Vergleich der Radar-Personenzähltechnologie mit Video-Personenzählern
Übersicht über mmWave-Personenzähl Radare und Videosensoren
Die Technologien zur Personenzählung werden ständig verbessert. Weltweit gibt es eine große Auswahl an unterschiedlichen Personenzählsystemen für alle Ansprüche, abhängig von den Wünschen und Bedürfnissen des Benutzers, dem Aufstellungsort (Straße, Raum, etc.), der Zählgenauigkeit, der Zähltechnologie, der Marke, etc. In fast allen Märkten sind jedoch die am weitesten verbreiteten Bildverarbeitungssysteme - diejenigen, die Bilder von integrierten oder externen Videokameras erfassen.
Die neuesten kamerabasierten Sensoren verfügen in der Regel über zwei Videokameras (3D-Vision), einen leistungsstarken Mikroprozessor für die Videobildverarbeitung und die Unterstützung von künstlicher Intelligenz, ein Linux-basiertes Betriebssystem, einen massiven Kühler und/oder einen Lüfter. Im Wesentlichen sind diese Sensoren leistungsstarke Rechenkombinatoren, die von der Decke über unseren Köpfen aufgehängt sind (in der Regel werden Videosensoren an der Decke montiert, um darunter vorbeigehende Personen zu zählen).
Doch was genau bringt die Entwickler dazu, die Auflösung der genutzten Videokameras ständig zu erhöhen, die Rechenleistung zu steigern, mehrere Videokameras einzusetzen und sogar Künstliche Intelligenz zu trainieren, um die gewonnenen Daten zu verarbeiten?
Was ist falsch mit Videokameras?
Das Personenzählen mit Videokameras ist eine sehr komplexe Aufgabe. Obwohl Bildverarbeitungsalgorithmen sehr fortschrittlich sind, sind auch sie nicht immer in der Lage, ein bewegtes Objekt zu erkennen. Tatsächlich ist es so, dass das Bild einer Videokamera oft schwer vorhersagbar ist. Der Sensor kann unter verschiedenen Bedingungen eingesetzt werden. Änderungen der Szenenbeleuchtung, Störungen, Hintergrund, etc.
Lassen wir uns drei wichtige Videotechnologien betrachten:
2D-Vision (Sensor hat eine Videokamera)
Der Vorteil dieser Technologie ist der relativ weite Blickwinkel auf die Szene (bis zu 90°), der es theoretisch erlaubt, Personen in einem relativ großen Bereich zu zählen. Für eine qualitativ hochwertige Zählung spielen hier die Beleuchtung der Szene und das Vorhandensein eines homogenen Hintergrunds die entscheidende Rolle. Dies sind die Hauptanforderungen, aufgrund derer es sehr oft nicht möglich ist, eine ausreichende Qualität der Objekterkennung zu erreichen. Bei der Verarbeitung eines flachen 2D-Bildes können die Algorithmen bei schlechter Beleuchtung, dem Auftreten von Schatten oder von heterogenem Hintergrund nicht effektiv funktionieren.
Einer der Hauptnachteile der Technologie ist, dass eine solche Zählung niemals anonym sein kann. Jede Videokamera kann, wenn die Entwickler dies wünschen, zur unbefugten Überwachung eingesetzt werden.
3D-Vision (Sensor hat zwei Videokameras)
Diese Technologie wurde entwickelt, um die Nachteile der 2D-Vision zu korrigieren. Die Anwesenheit von zwei Videokameras, die räumlich voneinander getrennt sind, lässt die Tiefe der Szene "sehen" und flache Objekte, wie z. B. Schatten, herausfiltern. Doch diese Technologie hat auch Nachteile. Algorithmen können nicht effektiv funktionieren, wenn es keinen Kontrast zwischen den Bildern von zwei Kameras gibt. Wenn z. B. die Farben des Objekts und des Hintergrunds ähnlich sind, wird es für den Sensor schwierig sein, ein solches Objekt zu erkennen. Außerdem funktioniert der 3D-Effekt nur in einem kurzen Abstand (1-2m vom Sensor), und das Sichtfeld des 3D-Sensors ist ziemlich eng und beträgt 45-60°. Daher beträgt der effektive Sichtbereich für den 3D-Sensor in der Regel nicht mehr als 2 x 2 Meter.
Für die 3D-Vision-Technologie ist es außerdem sehr wichtig, eine ausreichende Beleuchtung der Szene zu haben. Einige Hersteller statten ihre Sensoren mit einer IR-Beleuchtung aus, aber auch diese Lösung bringt einige Problemen mit sich:
- Im Infrarotlicht werden sowohl das Objekt als auch der Hintergrund in schwarz-weiß dargestellt.
- Dies bedeutet, dass es wahrscheinlicher ist, dass die verfolgten Objekte nicht genug Kontrast haben werden.
- Die Hintergrundbeleuchtung engt den Blickwinkel des Sensors weiter ein.
