Routes des Tamarins, Détection Automatique d'Incident

La Route des Tamarins

Sécurité des biens et des personnes

dans les tunnels

Etude et implémentation d’une videosurveillance routière avec DAI

Section de Brevet de Technicien Supérieur Lycée Roland Garros

Dossier Système & Pédagogique 2011 NIRLO YANN Page: 2 / 85

Sommaire

1. Introduction ................................................................................................................. 5

2. La route des Tamarins ................................................................................................ 6

2.1 Le fer à cheval de l’ouest ......................................................................................... 6

2.2 Prouesse technique ................................................................................................. 7

2.3 Une route créatrice d’emplois .................................................................................. 8

2.4 Respect de l’environnement .................................................................................... 8

2.5 Zoom sur la route des Tamarins .............................................................................. 9

3. La sécurité des biens et des personnes .................................................................... 10

3.1 Une étude concertée .............................................................................................. 10

3.2 A la Réunion le CRGT veille sur nous. .................................................................. 12

3.3 Les tunnels ............................................................................................................ 13

3.4 Décret d’exploitation .............................................................................................. 14

4. Des partenaires au service de la sécurité ................................................................. 16

4.1 Une nouvelle organisation du matériel et des hommes ......................................... 17

4.2 De nouvelles fonctionnalités sont proposées aux usagers .................................... 17

5. Etude fonctionnelle de la vidéosurveillance des tunnels .......................................... 18

5.1 Synoptique ............................................................................................................. 18

5.2 Schéma fonctionnel ............................................................................................... 19

6. Analyse des choix ..................................................................................................... 20

6.1 La règlementation .................................................................................................. 20

6.2 Les choix techniques ............................................................................................. 20

6.2.1 Equipements électriques installés .................................................................... 20

6.2.2 L’extension d’un réseau de fibre optique existant ............................................ 22

6.2.3 Le réseau ......................................................................................................... 24

6.2.4 La vidéosurveillance ........................................................................................ 27

6.2.5 MPEG4 ............................................................................................................ 28

6.2.6 Genaral purpose processor ............................................................................. 30

6.2.7 Digital signal processor .................................................................................... 31

6.2.8 Field Programmable Gate Array ...................................................................... 33

6.2.9 Mpeg4 embarqué temps réel ........................................................................... 34

6.2.10 La détection automatique d’incident .............................................................. 35

6.3 Conclusion ............................................................................................................. 36

7. préambule ................................................................................................................. 39

7.1 Présentation de systèmes de vidéosurveillance analogiques. ............................... 39




7.2 Schéma de montage d’un système de vidéosurveillance sur IP. ........................... 40

7.3 Outils nécessaires à la mise en place d’un système de vidéosurveillance sur IP. . 41

8. Caractéristiques techniques à prendre en compte .................................................... 43

8.1 La caméra IP : caractéristiques techniques ........................................................... 43

8.1.1 Types de capteurs ........................................................................................... 43

8.1.2 Compression vidéo .......................................................................................... 44

8.1.3 Résolutions vidéo ............................................................................................. 44

8.1.4 Luminosité........................................................................................................ 45

8.2 Les différents types de caméras IP ........................................................................ 46

8.2.1 Caméra Ethernet .............................................................................................. 46

8.2.2 Caméra Wifi ..................................................................................................... 47

8.2.3 Caméra Power Over Ethernet .......................................................................... 47

8.2.4 Caméra motorisée ........................................................................................... 48

8.2.5 Caméra avec détéction de mouvement ........................................................... 48

8.2.6 Caméra dôme .................................................................................................. 49

8.3 Installation des caméras IP .................................................................................... 49

8.3.1 Installation à l’extérieur .................................................................................... 49

8.3.2 Luminosité........................................................................................................ 50

8.4 Réseau filaire ......................................................................................................... 50

8.4.1 Normes de câblage .......................................................................................... 50

8.4.2 Bande passante ............................................................................................... 51

8.4.3 Distance ........................................................................................................... 51

8.4.4 Environnement ................................................................................................. 52

8.4.5 La Fibre optique, Records et perspectives ....................................................... 52

8.4.6 La fibre optique à domicile ............................................................................... 53

8.4.7 L'atténuation du signal sur la fibre ................................................................... 54

8.4.8 La fibre ............................................................................................................. 56

8.4.9 Câbles à fibres optiques .................................................................................. 57

8.5 Réseaux Wifi .......................................................................................................... 58

8.6 Outils de supervision .............................................................................................. 59

8.6.1 Logiciel de supervision Vilar Multi-View ........................................................... 61

9. Droit et videosurveillance .......................................................................................... 63

