Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2016, S. 44 bis 45

Optimale technische Performance Das Plus an Sicherheit

Technik entwickelt sich permanent weiter – auch in der Videosicherheit. Die steigende Leistungsfähigkeit trägt auch zu mehr Sicherheit bei. Durch eine höhere Bildauflösung erhalten Nutzer mehr Detailinformationen und können Situationen besser einschätzen oder Personen besser identifizieren.

Bild: ktsdesign/Shutterstock.com
Steigende Leistungsfähigkeit trägt zu mehr Sicherheit bei. Doch die sich daraus ergebenden technischen Möglichkeiten müssen auch im System verankert und entsprechend gemanagt werden. (Bild: ktsdesign/Shutterstock.com)

Flüssige Streams liefern lückenlose Bilder ohne ablenkendes Ruckeln. Extrem schnelle Suchprozesse zeigen sekundenschnell die benötigten Speicherbilder. Der Bediener kann sich zu 100 Prozent auf seine originären Aufgaben konzentrieren.

Diese technischen Möglichkeiten müssen auch im System verankert und entsprechend gemanagt werden. Dabei sind folgende Faktoren zu berücksichtigen:

1. Effiziente Bandbreitennutzung – Datenstau verhindern

Das Bild an der Schranke wird herangezoomt, der danebenliegende Viewer zeigt im Überblick derselben Kamera an, was den Alarm ausgelöst hat. Wichtig ist jetzt, dass das System die vorhandene Bandbreite möglichst effizient nutzt. Hier empfiehlt sich der Einsatz ein eines dynamischen Stream-Managements: Es sorgt dafür, dass sich das System – im Hintergrund und automatisch – um die technischen Konsequenzen der Bedienhandlungen kümmert. Es optimiert die Übertragung von Bildgrößen im Netzwerk und verhindert so Datenstau.

Eine einfache Logik macht es deutlich: Nicht jedes Bild wird mit der maximalen Auflösung angezeigt, in der es die Kamera liefert oder liefern könnte. Deshalb muss es auch nicht mit maximaler Auflösung über das Netzwerk geschickt werden. Sondern eben genau in der Detailgenauigkeit, die der Bediener sehen will. Die Technik wählt den passenden Stream oder skaliert das Bild auf die geforderte Anzeigengröße herunter – in Echtzeit und ohne, dass der Benutzer dies wahrnimmt, das Netzwerk dagegen schon. Auch IT-Verantwortliche sind hierfür sehr dankbar. Übrigens: Bei Geutebrück heißt diese Technologie „Adaptive Stream Management“.

Bild: Geutebrück
Die „Dual Database Architecture“: Die proprietäre Bilddatenbank ist auf extrem hohen Durchsatz optimiert. (Bild: Geutebrück)

2. Hochleistung in der Bildverarbeitung – mit modernen Werkzeugen

Höhere Auflösungen, effizientere Kompressionsverfahren, flüssige Bilddarstellung oder komplexe Videoanalyseverfahren – die Anforderungen an die Performance in der Bildverarbeitung steigen permanent. Die hierzu eingesetzten Werkzeuge bestimmen daher maßgeblich die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems.

Ein modernes System sollte auf einer 64-Bit-Softwarearchitektur basieren und leistungsfähige Hardware nutzen. Besonders effizient ist der Einsatz der GPU-Beschleunigung, also der Graphics Processing Unit: Sie beschleunigt die Bildverarbeitung auf das Dreifache. Systeme, die so ausgestattet sind, können auch problemlos mit den neuen 4K Ultra HD Kameras umgehen und mehrere davon in Echtzeit auf einem Bedienrechner darstellen. Außerdem wird die CPU von den rechenintensiven Bildverarbeitungsaufgaben entlastet und hat nun mehr freie Rechenleistung für ihre eigentlichen Aufgaben wie Datenbank- oder Alarmmanagement. Ein wichtiges Kriterium bei der Systemauswahl ist daher die Erfüllung der Anforderungen in Bezug auf die Bildverarbeitungsleistung. Da die meisten Systeme wachsen, sollten die Anforderungen möglichst sogar übertroffen werden. Übrigens: Geutebrück Systeme nutzen grundsätzlich eine native 64-Bit-Architektur, moderne Intel-Prozessoren und haben eine GPU-Beschleunigung, die auf die besonderen Anforderungen in der Videosicherheit hin optimiert sind.

