proyecto
Desarrollo de un Sistema de Identificación y Seguimiento de Personas en Tiempo Real Basado en el Uso Intensivo de Tarjetas de Video
Registro en:
15COTE-46317
2015-46317-INNOVA_PRODUCCION
Autor
Juan Martinez F.
Metric Arts Spa
Pontificia Universidad Católica de Chile
Institución
Resumen
Desarrollar un Sistema Integrado de Identificación y Seguimiento de Personas para Ser Comercializado en Tiendas por Departamento Supermercados y Centros Comerciales. El Sistema Detectará el Rostro y los Rasgos Físicos de las Personas que Ingresen al Recinto Comercial los Cotejará con una Base de Datos Privada y Almacenará la Trayectoria de las Personas al Interior del Recinto. Estudio de las Especificaciones Técnicas Mínimas que Deberán Cumplir las Cámaras de Seguridad para Funcionar de Manera Correcta en el Sistema bajo Desarrollo. Desarrollo e Implementación de una Solución Informática que Permita Transferir y Almacenar los Datos de las Cámaras de Seguridad en un Servidor Local y en la Nube. Desarrollo de Modelos Matemáticos y Algoritmos Computacionales que Permitan Identificar a Personas de Manera Automática Eficiente y Confiable. Estudio y Análisis Estadístico de los Rasgos Físicos de las Personas que Puedan Ser de Interés en el Análisis Llevado a Cabo por el Sistema. Estudio y Modelamiento de las Trayectoria de las Personas al Interior del Recinto del Cliente. Se Definirán los Patrones de Comportamiento Normal Dependiendo del Contexto y se Identificarán Aquellas Personas que Presenten un Comportamiento Anómalo. La Solución Propuesta Consistirá en la Integración de Hardware ya Existente en el Mercado en la Investigación Científica en las Áreas de Procesamiento de Imágenes Métodos Estadísticos y Machine Learning y en el Desarrollo de Software y Librerías cuyo Objetivo Sea la Identificación Eficiente y Confiable de Personas. Se Propone Desarrollar un Sistema que Consista de Múltiples Cámaras de Seguridad Distribuidas Estratégicamente en un Recinto Comercial de una Solución de Red Local que Permita Transferir Grandes Volúmenes de Datos de un Servidor Local Equipado con un Sistema de Almacenamiento Raid y Tarjetas Gráficas de Alto Rendimiento y de un Software que Use la Capacidad de Cómputo del Servidor Local para Identificar en Tiempo Real a las Personas que Son Filmadas por las Cámaras de Seguridad. La Primera Actividad del Equipo Consistirá en Establecer los Requisitos Mínimos de las Cámaras de Seguridad que Funcionarán Correctamente con el Sistema y que Permitirán Alcanzar los Objetivos del Proyecto. Los Criterios a Considerar Son el Tipo de Cámara (análoga o Ip) el Tamaño y Sensibilidad del Ccd (2 Mp o 5 Mp) la Calidad Óptica y el Campo Visual del Lente. Se Encargará un Estudio de Mercado de las Cámaras de Seguridad que Pueden Ser Adquiridas en Chile y el Extranjero y se Identificarán Tres Segmentos de Mercado de Acuerdo a los Costos y Tecnología de las Cámaras de Seguridad. Los Segmentos Serán: bajo Intermedio y Profesional. La Asesoría Científica y Tecnológica de las Cámaras Será Encargada al Dr. Vincent Suc Miembro del Centro de Astroingeniería y Experto en la Fabricación y Empaquetamiento de Cámaras Profesionales. Los Requisitos Mínimos para Todas las Cámaras Serán Contar con Transmisión de Datos con Protocolo Ip y Ofrecer al Menos 15 Cuadros por Segundo. La Cámara de bajo Costo Deberá Contar con un Ccd de 2 Megapixels. La Opción Intermedia Deberá Contar con un Ccd de 3 Megapixels. La Cámara Profesional Deberá Contar con un Ccd de 5 Megapixels y un Lente Varifocal de Alta Calidad. La Segunda Actividad Consistirá en Adquirir un Par de Cámaras para Cada Segmento y Hacer Mediciones de Laboratorio de la Tasa de Transferencia de Datos y el Consumo de Energía de Cada una de Ellas. Se Diseñará y Armará una Solución de Red Basada en el Uso de Cables de Red Ethernet Alimentación de Energía de las Cámaras sobre Ethernet y un Switch Profesional Ethernet Gigabit de 8 Bocas. El Equipo de Investigación Medirá la Cantidad de Datos que Generará Cada Cámara del Proyecto en un Día Completo (24 Horas) y Determinará la Conveniencia de Usar un Formato de Compresión de Video (e. G. H. 264) por sobre Ningún Tipo de Compresión. Se Identificará el Tipo y Tamaño de Almacenamiento Necesario para Guardar el Video Filmado por