Инновационные разработки ЗАО « Алгонт » Элементы искусственного интеллекта в системах безопасности. Система биометрической идентификации по лицу « АССаД. - презентация

1 Инновационные разработки ЗАО « Алгонт » Элементы искусственного интеллекта в системах безопасности. Система биометрической идентификации по лицу « АССаД -ID». Система досмотра днищ автотранспорта « Авто - Досмотр ». Перспективы развития.

2 Основные подходы используемые ЗАО « Алгонт » при построении систем искусственного интеллекта В настоящее время, разрабатываемые ЗАО « АЛГОНТ » системы безопасности, базирующиеся на применении искусственного интеллекта, в частности « Машинное зрение » реализуются с использованием четырех подходов : 1. Логический ; 2. Имитационный ; 3. Структурный ; 4. Эволюционный. Основной принцип разрабатываемых систем безопасности – это использование фундаментального процесса обучения. В настоящее время, разрабатываемые ЗАО « АЛГОНТ » системы безопасности, базирующиеся на применении искусственного интеллекта, в частности « Машинное зрение » реализуются с использованием четырех подходов : 1. Логический ; 2. Имитационный ; 3. Структурный ; 4. Эволюционный. Основной принцип разрабатываемых систем безопасности – это использование фундаментального процесса обучения.

3 Основные функции систем машинного зрения 1. Считывание информации, 2. распознавание информации об объекте наблюдения, 3. системный анализ с получением статистических данных о достоверности полученных данных, 4. формирование соответствующих выводов и выдача команд на исполнительные устройства для определенных действий. Данные системы применяются в следующих областях : машиностроении, при регулировке дорожного движения, в системах робототехники, в системах безопасности, а также в военной технике. 1. Считывание информации, 2. распознавание информации об объекте наблюдения, 3. системный анализ с получением статистических данных о достоверности полученных данных, 4. формирование соответствующих выводов и выдача команд на исполнительные устройства для определенных действий. Данные системы применяются в следующих областях : машиностроении, при регулировке дорожного движения, в системах робототехники, в системах безопасности, а также в военной технике.

4 Целевые системы « машинного зрения » Целевыми системами « машинного зрения » разработанными ЗАО « АЛГОНТ » и запущенными в серийное производство, использующими элементы искусственного интеллекта являются на данный момент : система биометрической идентификации по лицу « АССаД -ID»; система досмотра днищ автотранспорта « Авто - Досмотр ». Целевыми системами « машинного зрения » разработанными ЗАО « АЛГОНТ » и запущенными в серийное производство, использующими элементы искусственного интеллекта являются на данный момент : система биометрической идентификации по лицу « АССаД -ID»; система досмотра днищ автотранспорта « Авто - Досмотр ».

5 АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА БИОИДЕНТИФИКАЦИИ «АССаД-ID» бесконтактная, распределенная, отказоустойчивая система контроля и управления доступом, основанная на верификации и идентификации человека по изображению лица.

6 НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ « АССаД -ID» - Система « АССаД -ID» обеспечивает определение идентичности человека методом верификации, при котором происходит сравнение представленного пользователем образца с шаблоном, зарегистрированным в базе данных. - Система « АССаД -ID» обеспечивает определение идентичности человека методом идентификации, при котором осуществляется поиск в базе данных и предоставляется список кандидатов в порядке убывания качества распознавания. - Система « АССаД -ID» обеспечивает определение идентичности человека методом верификации, при котором происходит сравнение представленного пользователем образца с шаблоном, зарегистрированным в базе данных. - Система « АССаД -ID» обеспечивает определение идентичности человека методом идентификации, при котором осуществляется поиск в базе данных и предоставляется список кандидатов в порядке убывания качества распознавания.

