С появлением концепции Индустрии 4.0, оказывающей влияние на все аспекты машинного производства, её проникновение в технологии камер видеонаблюдения не заставило себя долго ждать и в последнее десятилетие лишь набирает обороты.
Ярким примером является объединение видеокамер c датчиками контроля движения и интеллектуальными системами (рис. 1), обеспечивающими такие преимущества, как автоматическое обнаружение объектов, сверхвысокая плавность видеоряда, низкий уровень цифровых шумов и высокая чёткость изображения, а также лёгкая интеграция пользовательского интерфейса и упрощённый доступ к средствам управления.
Обнаружение и контроль движения – одни из важнейших функций в камерах видеонаблюдения. Встроенные датчики способны улавливать малейшее движение (рис. 2), а некоторые видеокамеры обладают такими функциями, как обнаружение источников тепла и подсчёт количества людей, находящихся в поле зрения.
Однако различных видов движений настолько много, что для получения нужного результата необходимо обеспечить их интеллектуальную фильтрацию и автоматический анализ. И для достижения такой прецизионной точности совершенно необходимо интегрировать видеокамеры в вычислительную архитектуру, способную обеспечивать не только интеллектуальную аналитику, но также надёжное подключение и электропитание камер видеонаблюдения и других необходимых элементов.
Интеллектуальная система выбора одежды
Одна из компаний несколько лет назад разработала систему машинного зрения, которая позволяет сканировать всё тело человека и определять его размеры, а затем подбирать и рекомендовать подходящую покупателю одежду. Для сканирования используются промышленные видеокамеры высокого разрешения (рис. 3), обеспечивающие съёмку объектов со всех сторон – на 360°, с частотой 30 кадров в секунду.
С целью объединения множества камер видеонаблюдения с датчиками движения и другими необходимыми подсистемами в единую легко управляемую систему с унифицированным интерфейсом компания занялась поиском подходящей высокопроизводительной ИТ-платформы. Необходимо было обеспечить видеокамерам высокого разрешения непрерывную передачу изображения без потери целостности кадра или снижения разрешения.
Кроме того, вычислительная система должна быть сверхнадёжной, функционировать без сбоев и в процессе работы эффективно рассеивать тепло, ведь планируемые задачи обработки изображений высокой чёткости и анализ данных в реальном времени требуют интенсивных вычислений, вызывающих существенный нагрев центрального процессора (ЦП).
Также требовалось большое число LAN-портов – больше, чем имелось в существующих на рынке системах. Необходимо было обеспечить непосредственное подключение к системе большого количества камер видеонаблюдения для обеспечения максимальной эффективности обработки и безопасности данных. Одновременно должна происходить и передача информации в облако с тем, чтобы система могла проанализировать полученные данные и предложить покупателю наиболее подходящую одежду.
Вычислительная система с поддержкой большого числа камер видеонаблюдения
Для решения всех описанных задач инженеры AAEON разработали BOXER-6639M – компактный безвентиляторный промышленный компьютер (box-PC, рис. 4) на основе процессоров Intel® Core™ 6-го и 7-го поколений в Socket-версии для настольных ПК с пожизненной поддержкой производителем. Эти процессоры архитектуры Kabylake/Skylake обеспечивают подключение графических дисплеев высокого разрешения и имеют встроенные функции энергосбережения. Кроме того, BOXER-6639M комплектуется ОЗУ объёмом до 32 ГБ DDR4 SODIMM, при этом поддерживается также память с коррекцией ошибок ECC.
Промышленный компьютер компании AAEON оснащён богатым набором интерфейсов ввода/вывода. В наличии 7 портов Gigabit Ethernet, четыре из которых – с поддержкой технологии PoE, обеспечивающих одновременно с передачей данных и электропитание подключённой Ethernet-периферии мощностью до 80 Вт. Это позволяет строить на базе BOXER-6639M системы машинного зрения, обрабатывающие видеоизображения с большого количества IP-камер видеонаблюдения (рис. 5) одновременно. Также есть 6 портов RS-232/422/485 и интерфейс 34-битного цифрового ввода/вывода (DB-44). Изделие рассчитано на питание в широком диапазоне входного напряжения – от 12 до 36 В.