9.1 Loi à respecter dans toutes les configurations ....................................................... 63

9.2 Lieu public et lieu privé .......................................................................................... 63




9.3 Démarches à suivre pour la mise en place de la vidéosurveillance dans les lieux publics. ............................................................................................................................ 63

9.4 Démarches à suivre pour la mise en place dans les lieux privés ........................... 64

9.5 Démarches pour les lieux privés ouverts au public ................................................ 64

9.6 Les enregistrements .............................................................................................. 65

9.7 Risques encourus en cas de non respect de la loi ................................................. 65

9.8 Résumé des déclarations et procédure à effectuer................................................ 65

10. Potentialité des Travaux pratiques : ......................................................................... 66

11. Travaux pratiques série 1 : ....................................................................................... 67

12. Le traitement vidéo et la détection d’objet avec le logiciel Processing. ..................... 75

12.1 Processing, l’outil de prototypage rapide ............................................................ 75

12.2 Les fonctionalités de traitement vidéo de Processing ......................................... 75

13. Travaux pratiques série 2: ........................................................................................ 76

14. Recette du dossier .................................................................................................... 85




Présentation du système

1. INTRODUCTION

Le choix de la route des tamarins comme support de projet pédagogique pour les étudiants de Brevet de Technicien Supérieur de l'académie de l'île de la Réunion s'impose à nous comme une évidence car cette réalisation est un fleuron pluri-technologique dont toute la population réunionnaise a suivi la genèse. Des débats passionnés ont parcouru l'île depuis le premier coup de pelle jusqu'à ce jour sa livraison faite, la route fait partie intégrante de notre patrimoine, du patrimoine de nos jeunes en formation.

La sécurité sur la route est une démarche qui nous concerne tous et des solutions techniques existent pour aider à la lutte contre ce fléau actuel de l'humanité, les accidents de la route. Les tunnels sont des points névralgiques de cette lutte et réaliser un projet tourné vers la sécurité des biens et des personnes participe aussi à la prévention auprès des jeunes étudiants.




2. LA ROUTE DES TAMARINS

2.1 Le fer à cheval de l’ouest

Par son emprise sur l’île la route à un aspect de fer à cheval cerclant l’ouest de l’île

La route des Tamarins s’inscrit dans le cadre de la politique des grands travaux initiée par la Région Réunion. Cette route revêt un caractère exceptionnel de par son envergure et les prouesses techniques et ensuite parce qu’elle constitue un choix d’aménagement fondamental.




La route des Tamarins se trouve à mi-hauteur et permet un aménagement plus équilibré de l’île, dans le respect de l’environnement.

Ce chantier a été une réussite exemplaire partagée par tous les Réunionnais. Cette route a été financée sur fonds propres de la Région à hauteur de 85% et le reste par l’Europe.

Elle comporte un tracé unique de Saint-Paul à l’Etang-Salé et s’étend sur 33,7 km. Ce fut un chantier exceptionnel de par ses nombreux ouvrages (4 ouvrages d’art exceptionnels, 23 ponts non courants sur un total de 120 ponts, 1 tunnel et 2 tranchées couvertes).

2.2 Prouesse technique

On récence 4 ouvrages d’arts exceptionnels, à savoir le Viaduc de Saint-Paul, long de 756 mètres, en forme de S. A cela s’ajoutent le pont de Trois-Bassins, le pont de la Grande Ravine et le pont de la ravine Fontaine.

Cette route franchit également 23 ponts courants sur un total de 120 ponts. Ces ponts franchissent des ravines de profils différents en forme de U ou en forme de V comme le viaduc de Fleurimont.

On trouve sur cette route également un tunnel et 2 tranchées couvertes. La tranchée couverte de la falaise du Cap La Houssaye et celui de piton Bois de Nèfles. Quant au




tunnel du Cap La Houssaye, il est le premier tunnel routier creusé à La Réunion depuis des années.

2.3 Une route créatrice d’emplois

En termes d’emplois, un programme de formation a été mis en place par la Région en liaison avec l’ANPE, le CCIR, la Chambre de Métiers, l’IUT de génie civil, le RSMA ou encore de FRBTP. Le but de ce programme a été d’insérer au maximum les demandeurs d’emploi locaux. Ainsi cette route a permis la création de 1.500 emplois directs et 1.500 emplois indirects, soit au total près de 3.000 emplois. (Voir graphique “Les emplois directs et indirects dans le BTP”). Ce qui a eu pour conséquence une augmentation du nombre d’emplois dans le secteur du BTP entre 2004 et 2005, date du début des travaux. L’activité des travaux publics a triplé sur l’île.