7 Основные функции « АССаД -ID Система « АССаД -ID» входит в состав СКУД и предназначена для : обеспечения санкционированного входа в здание и в зоны ограниченного доступа и выхода из них путем определения идентичности личности по изображению лица ; предотвращения несанкционированного прохода в помещения и зоны ограниченного доступа объекта. Система « АССаД -ID» входит в состав СКУД и предназначена для : обеспечения санкционированного входа в здание и в зоны ограниченного доступа и выхода из них путем определения идентичности личности по изображению лица ; предотвращения несанкционированного прохода в помещения и зоны ограниченного доступа объекта.

8 Структура системы …

9 Функции сервера Ведение центральной базы данных, в которой хранятся зарегистрированные шаблоны абонентов и конфигурационная информация и события системы Формирование графического интерфейса пользователя для автоматизированных рабочих мест ( АРМ ) Разграничение доступа операторов к информации системы Ведение центральной базы данных, в которой хранятся зарегистрированные шаблоны абонентов и конфигурационная информация и события системы Формирование графического интерфейса пользователя для автоматизированных рабочих мест ( АРМ ) Разграничение доступа операторов к информации системы

10 Функции станции распознавания Верификация или идентификация абонентов, при которой происходит сравнение образа, полученного с консоли распознавания, с шаблоном, зарегистрированным в базе данных системы Взаимодействие с консолью по распознавания ( к одной станции подключается до 4- х консолей ) Верификация или идентификация абонентов, при которой происходит сравнение образа, полученного с консоли распознавания, с шаблоном, зарегистрированным в базе данных системы Взаимодействие с консолью по распознавания ( к одной станции подключается до 4- х консолей )

11 Функции консоли распознавания Служит для правильного расположения лица Получение изображения лица абонента через встроенную видеокамеру Взаимодействует со станцией распознавания Отображение процесса и результата верификации или идентификации на цветном LCD-экране Ввод PIN-кода при проходе через точку доступа Служит для правильного расположения лица Получение изображения лица абонента через встроенную видеокамеру Взаимодействует со станцией распознавания Отображение процесса и результата верификации или идентификации на цветном LCD-экране Ввод PIN-кода при проходе через точку доступа

12 На изделия сервера « АССаД -ID», станции распознавания, консоли распознавания устанавливается программная платформа масштаба предприятия Янукс, версия 4. х. На АРМ « АССаД -ID» устанавливается ОС Windows XP или программная платформа масштаба предприятия Янукс. Программное обеспечение

13 Регистрация абонента Оператор АРМ бюро пропусков вводит персональные данные абонента ( ФИО, описание и т. п.); Регистрируемый абонент подходит к консоли распознавания в бюро пропусков, после чего его изображение отображается на экране консоли и на АРМе бюро пропусков ; Оператор АРМ бюро пропусков создает эталонный шаблон, получаемый из нескольких фотографий абонента, после чего сохраняет введенные данные ; В дальнейшем этот шаблон может быть отредактирован. Оператор АРМ бюро пропусков вводит персональные данные абонента ( ФИО, описание и т. п.); Регистрируемый абонент подходит к консоли распознавания в бюро пропусков, после чего его изображение отображается на экране консоли и на АРМе бюро пропусков ; Оператор АРМ бюро пропусков создает эталонный шаблон, получаемый из нескольких фотографий абонента, после чего сохраняет введенные данные ; В дальнейшем этот шаблон может быть отредактирован.

14 Верификация абонента Процесс верификации начинается с момента получения соответствующей команды от системы контроля и управления доступом. С момента начала процесса верификации абоненту дается определенное время, для того, чтобы он занял нужное положение перед консолью распознавания. По завершению этого времени ( либо по нажатия кнопки на сенсорном экране консоли распознавания ) начинается непосредственное сравнение фотографии, полученной с консоли распознавания, с шаблоном, хранимым в базе данных. По результату сравнения в систему контроля и управления доступом выдается успешный или неуспешный код завершения процедуры верификации, а на консоли распознавания отображается соответствующая индикация. Процесс верификации начинается с момента получения соответствующей команды от системы контроля и управления доступом. С момента начала процесса верификации абоненту дается определенное время, для того, чтобы он занял нужное положение перед консолью распознавания. По завершению этого времени ( либо по нажатия кнопки на сенсорном экране консоли распознавания ) начинается непосредственное сравнение фотографии, полученной с консоли распознавания, с шаблоном, хранимым в базе данных. По результату сравнения в систему контроля и управления доступом выдается успешный или неуспешный код завершения процедуры верификации, а на консоли распознавания отображается соответствующая индикация.

