Les technologies de demain en vidéosurveillance

Une qualité optimisée, des solutions plus ouvertes, une analyse plus fine : mise au point sur ce qu’il faut attendre de la vidéosurveillance.

20-22 septembre | Paris-Porte de Versailles | Salon APS 2011
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Se passer d’images : une situation devenue impensable aujourd’hui. Car l’image inspire quantité d’applications et génère autant de besoins. À tel point qu’on cherche à l’exploiter partout, à tout moment, trouver et extraire instantanément l’information visuelle pertinente. En vidéosurveillance, comment exploiter au mieux ses capacités ? Quelles sont les pistes de développement concrètes des constructeurs et des développeurs ? Il faut d’abord constater que la vidéosurveillance de demain se construit en consolidant les bénéfices – pas si anciens – de la haute résolution, de l’intelligence embarquée, de l’IP. Mais aussi en avançant avec discernement : on sait que l’informatique grand public impacte la vidéosurveillance, mais toutes les innovations ne sont pas bonnes à prendre. Tout conduit donc à penser que l’avenir de la vidéosurveillance se construit sur une exploitation raisonnée des tendances d’aujourd’hui. Il y a déjà du travail. En parallèle, le champ des expérimentations et du développement est plus que jamais ouvert, favorisé par l’ouverture des solutions et le dialogue croissant entre les différents acteurs du marché.

Les problématiques d’aujourd’hui, bientôt du passé ?

Pas si facile. Comme en témoigne Sylvie Gauthier (Honeywell), « si les formats HD sont clairement en train de prendre le pas, la haute résolution conserve son lot de problématiques, à commencer par la gestion du poids des images. Tant au moment du transport sur le réseau qu’au niveau du stockage où, comme on le sait, les coûts montent rapidement. On en est donc encore à gérer des compromis entre la qualité d’image, la compression, la gestion multiflux, l’enregistrement, etc. Autant de paramètres qui restent complexes à mettre en œuvre sur de grosses installations. » Des contraintes qui ne demandent qu’à être levées, notamment en tirant profit des solutions apportées par le domaine informatique où, précise Patrice Ferrant (Mobotix) « les questions de transports de données, de compression, de capacités de bande passante, de stockage sont résolues depuis un certain temps. » D’où l’intérêt croissant à traiter l’image le plus en amont possible. « En vidéosurveillance, poursuit Patrice Ferrant, plus on choisit de décentraliser une architecture en développant l’intelligence dans les caméras, mieux on maîtrise ces problématiques. Il s’agit donc d’équiper les caméras de processeurs plus puissants et de capacités d’enregistrement plus développées pour décentraliser les fonctions les plus gourmandes (analyse d’image, compression). Cette tendance est vouée à s’accentuer. » Autre problématique bien contemporaine : le traitement des contre-jour et la gestion de la sensibilité des caméras haute résolution. Ces contraintes qui ont la dent dure incitent les fabricants à développer des solutions de compensation plus performantes. Citons la technologie View DR de Sony, permettant d’obtenir de très larges plages dynamiques et de gérer les contre-jour en HD. Pour contourner le problème de la sensibilité, Bosch équipe désormais certaines de ses caméras HD haut de gamme de capteurs 1/2,7’’. Ces capteurs, plus grands que les capteurs 1/3’’, permettent d’accueillir des pixels plus grands et donc d’offrir une meilleure sensibilité.

La qualité d’image, une meilleure mise au point

Le marché de la haute résolution se rassemble aujourd’hui autour des formats standards HD. Les très hautes résolutions avouent leurs limites en vidéosurveillance. Patrice Ferrant rappelle que plus on monte en résolution, plus l’image est difficile à exploiter. « Aujourd’hui, on s’accorde à exploiter l’image de vidéosurveillance entre 1 et 3 mégapixels. Au-delà de 5, 8 mégapixels et plus, l’exploitation de nuit devient très difficile, voire impossible. » Pour le moment, les formats HD Ready 720p et Full HD 1080p permettent une utilisation satisfaisante. Restons sur l’idée que les très hautes résolutions restent réservées à des applications de niche. Le gros du marché va vers la HD, les statistiques parlent : selon une étude IMS Research, la part de marché des caméras HD sera prédominante en 2014. Chez Sony, 60 à 70 % des ventes sont déjà réalisées par des produits HD. La haute résolution gagne donc en maturité et atteint aujourd’hui, si ce n’est un âge de raison, en tout cas un âge d’exploitation. Les équipements analogiques offrent une souplesse d’utilisation et des performances, de zoom notamment, que la vidéo numérique avait jusque-là du mal à égaler.

