamo passare al prossimo paragone: campo visivo e velocità meccanica.
L'occhio ha un campo visivo di circa 75-95° e un brandeggio di circa 900° al secondo.

Se paragoniamo questi dati con quelli delle telecamere PTZ, l'occhio umano risulta più veloce e batte gli algoritmi di autofocus della maggior parte delle telecamere.
Per questo, l'obiettivo delle aziende produttrici - per i prossimi anni - sarà quello di migliorare la messa a fuoco.
Tuttavia, poiché l'occhio umano non ha uno zoom ottico, le telecamere IP hanno una marcia in più.
Assistiamo a così tanti sviluppi e implementazioni nell'evoluzione dell'ottica e dei motori delle telecamere PTZ, che neppure Darwin sarebbe in grado di tenere il passo!
Ma dobbiamo ricordare che, così come l'occhio umano può contrarre infezioni e incontrare ostacoli, lo stesso vale per le telecamere: sporco, nebbia, polvere e persino ragnatele possono compromettere le prestazioni di un dispositivo video, così come quelle dei nostri occhi.
Non potendo eliminare i detriti dalle lenti, il luogo di installazione e l'alloggiamento delle telecamere saranno aspetti sempre più salienti e oggetto di ulteriori sviluppi.
Rispetto ai nostri occhi, però, la vera marcia in più delle telecamere sta nel fatto che non hanno mai bisogno di dormire.

Analitica video
Il fatto che le telecamere non abbiano bisogno di riposare, significa che l'analitica video è superiore in quanto a capacità di svolgere compiti monotoni ventiquattrore su ventiquattro come il conteggio delle persone, il monitoraggio degli ingressi e delle uscite e il riconoscimento delle targhe.
Pensate alla pazienza che ci vuole nello stare seduti sul ciglio della strada a prendere nota di tutte le targhe delle auto che passano.
Ma quando si tratta di analitica avanzata, il cervello umano e l'intuizione sono - per molteplici aspetti - di gran lunga superiori a una telecamera.
In ambienti controllati, l'analitica avanzata funziona molto bene. Il rilevamento dei tratti del volto tra la folla da parte di una telecamera di videosorveglianza, al momento, è solo un sogno.
Ma, se spostato in un ambiente controllato, può essere facilmente sfruttato.
In futuro, questa funzione non solo avrà un ruolo importante nel controllo degli accessi, ma anche nell’ambito di applicazioni più particolari come le raccolte punti della grande distribuzione. In fatto di rilevamento di comportamenti anomali, guardie e operatori sono insostituibili.
E, anche se l'analisi comportamentale avanzata è in netto miglioramento, il fattore umano continuerà a rimanere cruciale ancora per molti anni a venire.
La chiave per il futuro è estrarre tutti i dati video ad alta qualità catturati dalle telecamere IP e prendere in considerazione la possibilità di utilizzare queste informazioni in modo nuovo e originale. Il mercato della grande distribuzione sarà quello che ne trarrà maggiori vantaggi in futuro.
L'analitica continuerà a migliorare, soprattutto perché gli sviluppatori di software sono attratti dall'industria dei sistemi di videosorveglianza.
Ma sarà sempre necessaria una persona perché questo aspetto dell'industria possa crescere.
uttavia, quando si parla di analitica e software, si pone il problema delle potenziali cause per violazione di brevetti che tentano di impedire l'utilizzo di uno specifico algoritmo.
Ciò accade nel nostro settore come in molti altri, incluso il mercato dei cellulari.
Una soluzione potrebbe essere quella di suddividere le tasse sulle concessioni tra i vari titolari di brevetti, al fine di poter condividere queste innovazioni con il resto del mondo e, allo stesso tempo, contenere i costi per l'utente finale.