un Mínimo de Tres Cámaras de Seguridad y un Máximo de Siete. El Prototipo del Sistema que Ofrecerá la Conexión de las Cámaras Ip la Transferencia de Datos en un Red Local y el Almacenamiento de los Datos en un Servidor Local Será Presentado al Término del Tercer Mes de Ejecución. Las Especificaciones Técnicas y las Capacidades de Computo Quedarán Registradas en un Documento Impreso. La Actividad Más Importante del Proyecto Será el Desarrollo del Software de Identificación y Seguimiento de Personas. En una Primera Etapa el Software Usará Solamente los Rostros de las Personas en una Segunda Etapa Incorporará Diversos Rasgos Físicos de las Personas y en una Tercera Etapa Permitirá Hacer un Seguimiento Espacial de las Personas al Interior del Recinto Comercial. El Diseño del Software Requerirá Incluir Expertos en el Procesamiento de Imágenes en el Análisis de Datos en Tiempo Real y en la Aplicación de Métodos de Machine Learning en el Contexto del Estudio de Características de las Personas. El Software Será Construido en Gran Parte Siguiendo una Arquitectura del Tipo Modular y Algunas Tareas Serán Construidas en Base al Uso de Pipelines. Los Desafíos Científicos y Tecnológicos en el Desarrollo del Sistema Planteado en este Proyecto Son Altos por lo cual Optaremos por el Uso de Módulos Independientes y Complementarios entre Sí. El Software y sus Módulos Serán Escritos con Código Abierto Tales como Python C++ y Cuda y Serán Desarrollados para Funcionar bajo el Sistema Operativo Linux. Las Tareas de bajo Nivel de Importancia y Cómputo Serán Desarrolladas en Python las Tareas Críticas y de Alto Rendimiento en Cpu Serán Desarrolladas en C++ y las Tareas Críticas y de Alto Rendimiento en Gpu Serán Desarrolladas en Cuda. El Uso de Tarjetas Gráficas de Alto Rendimiento Será un Pilar Fundamental del Sistema y es por ello que el Desarrollo en Cuda Será Importante. El Primer Módulo que Será Desarrollado es el de Análisis en Tiempo Real del Video la Detección Automática de Rostros y la Búsqueda de Estos Rostros en una Base de Datos Privada. El Análisis Será Ejecutado a Nivel de Cpu y Gpu Siendo este Último el Más Importante en la Detección Automática de Rostros. La Detección Automática de Rostros se Hará Usando Redes Neuronales Convolucionadas (convnet) una Base de Datos Pública de Rostros y Otro Privado que Será Construido Especialmente para este Proyecto. Serán Empleados los Lenguajes de Programación Python C++ y Cuda y las Librerías Públicas Opencv Caffe y Cudnn. Este Módulo Será Presentado al Término del Sexto Mes de Ejecución. El Segundo Módulo Será Diseñado para Reconocer Rasgos Físicos de las Personas y Contribuir a la Identificación de las Personas. Se Hará una Inspección Visual de los Videos Guardados por las Cámaras del Sistema se Identificarán los Rasgos Físicos de las Personas y se Hará una Análisis Estadístico de la Relevancia de los Rasgos Físicos en el Proceso de Identificación de las Personas. Se Identificarán los Tres Rasgos Físicos de Mayor Importancia se Etiquetarán en las Bases de Datos de Imágenes Públicas y Privadas y se Entrenarán los Modelos de Redes Neuronales. Este Módulo Será Presentado al Término del Octavo Mes de Ejecución. El Tercer Módulo Será Diseñado para Seguir Espacialmente a una Persona y Construir el Recorrido Completo al Interior de un Recinto Comercial. El Funcionamiento de este Módulo Estará Condicionado al Funcionamiento Correcto de los Dos Primeros Módulos. El Objetivo de este Módulo Será Crear un Registro de la Posición y el Tiempo Asociado al Movimiento de la Persona que Fue Identificada Exitosamente. Se Pedirá la Asesoría del Prof. Dr. Alvaro Soto del Departamento de Ciencias de la Computación de la Pontificia Universidad Católica de Chile Dada su Expertise en este Campo y la Investigación que Llevó a Cabo en su Proyecto Fondef D10i1054 (2010) Medición de Flujos y Densidades Espaciales de Clientes en Grandes Tiendas de Retail Usando Múltiples Cámaras de Video. Este Modulo Será Presentado al Término del Décimo Mes de Ejecución. Al Término del Décimo Mes de Ejecución el Equipo de Trabajo Contará con un Prototipo del Sistema de Identificación y Seguimiento de Personas Basado en el Uso Intensivo de Tarjetas de Video. El Prototipo Fun Corporación de Fomento de la Producción