Les choses sont en train de changer. « On commence à développer des blocs optiques véritablement adaptés à la HD, dont les performances se rapprochent des résultats obtenus en standard », note Mathieu Lesieur (Sony). C’est le moment d’investir le champ de la HD avec des modèles performants, capables de voir loin et mieux. On voit apparaître des dômes haute résolution équipés de zoom plus importants, comme l’AutoDome Bosch VG5 HD 1080p, équipé d’un zoom optique x20. Toujours dans le domaine de l’optique en haute résolution, Axis s’attaque au problème du contrôle de la mise au point avec P-Iris, une technologie issue du monde de la photographie appliquée avec succès à la vidéosurveillance. « Avec la technologie P-Iris, Axis est aujourd’hui en mesure de proposer des caméras HD 1080p dont l’optique est totalement pilotable et paramétrable, explique Philippe Bénard. Pourquoi ? Parce qu’en vidéo, et à plus forte raison en HD, l’utilisation d’un Iris automatique, obligatoire en extérieur pour protéger le capteur des fortes luminosités et gérer les contre-jours en intérieur engendre des problèmes de profondeur de champ, de diffraction, de gestion de la luminosité. Dès lors qu’on pilote l’Iris au lieu de subir son comportement, on améliore l’exploitation d’une caméra. Toutes nos caméras HD 1080p intègrent désormais cette technologie. »

Des caméras-systèmes

La tendance est sensible : les caméras embarquent de plus en plus de fonctionnalités. L’ère de la « caméra-cerveau » n’en est qu’à ses débuts. Tout reste à exploiter en matière de traitement de l’image, au moyen d’algorithmes de plus en plus fins, de stockage en local avec des capacités accrues et une compression optimisée. Il est intéressant de constater que, de plus en plus, les caméras tendent à constituer des systèmes de sécurité à part entière. « En effet, confirme Arnaud Lannes (Bosch), les algorithmes ayant considérablement évolué, une caméra est de plus en plus utilisée comme un détecteur. Disons qu’auparavant, une caméra constituait un supplément de levée de doute, aujourd’hui, elle constitue en plus un système capable de déclencher des alarmes. » Patrice Ferrant : « Au-delà de sa fonction de capture d’images, une caméra peut devenir un système de levée de doute audio, s’interfacer avec un système d’alarme pour générer des appels vers un télésurveilleur et même intégrer des détecteurs d’intrusion. Toutes les caméras Mobotix sont équipées d’un bus de communication et nous prévoyons prochainement d’intégrer des détecteurs de mouvements et d’ouverture de porte à nos produits. C’est une évolution intéressante : là où une caméra était considérée comme complémentaire d’un système d’alarme ou de contrôle d’accès, elle devient le cœur d’un système de sécurité, autour duquel s’ajoutent des éléments modulaires de détection. »

Plus de largeur de vue

Les formats normés que sont le HD Ready et le Full HD produisent des images en 16/9, dont la vertu principale est d’offrir une vision plus étendue d’une scène. Des formats plus larges commencent à émerger dans les produits grand public, soit en prise de vue (APN), soit en visualisation (écrans de télévision). Mais que peut-on faire en vidéosurveillance avec des champs extra-larges ? Ces formats d’image constituent une part importante de l’offre de Mobotix. Le fabricant produit des caméras en vision 180 et 360°, comme les modèles panoramique M24 et hémisphérique Q24. En effet, indique Patrice Ferrant, « plus le champ de vision est étendu, plus les capacités de surveillance d’une scène sont développées. Or, un opérateur souhaite tout voir à l’instant I pour réagir le plus rapidement possible. Plus on associe de caméras à une scène, plus la tâche de l’opérateur est rendue difficile. Concentrer la surveillance d’une scène à 360° dans un même champ de vision permet d’avoir une meilleure perception d’un événement : un acte de malveillance peut être le fait de plusieurs individus qui agissent à différents endroits de la zone surveillée. Une vision plus étendue permet de percevoir plus d’événements simultanés ». Le domaine des champs extra-larges suscite donc un regain d’intérêt chez d’autres fabricants. Arnaud Lannes : « Bosch revient sur des pistes développées il y a quelques années, comme les caméras mobiles virtuelles, dotées d’objectifs fish eye et permettant d’obtenir une image sur 360°. Les puissances de traitement se sont considérablement améliorées, si bien que certains produits autrefois inenvisageables offrent de nouvelles perspectives. »

« Les avantages des caméras motorisées HD ne sont pas toujours bien perçus »

> C’est le point de vue de Philippe Bénard, ingénieur Avant-vente chez Axis, au sujet de la prise en compte du champ de vision offert par une caméra HD dans l’analyse d’une scène.