“Memoria a breve termine” e “memoria a lungo termine”
Tutti abbiamo ricordi personali da ripercorrere in un istante.
Non sono un esperto in neurologia, dunque mi colpisce il fatto di sapere come il nostro cervello possa “analizzare” e “processare” foto e video del passato ed essere in grado di tenerli in memoria per molti anni.
In questo aspetto, anche i computer più avanzati sono indietro anni luce rispetto agli esseri umani.
È questa è una buona notizia per gli agenti di Polizia, che interrogano le persone su un crimine commesso in qualità di testimoni oculari.
Neurologi e psicologi insegnano che gli esseri umani possiedono una “memoria a breve termine” e una “a lungo termine”.
Anche i sistemi di videosorveglianza.
Pensiamo alla memoria a lungo termine come a un sistema basato su server o sistema NVR in grado di scaricare e archiviare video per molto tempo.
La memoria breve, invece è rappresentata dalle registrazioni locali basate su edge, che nelle telecamere migliora non con la pratica, ma grazie alla legge di Moore.
L'archiviazione basata su edge in un piccolo sistema di telemere ha molti vantaggi e continuerà a migliorare.
Lo standard odierno dei moderni sistemi di sorveglianza è l'HDTV che, se configurato correttamente, permette all'utente di non perdersi nemmeno un fotogramma.
Con l'evoluzione delle schede SD - ora disponibili da 64 e 128 GBb e con maggiore spazio di archiviazione in arrivo per il futuro - nei prossimi anni potremo facilmente archiviare settimane di video ad alta qualità all'interno della videocamera o dell'encoder.
E mentre l'archiviazione basata su edge progredisce, lo stesso accade alla banda larga e alla disponibilità di Internet.
Proprio come il nostro comportamento ha decretato il maggiore utilizzo di Gmail, dell'online banking, dei film in streaming, dei dispositivi di archiviazione personale, del file sharing e di altri servizi basati su Cloud, allo stesso modo la necessità di accedere a contenuti video - in qualsiasi momento e luogo - e di archiviarli fuori sede, ha condotto all'emergenza dei video hosted.
La registrazione basata su edge può essere perfetta per l'applicazione in un solo luogo, mentre la soluzione dei video hosted è l'ideale nelle situazioni in cui l'utente finale ha diversi luoghi lontani tra loro da monitorare.
Mi viene spesso domandato - a proposito della crescita dell'archiviazione basata su edge o dei video hosted - se queste ultime tendenze della tecnologia possano significare la fine del VMS. La risposta è semplice: queste telecamere devono comunque essere gestite: e cosa c'è di meglio del VMS per farlo?
Il vero e proprio punto di svolta sarà il mercato delle piccole telecamere, che vedrà molto presto l'archiviazione basata su edge sostituire il DVR.
Questo trend potrebbe anche essere più incisivo se si coniugasse una buona telecamera basata su edge con l'analitica e - ancora di più - se la si coniugasse con i video hosted.
Usare l'analitica con le migliorate capacità dell'archiviazione basata su edge può essere interessante, in quanto è una soluzione che non necessita di una connessione Internet a banda larga illimitata.
In sintesi, un essere umano può anche essere in grado di riportare alla mente i ricordi più remoti, ma un sistema di videosorveglianza IP ha la memoria a lungo termine più affidabile.
E la sua memoria a breve termine cresce a una velocità maggiore rispetto alla nostra.

Uomo & macchina: team vincente
Se paragoniamo uomo e macchina in termini di videosorveglianza, l'unica certezza è che bisogna lavorare insieme per ottenere la massima efficienza, oggi come in futuro.
Gli esseri umani hanno una risoluzione maggiore, ma le telecamere IP ci aiutano a vedere in condizioni di scarsa luminosità e al buio più completo.
Guardie e agenti sono in grado di individuare rapidamente segni di pericolo, mentre i loro colleghi alla postazione di controllo utilizzano le telecamere per ingrandire e vedere più da vicino - e in tutta sicurezza - l'obiettivo.
Il nostro cervello può analizzare una scena e prevedere i comportamenti grazie all'intuito, ma la telecamera IP può aiutarci nei lavori più ripetitivi e impedirci di annoiarci o addormentarci al volante.
La nostra memoria a lungo termine non ha rivali nel mondo animale, ma una telecamera non mente mai e non dimentica mai.
La legge di Moore riesce sempre a darci processori sempre più potenti e una quantità maggiore di risoluzione utile, mentre l'ultima evoluzione del genere umano sembra essere questa: stiamo diventando sempre più grandi, più alti, più grassi, proprio come le care e vecchie TV analogiche! Il video IP continuerà a migliorare e gli esseri umani dovranno riuscire a tenere il passo se intendere sfruttare al massimo queste tecnologie.
Dopotutto, in una gara di corsa, non c'è dubbio che il Sig. Moore è più veloce del Sig. Darwin.

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