15 Идентификация абонента Точка идентификации оборудуется консолью распознавания или обычной видеокамерой. При попадании абонента в поле « зрения » камеры, выделяется его изображение и производится сравнение с базой данных зарегистрированных абонентов В зависимости от результата идентификации система выдает соответствующую информацию на АРМ оператора и / или управляющий сигнал в систему контроля и управления доступом Точка идентификации оборудуется консолью распознавания или обычной видеокамерой. При попадании абонента в поле « зрения » камеры, выделяется его изображение и производится сравнение с базой данных зарегистрированных абонентов В зависимости от результата идентификации система выдает соответствующую информацию на АРМ оператора и / или управляющий сигнал в систему контроля и управления доступом

16 Интеграция с СКУД

17 Основные технические характеристики Количество абонентов, конфигурируемых в системе « АССаД -ID» - не более Система « АССаД -ID» обеспечивает хранение всех журналов событий и всей информации на сервере « АССаД -ID». Время хранения информации – не менее 3 мес. Режим непрерывной работы системы « АССаД -ID» - круглосуточный. Пропускная способность системы « АССаД -ID не менее 20 чел / мин при условии, что абоненты проходят процедуру верификации ( идентификации ) с первой попытки. Количество абонентов, конфигурируемых в системе « АССаД -ID» - не более Система « АССаД -ID» обеспечивает хранение всех журналов событий и всей информации на сервере « АССаД -ID». Время хранения информации – не менее 3 мес. Режим непрерывной работы системы « АССаД -ID» - круглосуточный. Пропускная способность системы « АССаД -ID не менее 20 чел / мин при условии, что абоненты проходят процедуру верификации ( идентификации ) с первой попытки.

18 Эксплуатационные характеристики Порог распознавания Вероятность ложного доступа (FAR) Вероятность ложного отказа в доступе (FRR) 0100 %0 % 1261 %0 % 2415 %0 % 361 % 480,01 %2 % 600,001 %9 % 640,001 %14 % 720,0001 %32 % 840,00001 %73 % 960, %82 %

19 Элементы искусственного интеллекта в АССАД -ID Основные этапы при идентификации это : - предварительный анализ, - выдвижение гипотезы, - проверка гипотезы - сличение изображений с эталоном, взятым из памяти. Для выполнения данных этапов использовался принцип активного распознавания, а также методика активного контура ( модель змеи ). Данная методика определяет геометрические характеристики лица и дает значительную скорость распознавания, не требует специализированного программно - аппаратного обеспечения и больших объемов памяти. Основные этапы при идентификации это : - предварительный анализ, - выдвижение гипотезы, - проверка гипотезы - сличение изображений с эталоном, взятым из памяти. Для выполнения данных этапов использовался принцип активного распознавания, а также методика активного контура ( модель змеи ). Данная методика определяет геометрические характеристики лица и дает значительную скорость распознавания, не требует специализированного программно - аппаратного обеспечения и больших объемов памяти.

20 Достоинства системы Бесконтактная система распознавания ; Высокая точность и скорость распознавания ; Поддержка функций верификации и идентификации абонентов в одном продукте ; Функционирует в среде российского защищенного общесистемного программного обеспечения на открытых кодах ; Простота эксплуатации и модернизации ; Возможность интеграции с любыми системами различного назначения ; Совмещение функций цифрового видеонаблюдения и распознавания на одном оборудовании. Бесконтактная система распознавания ; Высокая точность и скорость распознавания ; Поддержка функций верификации и идентификации абонентов в одном продукте ; Функционирует в среде российского защищенного общесистемного программного обеспечения на открытых кодах ; Простота эксплуатации и модернизации ; Возможность интеграции с любыми системами различного назначения ; Совмещение функций цифрового видеонаблюдения и распознавания на одном оборудовании.