« L’exploitation de la HD est une réalité plus aboutie pour les caméras fixes, alors qu’on commence seulement à adapter des résolutions de 1080p aux caméras motorisées. Les bénéfices de la haute résolution sont mieux perçus en prise de vue statique : en multipliant les dimensions d’une image (la largeur d’acquisition) par 2, 3 ou 4, on comprend très vite qu’une caméra haute résolution peut remplacer 4 à 6 caméras de résolution standard. Et ce, tout en respectant les exigences réglementaires (les dimensions requises pour l’identification formelle d’un visage, 90×60 pixels) sur un champ beaucoup plus large. C’est l’apport de la haute résolution le plus mis en avant car il permet de réduire les coûts d’une installation. Dans le domaine des caméras motorisées, les avantages de l’image haute résolution sont plus difficiles à promouvoir, notamment au sujet des possibilités de zoom dans l’image. Un opérateur peut, en effet, avoir du mal à y trouver un avantage, dans la mesure où les rapports de zoom entre SD et HD sont globalement les mêmes : qu’il s’agisse d’une image en 4CIF avec zoom x35 ou d’une image en 720p avec zoom x18, les résultats seront sensiblement identiques. Il y a pourtant un intérêt… à exigences égales, une image 720×576 pixels fournit un champ de 1,76 m de large et une image en 1080p un champ de 4,80 m de large (3,20 m en 720p). Lorsqu’il s’agit de suivre une scène de regroupement, une bagarre par exemple, où l’enjeu est d’identifier des visages conformément aux contraintes légales, l’opérateur disposera d’un champ beaucoup plus large avec une caméra haute résolution. Avec une caméra en résolution standard, donc un champ moins large, il lui sera beaucoup moins facile de suivre l’intégralité de l’événement tout en restant dans le cadre des contraintes légales d’identification. »

Analyse de l’image : les enjeux à venir

Les capacités d’analyse de l’image évoluent à très grande vitesse. Mais on s’en tiendra sans doute longtemps au but premier de l’analyse intelligente : « Pour l’heure, rappelle Mathieu Lesieur, on est capable de détecter des objets, des trajectoires, des couleurs, de nombreux types d’événements prédéfinis comme inhabituels dans un environnement donné. » Ira-t-on un jour plus loin ? A court terme, il faut surtout compter sur l’amélioration des techniques de recherche dans l’image. Comme l’explique Arnaud Lannes « le gros enjeu actuel et à venir, c’est la recherche des informations dans un enregistrement. L’analyse intelligente (et surtout l’intelligence à la source) se développe autour de la classification de l’objet, qui permet de qualifier un événement de manière plus précise. En effet, la classification d’objets simplifie considérablement la recherche : au lieu de fournir des critères complexes, on met en œuvre une logique de mots-clés. On cherche une voiture rouge ? Il suffira de taper « voiture » et « rouge ». Grâce à la classification effectuée par la caméra et transmise sous forme de métadonnées avec le flux vidéo, il sera possible de retrouver en quelques secondes tous les enregistrements associés à la visualisation de l’objet recherché. Bien sûr, cette évolution sera progressive, mais de tels développements se situent dans un avenir très proche. » Si la majorité des applications d’analyse de l’image est dédiée à la sécurité, on cherche aussi à investir des domaines annexes, où la vidéosurveillance est employée à des fins marketing, d’analyse de flux, de logistique et d’optimisation de services. La solution Active Alert, développée par Honeywell, dispose de plus de 30 fonctionnalités d’analyse différentes. Parmi elles, des fonctionnalités de merchandising. Sylvie Gauthier : « Certaines chaînes de magasins se sont révélées intéressées par ces fonctionnalités pour mesurer le taux de passage devant les têtes de gondoles, le taux de fréquentation pour optimiser les ouvertures de caisses, etc. Mais il semble que tous les potentiels d’exploitation de l’image ne soient pas encore bien perçus. Les applications dans ce domaine restent marginales pour le moment, mais se révèlent très prometteuses. »

À quand la 3D ?