ToF-Kamera
Diese Technologie misst die Zeit, die der Laserstrahl benötigt, um vom Sensor zum Objekt und wieder zurück zu gelangen. Die Vorteile dieser Technologie sind die Unabhängigkeit von externer Beleuchtung sowie die Anonymität der Zählung. Leider hat die ToF-Kamera noch engeren Blickwinkel, der nicht mehr als 30-40° beträgt. Wenn ein solcher Sensor beispielsweise in einer Höhe von 3 Metern installiert wird, beträgt der effektive Sichtbereich weniger als 1,5 x 1,5 Meter.
Künstliche Intelligenz
In einem Versuch, die Nachteile von Videokameras zur Personenzählung auszugleichen, haben Entwickler begonnen, künstliche Intelligenz einzusetzen.
KI verbessert zwar die Qualität der Objekterkennung, erfordert aber den Einsatz von sehr leistungsstarken Mikroprozessoren. So ist die Verfolgung und Zählung von bewegenden Objekten mit Hilfe von Videokameras eine so komplexe Aufgabe, dass sie den Einsatz von ressourcenaufwändigen Technologien wie 3D Machine Vision oder Künstliche Intelligenz erfordert.
Die Anwendung dieser neuesten Technologien ermöglicht es, akzeptable Ergebnisse bei der Videosignalverarbeitung zu erzielen, führt aber zwangsläufig zu erhöhten Kosten des gesamten Systems. Schließlich ist der effektive Bereich, der von einem einzelnen Sensor abgedeckt wird, nicht groß. Gleichzeitig sind die Kosten für den Videosensor relativ hoch, da der Sensor leistungsstarke Mikroprozessoren und teure Videokameras enthält.
Die Vorteile des SensMax TAC-B Personenzählradarsensors
Dieser Sensor verwendet die mmWave-Radartechnologie. Dies ist eine der vielversprechendsten Technologien, die für die Personenzählung eingesetzt werden kann. Videokameras sind der Trend des letzten Jahrzehnts. Die Radartechnologie existierte viel früher als alle Videokameras und beginnt bereits im Jahr 1905, als das erste Radarpatent erteilt wurde.
Lange Zeit wurde diese Technologie nur vom Militär genutzt, um verschiedene Objekte wie fliegende Flugzeuge oder Schiffe zu verfolgen. Die Technologie wurde ständig verbessert, die Frequenz der emittierten Radiowellen erhöht und damit die Größe der Objekte, die von den Radiowellen erfasst werden können, wurde verringert.
Der Sensor SensMax TAC-B unterscheidet sich radikal von den oben beschriebenen Sensoren, vor allem durch seine zuverlässige Erkennung von beweglichen Objekten. Der Sensor hat eine Betriebsfrequenz von 60 GHz, wodurch Objekte mit einer Genauigkeit von bis zu 5 mm verfolgt werden können. Der Sensor sendet Funkwellen aus und fängt das von Objekten reflektierte Signal auf. Unbewegliche Objekte werden durch Ausnutzung des Dopplereffekts eliminiert. Im Gegensatz zum komplexen Videosignal, das viele Ressourcen für die Verarbeitung benötigt, liefert der Radarsensor klare Koordinaten der erkannten Objekte, ohne Rauschen oder Störsignale.
Der SensMax TAC-B Personenzählradarsensors ist völlig unempfindlich gegenüber Szenenbeleuchtung und schlechten Sichtverhältnissen (Nebel, Rauch, Staub, etc.), er kann Objekte auch durch Hindernisse wie Schilf oder Holzwände verfolgen. Außerdem ermöglicht der Sensor eine vollständig anonyme Personenzählung. Die mmWave-Technologie bietet einen riesigen Betrachtungswinkel von 120°. Der effektive Sichtbereich für den TAC-B-Sensor liegt zwischen 35 und 200 m2.
Die Installation des TAC-B-Sensors ist einfacher als die Installation einer Videokamera. Der Sensor wird an der Wand und nicht an der Decke montiert, was in den meisten Fällen viel bequemer ist.
SensMax TAC-B wurde ursprünglich für eine breite Palette von Projektanwendungen entwickelt. Bei der Entwicklung des SensMax TAC-B wurde viel Wert auf die Benutzeroberfläche gelegt, so dass jetzt Sensor-Funktionen zur Verfügung stehen, die bisher in ähnlichen Lösungen nicht verfügbar waren:
- Offenes MQTT-Protokoll ermöglicht die Integration des TAC-B-Sensors in jede Software.
- Die Telegram-API-Unterstützung ermöglicht es, tägliche Berichte und viele verschiedene Benachrichtigungen zu erhalten (verschiedene Trigger-Einstellungen sind für den Benutzer verfügbar).
Zum Schluss
Abschließend ist es wichtig, einige Tricks zu erwähnen, die von einigen Herstellern verwendet werden. Sehr oft begegnet der Anwender beim Kauf eines relativ preiswerten Sensors versteckten Gebühren. Anlagenhersteller bitten um regelmäßige Zahlungen für Software-Abonnements, Firmware-Upgrades usw. Der SensMax TAC-B Sensor ist ursprünglich für den Einsatz in unabhängigen und DIY-Projekten konzipiert. Der Sensor hat keine feste Verbindung zur SensMax-Software und es gibt keine versteckten Gebühren.