A côté des emplois dans le secteur du BTP, la route des Tamarins a également permis une création importante d’activités et d’emplois dans les domaines de l’alimentation, du logement, des loisirs, des transports… tout comme dans la fabrication des fournitures du chantier.

2.4 Respect de l’environnement

Au niveau environnemental, outre le fait que la route ait été conçue en route paysage, elle dispose d’un réseau d’assainissement et de drainage entièrement sécurisé contre la pollution. Les ouvrages hydrauliques de rétablissement des écoulements naturels et les bassins de décantation et de retenue s’intègrent dans la typologie des sites.

Egalement, 675.000 jeunes plants, 100.000 plants arbustifs et 3.700 bosquets de tamarins pré-cultivés et replantés ont été sélectionnés et mis en pépinière pour la végétalisation des talus et des emprises de la route.

La route des Tamarins répond à trois préoccupations majeures du Conseil régional, à savoir :

- La fluidité du trafic et la croissance des déplacements, - L’aménagement du territoire, - Le développement durable. - La route anticipe sur une route de moyenne altitude tout autour de l’île. Elle va

jouer un rôle structurant dans l’aménagement du territoire, notamment à mi-hauteur.




2.5 Zoom sur la route des Tamarins

Longueur du tracé : 33,7 km

Villes desservies : Saint-Paul, Trois-Bassins, Saint-Leu, Les Avirons

Routes express : une route express est une route libre d’accès dont la vitesse est généralement limitée à 110 hm/h.

Echangeur et villes desservies : 9 échangeurs routiers permettent de desservir 5 villes : Saint-Paul, Saint-Leu, Trois-Bassins, Les Avirons et Etang-Salé.

Deux sens de circulation séparés par un terre-plein :

(2x2+1) de Saint-Paul à la RD10 (route du Théâtre), une voie réservée aux véhicule lents, 2x2 voies de la RD10 à Etang-Salé.

Nombre de véhicules attendus : 40.000 à 69.000 véhicules/jour en 2015, soit entre 14 et 25 millions de véhicules par an.

Sécurité : 2 centres d’entretien et d’intervention. A chaque entrée et sortie des tunnels, il est prévu une niche de sécurité équipée d’un réseau d’appel d’urgence et d’extincteurs. Autonomie des systèmes d’éclairage dans les tunnels, vidéo surveillance…




3. LA SECURITE DES BIENS ET DES PERSONNES

3.1 Une étude concertée

Les caractéristiques topographiques, géologiques et climatiques de l’île de La Réunion, son urbanisation, son taux de motorisation élevé, la croissance continue du trafic et les limites du maillage routier en font le lieu de nombreuses congestions récurrentes et perturbations de toutes sortes.

Dans le cadre de la politique globale d’exploitation des routes, la Direction Départementale de l’Équipement a décidé d’installer des équipements d’exploitation sur l’ensemble des sites sensibles de l’île et de réhabiliter le centre régional d’information sur la circulation routière.

Les enjeux techniques et financiers étant les suivants :

capacité du système à recueillir, élaborer et diffuser une information multimodale

sur les déplacements sur l’ensemble du réseau structurant de l’île, maîtrise des coûts d’investissement et de maintenance sur 3 ans, optimisation des coûts d’exploitation, en particulier en télécommunications.




Pour répondre à l’appel d’offre du Maître d’ouvrage : DDE 974, les sociétés ISIS et SETEC ITS ont allié leurs compétences et leurs connaissances des routes de La Réunion et plus particulièrement de la gestion du trafic routier pour répondre solidairement.

Pour la sécurité du trafic et des informations, IFOTEC a été choisie pour fournir les équipements de déports sur fibres optiques vidéo et Ethernet avec supervision.




3.2 A la Réunion le CRGT veille sur nous.

Une signalisation dynamique d’alerte et d’information aux usagers, de la vidéosurveillance, données de trafic, tous les équipements installés tout au long des 33,7 km de la route des Tamarins sont gérés depuis le Centre Réunionnais de Gestion du Trafic (CRGT) situé à Saint-Denis.




3.3 Les tunnels

Les tunnels sont probablement les environnements routiers les plus dangereux. Un accident de la circulation peut rapidement se transformer en une véritable catastrophe : des personnes prises au piège dans un tunnel avec aucune chance de pouvoir s’enfuir ! De plus en plus de directeurs des transports sont désormais convaincus que les investissements en matière de gestion des incidents sont absolument nécessaires. Comme ils le savent pertinemment, une gestion efficace des incidents peut sauver des vies !