21 СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ДОСМОТРА ДНИЩ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Калуга, 2013г.

22 Инспекционно-досмотровые комплексы (ИДК) Рентгеновские Бесконтактного досмотра на основе оптико-механических компонентов «ХУАЛИСИН» (КИТАЙ) ООО «СКБ «МЕДРЕНТЕХ» SMITHS HEIMANN (Германия) NUCTECH COMPANY LIMITED (Китай) АВТО-ДОСМОТРОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ

23 Высокая стоимость систем ( до нескольких десятков миллионов рублей ) Оборудование сложно в эксплуатации ( обязательно требует наличия высококвалифицированных специалистов для эксплуатации системы ) Большая сложность конструкции Часто применяемое рентгеновское излучение, опасное для здоровья Высокая стоимость систем ( до нескольких десятков миллионов рублей ) Оборудование сложно в эксплуатации ( обязательно требует наличия высококвалифицированных специалистов для эксплуатации системы ) Большая сложность конструкции Часто применяемое рентгеновское излучение, опасное для здоровья TI-2500S,TI-4000S ( Израиль ), серия 55TS ( США ), WP-5590MDR ( США ) и др. НЕДОСТАТКИ ИДК, ПРЕДСТАВЛЕНЫХ НА РОССИЙСКОМ РЫНКЕ

24 НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМЫ ДОСМОТРА ДНИЩ АВТОТРАНСПОРТА «АВТО-ДОСМОТР» Система « Авто - Досмотр » является современной автоматизированной стационарной быстроразвертываемой досмотровой системой обнаружения сканирующего типа для контроля днища автотранспорта на предмет обнаружения запрещенных к провозу предметов с возможностью передачи данных цифрового изображения на выносное автоматизированное рабочее место с одновременной фиксацией государственного регистрационного знака одиночного автотранспорта. Областью применения разрабатываемой системы являются контрольно - пропускные пункты различного категорирования. Система « Авто - Досмотр » является современной автоматизированной стационарной быстроразвертываемой досмотровой системой обнаружения сканирующего типа для контроля днища автотранспорта на предмет обнаружения запрещенных к провозу предметов с возможностью передачи данных цифрового изображения на выносное автоматизированное рабочее место с одновременной фиксацией государственного регистрационного знака одиночного автотранспорта. Областью применения разрабатываемой системы являются контрольно - пропускные пункты различного категорирования.

25 Система « Авто - Досмотр » обеспечивает : - Максимальную скорость движения досматриваемого автотранспортного средства до 40 км / ч. - Вероятность обнаружения запрещенного предмета в автоматическом режиме, закрепленного на видимых частях днища автотранспортного средства, движущегося со скоростью от 3 до 40 км / ч – не менее 0,9 при доверительной вероятности 0,85; - максимальное время для выдачи результата осмотра в автоматизированном режиме - 3 с для легковых машин ; - 5 с для грузовых машин ; - 9 с для автопоездов. Система « Авто - Досмотр » обеспечивает : - Максимальную скорость движения досматриваемого автотранспортного средства до 40 км / ч. - Вероятность обнаружения запрещенного предмета в автоматическом режиме, закрепленного на видимых частях днища автотранспортного средства, движущегося со скоростью от 3 до 40 км / ч – не менее 0,9 при доверительной вероятности 0,85; - максимальное время для выдачи результата осмотра в автоматизированном режиме - 3 с для легковых машин ; - 5 с для грузовых машин ; - 9 с для автопоездов. Основные функции системы «Авто-Досмотр»