GPU-Beschleunigung
Bild: Geutebrück
Der Einsatz einer GPU-Beschleunigung ist besonders effizient. Er beschleunigt die Bildverarbeitung auf das Dreifache. (Bild: Geutebrück)
Die GPU, die Graphics Processing Unit, ist Teil einer jeden Prozessoreinheit moderner Rechner. Sie ist im Endeffekt ein eigenständiger Prozessor, der aber grundsätzlich mit jeder CPU-Einheit und auch auf Grafikkarten mitgeliefert wird. Er ist – wie der Name schon sagt – auf die Bearbeitung von Grafik- oder Bilddaten hin optimiert. Eine GPU hat besonders viele Rechenkerne, die rechenintensive Aufgaben parallel ausführen können. Außerdem wird sie oft durch zusätzliche, spezialisierte Hardware auf den Grafik-ICs (Imaging Control) ergänzt, die elementare Bildverarbeitungsaufgaben hocheffizient ausführt. So lassen sich Bilddaten viel schneller verarbeiten als mit der CPU (Central Processing Unit).
Die Herausforderung in der Nutzung dieser Prozessoren im Rahmen von Videosicherheits-Anwendungen liegt aber gerade in ihrer Optimierung: GPUs und die flankierende Hardware sind für die Standardanwendung in Rechnern optimiert: die Darstellung einzelner Videos auf einem Bildschirm, wie es beispielsweise bei Computerspielen der Fall ist. Die Nutzung für Videosicherheitssysteme setzt deshalb die Anpassung der zur Verfügung gestellten Werkzeuge durch spezialisierte Entwickler voraus. Daher ist die Technologie trotz ihres enormen Nutzens im Markt für Videosicherheit bisher noch wenig verbreitet.

3. Optimaler Speicherbildzugriff – durch intelligente Architektur

Quasi unverzichtbar für die Videosicherheit sind aufgezeichnete Bilder – ob für die Einschätzung einer Alarmsituation oder zur nachträglichen Recherche eines Vorfalls. Ist die Bilddatenbank unvollständig, kann dies schnell zu einem Problem führen.

Für die zuverlässige Bildaufzeichnung und den gleichzeitig schnellen Speicherbildzugriff ist eine starke Datenbank-Performance nötig. Sie erfordert vor allem einen hohen Schreib-/Lese-Durchsatz für die Bilddaten – meistens angegeben in Mbyte/s. Aber Achtung: Viele Hersteller geben diese Leistungsinformation für den Idealfall an, das heißt, wenn nur in die Datenbank geschrieben wird. Beim gleichzeitigen Zugriff auf gespeicherte Bilder (was in der Videoüberwachung Standard ist) und einer Rückwärtswiedergabe (die bei näherer Analyse eines Vorfalls häufig genutzt wird) bricht bei vielen Systemen die Performance massiv ein. Wichtig ist daher, dass vor allem die Datenbankarchitektur, aber auch die genutzte Speicherhardware auf die Anforderungen des Nutzers abgestimmt sind. Sie sind maßgeblich für den Datendurchsatz.

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Um die richtigen Bilddaten schnell und einfach zu finden, werden Suchkriterien (wie Datum, Uhrzeit oder Ereignisdaten) mit den Bilddaten abgelegt. Dazu muss die Speicherung dieser bildbegleitenden Metadaten auf eine schnelle Suche hin optimiert sein. Außerdem sind flexible Suchmöglichkeiten gefordert. Ideal unterstützt hierbei die standardisierte Abfragesprache SQL (Structured Query Language), die auch eine flexible Anbindung an Drittsysteme ermöglicht. Bei der Systemauswahl sind somit beide Leistungsmerkmale wichtig: ein hoher Datendurchsatz und schnelle, flexible Suchalgorithmen, zum Beispiel mittels SQL-Kompatibilität.

Übrigens: Geutebrücks Antwort auf diese Herausforderung heißt „Dual Database Architecture“. Die proprietäre Bilddatenbank ist auf extrem hohen Durchsatz optimiert. Parallel garantiert die separate SQL-basierte Metadatenbank eine hochflexible und schnelle Bildrecherche.

Katharina Geutebrück, Geschäftsführerin Geutebrück GmbH

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