La route des Tamarins possède1 tunnel, 2 tranchées couvertes ;

La tranchée couverte de la falaise du cap La Houssaye : elle démarre 30 m sous la crête de la falaise, mesure 200 m de long et débouche sur la Savane.

Le tunnel du cap La Houssaye est formé de deux tubes : 292,50 m de long pour le tube ouest et 320 m pour le tube est. Il fait suite au viaduc de Fleurimont. Il est le premier tunnel routier creusé à La Réunion depuis des années.

La tranchée couverte de piton Bois-de-Nèfles fait 220 m de long et traverse le quartier de Bois-de-Nèfles.




3.4 Décret d’exploitation

La sécurité n’étant pas un vain mot, voici le décret autorisant l’exploitation d’un tunnel :




et les recommandations faites alors…




4. DES PARTENAIRES AU SERVICE DE LA SECURITE

Le Conseil Régional de la Réunion a confié à un groupement d’entreprises CENERGI/SPIE Sud-Est/Bourbon lumière/Enfrasys la réalisation des équipements électriques courants forts et courants faibles des ouvrages souterrains de la Route des Tamarins construction à l’ouest de l’île, entre Saint-Paul et l’Etang Salé.

Trois ouvrages ont été concernés :

la tranchée couverte de Saint-Paul, la tranchée couverte de Piton Saint-Leu, le tunnel de La Houssaye.

L’équipement de ces ouvrages comprend notamment les équipements suivants :

les 3 locaux techniques (HT, BT, onduleur, tableaux électriques), les tirages de câbles (83 000 m), la GTC comportant 6 automates redondants et une supervision, la vidéo (14 caméras), le réseau d’appel d’urgence (14 bornes RAU), l’éclairage (1450 appareils), le réseau d’incendie (8 bornes incendie, un surpresseur 60 m3/h, 2 réservoirs de

120m3), la métallerie et la peinture des piédroits (6 500 m2).

Le montant global du contrat est de 6,5 millions d’euros, et la part de SPIE Sud-Est s’élève à 1,162 millions d’euros.

Le délai de réalisation a été de 17 mois, le démarrage ayant eu lieu en mai 2008.

La société TRAFICON et son système intelligent de Détection Automatique d’Incidents ont été choisis pour équiper ce tunnel.

Neuf modules VIP-T ont été installés en juin 2008 et sont désormais totalement opérationnels. Ils détectent les véhicules à l’arrêt, les véhicules lents, les véhicules circulant à contre-sens et la fumée dans le tunnel. La rapidité de la détection et le feed-back visuel direct en temps réel dont bénéficie la salle de contrôle permettent à l’opérateur de prendre efficacement toutes les mesures nécessaires en cas d’accident.




4.1 Une nouvelle organisation du matériel et des hommes

Quels changements sur le Centre Réunionnais de Gestion du Trafic ont entrainé l’ouverture de la route des Tamarins?

Cela a augmenté considérablement le nombre d’équipements à gérer. Au total à la mise en service, cela correspond à plus d’une cinquantaine de PMV, plus de 110 caméras, 12 Panneaux d’information aux accès (PIA) et une trentaine de stations de comptage.

C’est 33,7 km de route à 2x2 et 2x3 voies avec 9 échangeurs, 4 ouvrages d’art exceptionnels, 2 tranchées couvertes et un tunnel en plus à surveiller. Il a fallu donc réorganiser la salle contrôle commande en modifiant le mur d’images avec une redistribution des remontées vidéo et une augmentation des moniteurs dédiés à la surveillance.

Il a fallu également doublé le poste des pupitreurs les jours ouvrés pour assurer la surveillance du réseau et la gestion des événements.

Opérationnel depuis 2004, le logiciel de gestion de trafic Maloïa a lui aussi évolué pour intégrer les nouveaux équipements (22 PMV, 12 PIA, 45 caméras, 15 stations de comptage).

Bien que tout reste centralisé au Barachois (Saint Denis Nord de l’île), les deux centres d’entretien et d’intervention de la route des Tamarins situés à l’Éperon et au Portail ont été eux aussi équipés d’écrans de contrôle. Leurs agents ainsi que les nouveaux opérateurs ont bénéficié d’une journée de formation sur l’exploitation des tunnels avec une présentation des différents plans d’exploitation d’intervention et de sécurité qui ont été élaborés.

Il faut en effet être particulièrement vigilant au niveau du tunnel et des deux tranchées couvertes.