26 - изображение днища автотранспорта, получаемое от досмотрового блока, имеет разрешение, позволяющее оператору в ручном режиме распознать форму предмета ( любая, не предусмотренная конструкцией транспортного средства деталь, размещенная ( закрепленная ) на элементах конструкции ( днище ) автотранспортного средства ) с минимальным размером – 25 х 25 мм ; - досмотр при значении дорожного просвета ( клиренса ) автотранспортного средства – от 0,1 до 1,0 м ; - досмотр при максимальной габаритной длине – 22 м ширине колеи - 1,1…2,6 м максимальной нагрузка на ось досматриваемых ТС – до 10 т. - изображение днища автотранспорта, получаемое от досмотрового блока, имеет разрешение, позволяющее оператору в ручном режиме распознать форму предмета ( любая, не предусмотренная конструкцией транспортного средства деталь, размещенная ( закрепленная ) на элементах конструкции ( днище ) автотранспортного средства ) с минимальным размером – 25 х 25 мм ; - досмотр при значении дорожного просвета ( клиренса ) автотранспортного средства – от 0,1 до 1,0 м ; - досмотр при максимальной габаритной длине – 22 м ширине колеи - 1,1…2,6 м максимальной нагрузка на ось досматриваемых ТС – до 10 т.

27 АРМ оператора ; досмотровый блок ; светофор ; датчики присутствия транспортного средства ; - направляющее ограждение. АРМ оператора ; досмотровый блок ; светофор ; датчики присутствия транспортного средства ; - направляющее ограждение. СОСТАВ СИСТЕМЫ :

28 АРМ оператора

29 ДОСМОТРОВЫЙ БЛОК

30 ОГРАЖДАЮЩИЙ ТРАП

31 РАБОТА ПЕРЕДВИЖНОЙ СИСТЕМЫ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ 1. 2 IP – цифровые сетевые камеры 2. Отклоняющее зеркало 3. Светодиодная подсветка 4. Уровень объектива камеры для записи образа шасси 5. Луч подсветки 6. Присоединительная коробка с выходом кабеля 7. Объектив сканера 1. 2 IP – цифровые сетевые камеры 2. Отклоняющее зеркало 3. Светодиодная подсветка 4. Уровень объектива камеры для записи образа шасси 5. Луч подсветки 6. Присоединительная коробка с выходом кабеля 7. Объектив сканера

32 АЛГОРИТМ РАБОТЫ Получение изображения ( кадра ) с видеокамер. 2. Распознавание номера автомобиля, поиск соответствия в базе. 3. Нахождение контрольных точек для совмещения изображений. 4. Объединение изображений в одно. 5. Обнаружение подозрительных объектов на днище автомобиля. Получение изображения ( кадра ) с видеокамер. 2. Распознавание номера автомобиля, поиск соответствия в базе. 3. Нахождение контрольных точек для совмещения изображений. 4. Объединение изображений в одно. 5. Обнаружение подозрительных объектов на днище автомобиля.

33 Особенности конструкции Получение изображения с видеокамеры реализуется с помощью протокола обмена с сетевыми видеокамерами GigE Vision. Ассоциация AIA (Advanced Imaging Association) создала новый интерфейс GigE Vision для видеокамер, используемых в системах машинного зрения. Этот стандарт определяет методы передачи изображений и способы передачи управляющих сигналов между камерами и компьютерами по стандартному гигабитному Ethernet (GigE), без использования специальных фреймграбберов и кабелей.

34 ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ОСНАЩЕНИЮ ДОСМОТРОВОГО БЛОКА - высокоскоростные камеры типа С M – 040GE фирма - производитель JAI Corporation, Japan. ( скорость – до 200 кадр / с ); - трехступенчатая система обогрева ( модиф - ия ); - непосредственный обогрев стекла по периметру ( модиф - ия ); - все крепежные изделия изготовлены из нержавеющей стали ; - протестированный рабочий диапазон температур окружающей среды : - 50° С … +40° С ; - класс защиты от воздействия окружающей среды : IP65 ( полная защита от пыли, защита от водяных струй с любых направлений ). - высокоскоростные камеры типа С M – 040GE фирма - производитель JAI Corporation, Japan. ( скорость – до 200 кадр / с ); - трехступенчатая система обогрева ( модиф - ия ); - непосредственный обогрев стекла по периметру ( модиф - ия ); - все крепежные изделия изготовлены из нержавеющей стали ; - протестированный рабочий диапазон температур окружающей среды : - 50° С … +40° С ; - класс защиты от воздействия окружающей среды : IP65 ( полная защита от пыли, защита от водяных струй с любых направлений ).