La 3D est un phénomène difficile à ignorer en ce moment. Et pour cause, dans le cadre plus vaste de la réalité augmentée, les applications se multiplient : cinéma, télévision, jeux, livres, etc. De quoi donner du relief aux technologies de demain. Mais quel serait l’intérêt de la 3D en vidéosurveillance et comment serait-elle exploitée ? « Cette technologie constituera probablement un des prochains virages technologiques en vidéosurveillance, confie Arnaud Lannes. Toutefois, l’idée n’est pas de développer des caméras 3D. Il s’agira plutôt de créer une vision 3D à partir des images fournies par deux caméras distinctes (suivant le principe de la stéréoscopie). L’image 3D sera alors construite par un logiciel. En vidéosurveillance, la technologie 3D a de nombreux avantages, à commencer par la possibilité de décupler les capacités d’intelligence à la source. Une image en trois dimensions permettra de caractériser les objets et leur comportement avec encore plus de précision. C’est donc par ce biais qu’on améliorera la qualité de la détection et des algorithmes associés. Bosch y travaille en développement. Il faudra cependant attendre un peu pour voir des solutions opérationnelles sur le marché. »

« Une meilleure qualité d’image, c’est davantage de possibilités et de fonctionnalités »

Selon Amine Sadi, directeur de Milestone France, assurer l’intégrité des enregistrements est un enjeu majeur des solutions de gestion vidéo

« L’augmentation de la qualité de l’image favorise une augmentation des possibilités et des fonctionnalités. C’est une très haute valeur ajoutée pour les utilisateurs des systèmes de gestion vidéo. Bien sûr, traiter une image de qualité demande davantage de performances de traitement, notamment au niveau des bases de données et d’indexation de la vidéo. En effet, aujourd’hui, on stocke plus d’images, on enregistre plus vite du fait de l’augmentation des capacités de bande passante. Tout cela induit en parallèle de développer des fonctionnalités au niveau de la sécurisation des systèmes, mais aussi de l’accès aux bases de données. Aujourd’hui, les logiciels de gestion vidéo dignes de ce nom doivent permettre un enregistrement rapide, mais aussi des systèmes d’archivage automatisés. Ils doivent, par ailleurs, assurer l’intégrité de l’enregistrement des images lors de l’emploi de solutions de stockage embarqué dans les caméras, de plus en plus usitées. »

Gestion vidéo et archivage des données

La montée des images en qualité produit beaucoup d’avantages, mais aussi certaines contreparties, à commencer par le volume exponentiel des données stockées. Avec le développement de l’H.264, les performances de compression sont manifestes, mais malgré cela, le stockage des données reste une problématique importante et surtout coûteuse. Milestone y apporte une réponse innovante avec le principe d’archivage à plusieurs niveaux.

« Afin de minimiser les volumes stockés, explique Amine Sadi, il est utile de pouvoir agir sur la taille de l’image en fonction de l’ancienneté de l’enregistrement. Autrement dit, plus un enregistrement est ancien, plus son intérêt est réduit et moins il devrait prendre de place. L’archivage multiple permet d’agir sur les caractéristiques de l’image au détriment des détails contenus dans cette image. Il est possible de définir différents niveaux de résolutions et de fréquence d’image en fonction de l’ancienneté de l’enregistrement : une haute résolution et une forte fréquence d’image les dix premiers jours, de qualité moindre les dix jours suivants, et ainsi de suite. » Cette fonctionnalité est disponible sur la dernière version du logiciel X Protect Corporate 4.0, qui propose également la possibilité d’utiliser des signets pour marquer les vidéos en live, comme en enregistrement. Amine Sadi : « C’est la possibilité, nouvelle, d’attacher des commentaires à des séquences choisies avant transmission aux forces de l’ordre, par exemple. L’idée est de multiplier les outils de recherche pour réduire le temps passé à identifier un événement. C’est un axe de développement crucial, notamment dans le cas d’installations étendues. »