4.2 De nouvelles fonctionnalités sont proposées aux usagers




5. ETUDE FONCTIONNELLE DE LA VIDEOSURVEILLANCE DES TUNNELS

5.1 Synoptique

Réseau

Section de

Dossier S

5.2 S

Etude et i

e Brevet d

Système &

chéma fon

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6. ANALYSE DES CHOIX

6.1 La règlementation

La validation normative est réalisée par le préfet après le travail de la commission départementale sur les différents avis techniques.

6.2 Les choix techniques

6.2.1 Equipements électriques installés

L’énergie consommée peut être aussi de nature électrique. Une route express comme celle-ci est un système qui requiert beaucoup d’électricité pour approvisionner l’ensemble des installations prévues comme l’éclairage, les systèmes vidéo, les panneaux lumineux…

Il est possible de diviser la route en deux. La première partie est composée par la section courante et la seconde par les tunnels et tranchées couverts, qui sont du point de vue installation électrique relativement différents.

Sur les sections courantes, les équipements sont :

Caméras vidéo pour la vidéosurveillance afin de suivre et d’étudier l’évolution du

trafic Panneaux à message variable Les capteurs SIREDO qui ont pour but de comptabiliser le nombre de voitures et

de réaliser des statistiques Panneaux dynamiques Eclairage seulement pour les caissons de la partie inférieure du viaduc de St Paul 2 centres d’exploitation

Pour la seconde partie, nous pouvons répertorier trois tunnels:

Tranchée couverte de St Paul, 150 mètres Tranchée couverte de St Leu, 220 mètres Tunnel au Cap La Houssaye, 350 mètres

Dans les tunnels, les équipements sont :

Eclairage (pour le jour et la nuit) Equipements de sécurité- Locaux techniques




Caméras vidéo

Toutes les données sont répertoriées dans le tableau suivant.

*: l’éclairage est plus important la journée que la nuit dans les tunnels pour éviter une soudaine chute de luminosité à l’entrée du tunnel

Comme on peut le voir l’éclairage représente la plus grande part des consommations

(plus de 70% de la puissance installée).

.




6.2.2 L’extension d’un réseau de fibre optique existant

Reliant jusque-là les locaux techniques de la route du Littoral au CRGT à Saint-Denis, il a été prolongé et étoffé. Au total, quelque 60km de fibres optiques ont été mis en place.

La documentation IFOTEC donne :

Pour rallier la ville de l’Etang Salé à la ville de Saint Denis 60 km de fibre optique ont été nécessaires. Le choix d’une longueur d’onde pour l’émission est entre 1310 nm et 1550 nm avec une fibre monomode 9 µm de diamètre du cœur de la fibre et 125 µm pour la gaine autour. Le choix a porté sur 1310 car cela représente un minimum dans la courbe d’atténuation soit 0,35 dB/Km.

Pour 60 km cela fait une atténuation de 21 dB ce qui ajouté aux pertes de connections par épissure (0,15 dB max), et connecteur (0,5 dB typique) reste inférieur au 70 dB disponible en budget optique du matériel.

Pour être dans cette longueur d’onde la diode de l’émetteur est réalisée avec les semiconducteurs suivants : Ga In As P




Les photodiodes réceptrices à avalanche se doivent d’avoir une sensibilité bien meilleur que – 45 dBm.

En plus de réaliser une sureté de fonctionnement avec la redondance, le produit installé permet de doubler le débit en fonctionnement normal.




6.2.3 Le réseau

Le service aux usagers se fait par un portail général au travers de l’adresse :

Les différentes caméras pour l’usager s’obtiennent par l’intermédiaire des ports à cette adresse comme le montre le code suivant pour la caméra de Saint Leu :

<title>webcam_zoom</title>

<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=iso-8859-1">

<style type="text/css">



</style></head>

<body leftmargin="0" topmargin="0" marginwidth="0" marginheight="0">

<p align="center">



<span class="Style1">CAMERA DRR</span> : ROUTE DES TAMARINS - <span class="Style3">AU NIVEAU DE SAINT LEU</span></p>

<div align="center">

<table width="600" height="600" border="0" align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" id="Tableau_01">

<tr>

<td colspan="4">

<img src="../images/zoomdrr_01.jpg" width="600" height="14" alt=""></td>

</tr>

<tr>

<td rowspan="3">


<td colspan="2"><img name=photo width="573" height="487" border="0">

<script language="JavaScript">

var nom = "http://" + "81.252.80.41:2077" + "/snap.jpg?JpegSize=XL";

var temp = new Image();

temp.src = nom;

document['photo'].src = temp.src;

function affichage() {

if (temp.complete) {

document['photo'].src = temp.src;

temp = new Image();

temp.src = nom + new

Date().getTime();