35 ЭЛЕМЕНТЫ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА СИСТЕМЫ «АВТО-ДОСМОТР» В целом распознавание образов состоит из двух частей : обучения и распознавания. Автоматизация этих процедур и составляет проблему обучения распознаванию образов. При разработке системы « Авто - досмотр » использовалось свойство компактности образов при решении задачи объединения последовательности кадров полученных с двух камер в единое изображение. Для определения смещения изображения между соседними кадрами применялся метод обнаружения устойчивых признаков изображения. Для наибольшей эффективности использовались ресурсоемкие, но более точные алгоритмы выделения и сопоставления ключевых точек (SIFT и SURF). В целом распознавание образов состоит из двух частей : обучения и распознавания. Автоматизация этих процедур и составляет проблему обучения распознаванию образов. При разработке системы « Авто - досмотр » использовалось свойство компактности образов при решении задачи объединения последовательности кадров полученных с двух камер в единое изображение. Для определения смещения изображения между соседними кадрами применялся метод обнаружения устойчивых признаков изображения. Для наибольшей эффективности использовались ресурсоемкие, но более точные алгоритмы выделения и сопоставления ключевых точек (SIFT и SURF).

36 ЭЛЕМЕНТЫ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА СИСТЕМЫ «АВТО-ДОСМОТР» 1. На изображениях выделяются ключевые точки и их дескрипторы. 2. По совпадению дескрипторов выделяются соответствующие друг другу ключевые точки. 3. По полученным контрольным точкам производится объединение изображений при помощи многомерного сплайна Берта - Адельсона ( либо алгоритм слияния экспозиций Меренца - Каутца - Ван Рита ). 4. К парным точкам применяем RANSAC метод для удаления аномальных выбросов и погрешностей. 1. На изображениях выделяются ключевые точки и их дескрипторы. 2. По совпадению дескрипторов выделяются соответствующие друг другу ключевые точки. 3. По полученным контрольным точкам производится объединение изображений при помощи многомерного сплайна Берта - Адельсона ( либо алгоритм слияния экспозиций Меренца - Каутца - Ван Рита ). 4. К парным точкам применяем RANSAC метод для удаления аномальных выбросов и погрешностей. ДЕТЕКТОР – МЕТОД ИЗВЛЕЧЕНИЯ КЛЮЧЕВЫХ ТОЧЕК ИЗ ИЗОБРАЖЕНИЯ

37 ПРЕИМУЩЕСТВА ДОСМОТРОВОЙ СИСТЕМЫ 1. Автоматическое распознавание номерного знака ( опционально ). 2. Скорость проезда : до 40 км / ч. 3. Макс. длина автомобиля : 22 м. 4. Прочные компоненты из нержавеющей стали. 5. Максимальная погодоустойчивость. 6. Изображение с высоким разрешением и увеличением до детализации предмета 2,5 см. 7. База данных SQL для архивирования до событий с удобной системой поиска. 8. Угол обзора камер 120 градусов. 9. Низкая стоимость при высокой функциональности. 1. Автоматическое распознавание номерного знака ( опционально ). 2. Скорость проезда : до 40 км / ч. 3. Макс. длина автомобиля : 22 м. 4. Прочные компоненты из нержавеющей стали. 5. Максимальная погодоустойчивость. 6. Изображение с высоким разрешением и увеличением до детализации предмета 2,5 см. 7. База данных SQL для архивирования до событий с удобной системой поиска. 8. Угол обзора камер 120 градусов. 9. Низкая стоимость при высокой функциональности.

38 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