L’avenir, c’est l’ouverture…

Favoriser l’interopérabilité des systèmes, mais aussi l’intégration d’applications tierces, sont deux perspectives qu’on ne quitte pas de vue en vidéosurveillance. Et pour cause. Le succès d’initiatives comme Onvif ne se dément pas. « Les acteurs majeurs de la vidéosurveillance sont tous en train de développer des produits compatibles Onvif, confirme Sylvie Gauthier. L’adoption d’un protocole de communication commun simplifie également la tâche des fabricants. Alors qu’auparavant chaque fabricant devait intégrer les SDK de la concurrence pour accroître la compatibilité de ses produits, cette barrière est aujourd’hui en train de tomber. » Avec la mise sur le marché d’un kit de développement de nouvelle génération, MIP SDK 1.0, Milestone illustre pleinement son positionnement d’éditeur de solutions ouvertes. Ce puissant outil de développement associé à la plate-forme d’intégration Milestone permet, via la création de plug-ins, d’intégrer très simplement des applications tierces dans une application de gestion vidéo. « Un développeur de contrôle d’accès, d’analyse d’image, d’intrusion, toute application complémentaire de sécurité, pourra s’intégrer avec encore plus de simplicité dans toutes nos solutions logicielles », souligne Amine Sadi. Axis a également choisi de développer une stratégie de développement ouverte avec ACAP (Axis Camera Application Plateforme), une plate-forme logicielle permettant aux produits Axis de bénéficier d’applications tierces issues des développeurs du monde de la vidéo intelligente (Keeneo, Cognimatics, etc.). Cette plate-forme est accessible via un portail Internet. « En fournissant nos outils de développement à nos partenaires, ils ont la possibilité de développer des fonctionnalités nouvelles qui peuvent être installées dans nos caméras. Lancée il y a un an, cette plate-forme de développement compte aujourd’hui des dizaines d’applications : comptage de personnes, colis abandonnés, etc. »

Vers un service dématérialisé ?

Un service dématérialisé où les enregistrements sont stockés et gérés sur serveur distant : la vidéosurveillance ressemblera peut-être un jour à ça. Dans ce cas, la vidéosurveillance n’est pas conçue comme un système classique avec serveur et installation de logiciels sur PC, mais comme un service où l’enregistrement et la gestion sont centralisés à distance, par un prestataire de type opérateur de services informatiques. Le Cloud Computing, pour ne pas le nommer, suscite actuellement un vif intérêt dans une foule de domaines. Mais peut-on vraiment envisager des applications de sécurité basées sur ce modèle ? On peut déjà agir sur une installation de vidéosurveillance à distance, via des applications Web et/ou mobiles, mais elles supposent l’existence d’un serveur sur un site central et la réalisation d’enregistrements en local. Avec une application de type Cloud Computing, la question de la sécurisation des enregistrements se pose en premier lieu. « Dans le domaine de la sécurité, on cherche surtout à conserver les enregistrements sur site, rappelle Patrice Ferrant. Car la problématique d’un système de sécurité, c’est son intégrité. Aujourd’hui, pour exploiter une installation de vidéosurveillance, mieux vaut encore disposer d’un serveur à demeure, sécuriser en local, crypter les enregistrements. Quelles sont les garanties offertes par une architecture dématérialisée ? »

Ceci étant, indique Philippe Bénard, « virtualiser et externaliser un espace de stockage dans des serveurs distants, c’est renforcer la pérennité d’un système. Il y a un intérêt fort, lié notamment à la réduction des coûts. Avec un nombre de caméras réduit, on peut envisager ce type d’exploitation, en disposant d’un serveur avec des applications virtuelles, un espace de stockage partagé. » Mais il existe aussi une réglementation difficilement contournable : « Quand on parle de vidéosurveillance, rappelle Philippe Bénard, on ne peut pas faire abstraction d’un cadre légal assez fort en matière de traitement et de stockage des données. On peut se poser la question du bienfondé de la virtualisation de l’enregistrement et du stockage de flux vidéo, à plus forte raison pour des collectivités. Comment contrôler l’information à 100 % ? » Il y a également des contraintes techniques importantes, notamment de bande passante. On peut très bien imaginer de proposer un service de vidéosurveillance à un particulier. Il n’aurait pas à se soucier de la gestion des enregistrements ni de la maintenance de son installation. « Le problème est que la connexion Adsl d’un particulier n’offre pas de bonnes performances en upload, remarque Arnaud Lannes. Or, c’est l’upload qui est sollicité pour exploiter la vidéosurveillance. Au niveau des entreprises, on observe un développement, dans les pays nordiques notamment, de la notion de cybersurveillance. Il s’agit de sociétés qui commercialisent des installations de vidéosurveillance avec un service à distance. »