}

}

setInterval("affichage()", 1200);

</script></td>

<td rowspan="3">


</tr>

<tr>

<td colspan="2">


</tr>

<tr>

<td>


<td>

<a href="http://www.regionreunion.com/" target="_blank"><img src="../images/zoomdrr_07.jpg" alt="" width="286" height="29" border="0"></a></td>

</tr>

</table>

<SCRIPT type=text/javascript>

var newimg = new Image();

var img = document.getElementById("img");

var i = 0;

var delay = 3000; // delai en ms avant actualisation de l'image, par défaut 30s

function ImageLoaded()

{

if (newimg.complete)

{

img.src = newimg.src;

LoadImage();

}

setTimeout("ImageLoaded()", delay);

}

function LoadImage()

{

newimg.src = img.src + "?t=" + (i++);

}

LoadImage();

ImageLoaded();

</SCRIPT>



</div>

</body>

</html>




Chaque caméra serveur est mise à disposition par le biais de ports à une adresse unique alors qu’elles ont leur propre IP sur le réseau local. Les caméras des tunnels ne sont pas mis à disposition des usagers leur fonction est propre à la salle de commande et aux centres d’intervention.

Les caméras de détection d’incident sont fixes alors que les autres le long de voies sont motorisées.

6.2.4 La vidéosurveillance

Le Centre Régional de la Gestion du Trafic (CRGT) est un service de la DRR (Direction Régionale des Routes) qui a pour but de surveiller et de gérer tout le réseau routier de la Réunion. En ce qui concerne la Route des Tamarins, 45 caméras ont été installées sur les 33 kilomètres de bitume de cette nouvelle voie rapide.

Au total, 45 caméras de surveillance sont opérationnelles 24 heures sur 24, tout au long de la Route des Tamarins avec 14 caméras fixes pour les tunnels.

Concernant la charge des systèmes de traitement, les applications de type contrôle possèdent une forte réactivité à l'environnement, un temps réel strict, et une charge moyenne. Les applications plutôt de type service ou multimédia au contraire ont plutôt une réactivité moyenne ou faible, un temps réel souple mais une charge importante. L'introduction de la vidéo dans le multimédia vient changer cette donne : si la réactivité du système reste limitée, et que le temps de réponse (latence) n'est pas forcément critique, en revanche les images doivent être traitées à un débit moyen (cadence) qui doit être ici de 30 images par seconde pour du temps réel au sens cadence vidéo du terme. C'est pour cette raison que le décodage, et surtout le codage de la vidéo, est aujourd'hui l'un des enjeux majeurs du domaine de l'embarqué.

Le format vidéo pour l’industrie CIF (Common Intermediate Format) non compressé est 352 pixels par 288 pixels en 15 images, 2CIF donne 30 images par secondes.

Cela donne avec un codage du pixel sur 10 bits, pour un signal RVB brut un débit pour une caméra de :

Débit = 30*10*3*352*288 soit 91 238 400 bits/s

Pour 14 caméras nous dépassons de très loin les 100 Mbits/s du réseau Ethernet qui devient goulet d’étranglement par rapport à la fibre optique. D’autres problématiques se




posent aussi telles que débits nets d’information vidéo, longueur des connexions et tous les défauts du cuivre sur longue distance.

La compression est UNE nécessité, sachant que nous devons travailler avec des cameras au format PAL 720x576 pixels.

Le choix de la solution VIP-T de Traficon comporte des DSP (DSP digital signal processor), puissants permettent aux divers algorithmes (tracking, mouvement, suppression des ombres, etc.) de cohabiter simultanément sur une même carte de traitement. Ce système de détection vidéo est d’une fiabilité sans précédent fournissant également un taux de fausses alertes acceptable à l’exploitant. De plus La carte VIP-T fournit 30 images/sec en MPEG4.

Selon le fabricant « Cet outil rend le produit très performant pour l’analyse des évènements. », qu’en est-il réellement.

6.2.5 MPEG4

La norme MPEG-4 propose une solution radicalement différente pour le codage des vidéos afin de satisfaire à tous ses besoins dans les différentes applications qu’elle propose. Les scènes audiovisuelles sont ainsi composées de plusieurs objets médias hiérarchisés. Ainsi, dans l'arborescence de cette hiérarchie, on trouve:

Des images fixes (background). Des objets vidéo (objets en mouvement sans background). Des objets audio (la voix associée à l'objet en mouvement).