Все эти возможности позволили создать на основе BOXER-6639M мощную платформу, уверенно справляющуюся с обработкой больших массивов графических и видеоданных от 9 камер видеонаблюдения высокого разрешения, используемых клиентом. После того как первые образцы BOXER-6639M успешно прошли эксплуатационные испытания в рабочих задачах заказчика, продемонстрировав полную совместимость с ними, стабильность работы и богатую функциональность, устройства были введены в эксплуатацию.
Высокоэффективное управление тепловыделением
BOXER-6639M успешно справляется с нагревом ЦП благодаря уникальному безвентиляторному решению AAEON, которое обеспечивает эффективное охлаждение и быстрый отвод тепла даже в таких экстремальных условиях, как долгое жаркое лето. Это обеспечивает пользователям дополнительное преимущество в виде возможности работать с максимальной производительностью в любых условиях. Диапазон рабочих температур BOXER-6639M составляет –25…+55°C, хранение возможно при температурах –45…+80°C.
На верхней стороне BOXER-6639M расположена усовершенствованная крышка, под которой находится ЦП. Это позволяет пользователям легко открывать её, получая доступ к находящимся внутри компонентам. Таким образом, есть возможность проверять и обслуживать внутреннюю архитектуру промышленного компьютера самостоятельно, без передачи его производителю для проведения зачастую излишнего и ненужного обслуживания.
Более того, применение ЦП в Socket-версии позволяет пользователю легко его менять в случае выхода из строя или необходимости установки более производительной версии. Данное решение гораздо более экономичное и эффективное в сравнении со многими другими промышленными ПК.
Такая конструкция крышки обеспечивает клиенту возможность самостоятельно проводить базовую диагностику BOXER-6639M и устранять неисправности. Необходимость обращаться за поддержкой и техническим обслуживанием к изготовителю в большинстве случаев отпадает, что сокращает время и затраты на исследования и разработки.
Мгновенная обработка гигантских объёмов информации
Применение BOXER-6639M в связке с видеокамерами клиента обеспечивает ему возможность уверенно сканировать, сопоставлять и классифицировать изображения со скоростью более ста кадров в минуту. Далее собранная информация передаётся в базу данных и подвергается алгоритмической обработке, погрешность которой составляет менее 0,5%.
По своей сути машинное зрение [1] – это представление в электронном виде физической структуры объектов, которую мы воспринимаем (рис. 6). При этом десятикратно сокращается время обработки данных и полностью исключаются человеческие ошибки.
В более широком контексте машинное зрение обеспечивает долговременную поддержку концепции Индустрии 4.0 и непрерывную адаптацию к постоянно эволюционирующим потребностям клиента. При этом машинное зрение легко можно использовать
в широком спектре промышленных технологических процессов, сокращая время производства продукции и одновременно повышая не только её качество, но и эффективность производства в целом.
Благодаря BOXER-6639M от AAEON клиент смог максимально эффективно объединить в одну систему сеть своих видеокамер и настроить их работу. Более того, применение хорошо отлаженной системы машинного зрения позволило компании предоставить своим клиентам высочайший уровень сервиса в процессе автоматизированного подбора одежды без участия человека.
С появлением Интернета вещей (IoT) и систем автоматизации различных процессов компании всё чаще смотрят в сторону интеллектуального производства, которое уже демонстрирует высокоэффективные решения и значительно повышает результативность бизнеса. В то же время машинное зрение, создание цифровых изображений и 3D-моделирование сегодня находятся ещё на начальном этапе своего развития, а вместе с ними – и сопутствующая ИТ-архитектура, необходимая для их поддержки. ●
Литература
Holton W.C. By any other name [Электронный ресурс] // Режим доступа : http://www.vision-systems.com/articles/print/volume-15/issue-10/Departments/Inside_Vision/by-any-oth.......