MPEG-4 définit donc précisément la manière de décrire une scène.

Les outils servant à représenter les objets visuels naturels avec MPEG-4 proviennent d'une technologie standardisée permettant le stockage, la transmission et la manipulation de toutes les données de manière simple et efficace. Ces outils sont capables également de décoder et représenter les images ou les vidéos contenues dans des VO (Video Object) et de les associer à d'autres AVO (Audio-Video Object) pour créer une scène. Pour atteindre ce but et éviter d'avoir une multitude d'applications non conventionnées qui effectueraient quelques-unes de ces fonctions, MPEG-4 propose des solutions et des algorithmes, regroupant la plupart des fonctionnalités demandées par MPEG-4 comme pour :

La compression des images et des vidéos. La compression des textures mapping pour les maillages 2D et 3D. La compression des maillages 2D implicites. La compression des champs d'animation géométrique des maillages.




L'accès aléatoire de tous types de VO. L'extension des fonctionnalités de manipulation des images et des séquences

vidéo. Le codage des vidéos et des images basé sur le contenu. Le re-dimensionnement des objets basé sur le contenu. Le re-dimensionnement spatial, temporel et qualitatif. La robustesse et la résistance aux erreurs quel que soit l'environnement.

Toutes ces solutions sont fournies dans la partie visuelle de la norme MPEG-4.

Le codage des formes en "niveaux de gris" ou en "transparence". Une carte "alpha" définit la transparence d'un objet, qui n'est pas nécessairement uniforme. Des cartes de transparence multi-niveaux sont fréquemment utilisées pour superposer les différents "calques" des séquences d'images. D'autres applications bénéficiant des cartes binaires de transparence sont les représentations d'images basées sur le contenu pour les images des bases de données, des jeux interactifs, la surveillance et l'animation. Des techniques efficaces sont prévues, permettant un codage efficace aussi bien en niveaux de gris qu'en transparence. Une carte de transparence binaire définit si un pixel appartient ou non à un objet. Une carte des niveaux de gris définit la transparence exacte de chaque pixel.

L'illustration ci-dessous montre la structure du flux élémentaire vidéo. L'unité fondamentale de l'information d'image est le bloc DCT qui représente un réseau de 8 x 8 pixels pouvant être Y, Cr ou Cb. La composante continue est d'abord émise avec une précision supérieure à celle des autres coefficients. Viennent ensuite les autres coefficients et le code de fin de bloc (EOB, end of bloc). Les blocs sont groupés en macroblocs qui constituent l'unité fondamentale d'une image et qui peuvent faire l'objet de la compensation de mouvement. Chaque macrobloc comporte, dans son en-tête, un vecteur de mouvement bi-dimensionnel.

Les possibilités sont de réaliser ces traitements par des processeurs dédiés au traitement du signal par des composants électroniques programmables (FPGA Field Programmable Gate Array), ou directement par le processeur d'un PC traditionnel.




6.2.6 Genaral purpose processor

Un GPP est un processeur d'usage général dont l'image est souvent associée à celle de l'ordinateur personnel (PC). Cette association, si elle reste vraie, n'est pas celle occupant la plus grande part de marché. Ainsi environ 90% des processeurs se trouvent aujourd'hui dans des systèmes embarqués. De tels processeurs sont différents du PC en effet. D'abord de concept CISC (Complex Instruction Set Computer), ils ont subi au cours des années une « cure d'amincissement » afin d'arriver à des architectures RISC (Reduced Instruction Set Computer) dans lesquelles instructions et modes d'adressage complexes étaient bannis afin de permettre notamment d'avoir des compilateurs fournissant de bonnes performances.

Toutes ces architectures mettent en œuvre le classique cycle VON NEUMANN (lecture de l'instruction, décodage de celle-ci, exécution, stockage des résultats produits et on passe à l'instruction suivante). Si ce modèle de base n'a guère évolué ces 30 dernières années, de nombreuses améliorations visant quasiment toutes un accroissement des performances ont été apportées.

L'intégration du pipeline en permettant de faire chevaucher simultanément plusieurs instructions à des étapes diverses du cycle VON NEUMANN a ramené ce nombre à théoriquement un cycle quelques soit l'instruction. L'accroissement de la profondeur du pipeline (appelé encore super pipeline) a permis d'atteindre des fréquences de fonctionnement dépassant le Giga Hertz (Pentium 4 d'INTEL cadencé à 4Ghz). Classiquement ce nombre d'étages, qu'on appelle aussi la profondeur du pipeline, est de l'ordre de 10 voire plus pour certaines instructions.

Afin d'outrepasser cette barrière (une instruction par cycle), l'approche super scalaire en rajoutant des unités fonctionnelles (par exemple une deuxième unité de calcul sur les entiers, une unité de calcul flottant, des générateurs d'adresse,. . .) permet de lancer plusieurs instructions à chaque cycle, et sous réserve qu'il n'y ait pas de dépendance entre ces instructions, d'obtenir plusieurs résultats à chaque cycle. Ainsi, un super scalaire d'ordre 2 avec 2 UAL permettra de faire 2 calculs sur des nombres entiers à chaque cycle. Cette évolution a été accompagnée par l'introduction de jeux d'instructions complémentaires permettant d'adresser des unités fonctionnelles spécialisées.

Ainsi INTEL (puis d'autres) il y a quelques années a rajouté des instructions multimédia ou intrinsèques (MMX) permettant de tirer pleinement parti de son architecture Pentium MMX.

Partant du constat que généralement le matériel est sous utilisé quand il exécute un seul flot d'instructions, l'hyper-threading consiste à émuler plusieurs processeurs logiques (chacun exécutant un lot d'instructions) sur un même processeur physique

(par exemple l'INTEL Xeon).

Cet accroissement des performances a fait surgir de nouveaux problèmes. Les performances sont limitées par celle de l'étage du pipeline dont le temps de traversée est le plus long. On tombe ainsi sur le classique problème du goulot d'étranglement. Dans les processeurs, c'est l'étage d'accès à la mémoire qui constitue ce goulot. Pour en limiter l'impact les constructeurs ont très tôt mis en œuvre le principe du cache avec des mécanismes permettant d'assurer le va-et-vient des données entre mémoire et cache. Ces caches se sont ensuite hiérarchisés en des mémoires cache de premier niveau (quelques kilo-octets), de second niveau (quelques centaines de kilo-octets). La taille et la gestion de ces caches se sont également améliorées (organisation associative du cache).




On peut noter que l'approche VLIW (Very Large Instruction Word), présente également dans les GPP, est un retour au concept RISC original, élargi à l'approche superscalaire en étendant celle-ci (plus d'unités fonctionnelles). On garde la possibilité d'exécuter concurremment plusieurs instructions, mais l'électronique de gestion des aléas est enlevée, et leur gestion est confiée au compilateur. Des processeurs RISC relativement conventionnels sont également commercialisés sous forme d'IP (Intellectual Property) :

ARM, NIOS, PowerPC. Associés bien souvent à des DSP, ils se retrouvent intégrés

dans des SOC (System On Chip) pour des applications embarquées : multimédia, automobile. Ils ont alors en charge le contrôle du système. Là aussi, on peut constater la tendance vers l'augmentation du parallélisme

6.2.7 Digital signal processor

Un DSP (Digital Signal Processor) est un composant électronique programmable de type processeur. Il est utilisé dans bon nombre de domaines d'application qui nécessitent l'utilisation de filtres numériques ou adaptatifs, des FFTs (Fast Fourrier Transform), dans l'instrumentation (analyse transitoire, spectrale), dans le domaine médical (monitoring, échographie, militaire (radar, guidage de missile), les télécommunications (modems radio, cryptage de données, répéteurs de ligne) et le grand public (automobile,

électroménager).imagerie médicale), dans les applications de contrôle (asservissement, robotique), le multimédia et l'imagerie, le

Son architecture est figée et comprend un ensemble d'éléments qui, suivant les modèles, permettent d'effectuer des calculs sur des données codées en virgule fixe ou

flottante. Le codage en virgule fixe signifie qu'un nombre réel voit sa partie entière codée en puissance positive de 2 sur un nombre de bits suffisant et sa partie décimale codée en puissance négative de 2 sur le reste des bits non utilisés (ex : 0.75 = 0.5 + 0.25 soit 2−1 + 2−2). Pour le codage en virgule flottante, le nombre est codé avec une mantisse et un exposant. Le calcul en virgule flottante permet une programmation plus souple, mais s'avère plus coûteux en termes de consommation. Le calcul en virgule fixe nécessite une




unité arithmétique et logique plus simple, d'où une puissance de calcul plus élevée pour un prix d'achat du DSP plus bas. La technologie actuelle intègre plusieurs fonctionnant en parallèle. Les DSP ont une mémoire programme et une mémoire donnée séparées (architecture HARVARD), liées par un chemin de données (registres). Les registres sont reliés à des unités fonctionnelles permettant d'effectuer des opérations arithmétiques et/ou logiques : des comparaisons, des opérations de chargement et stockage de données.

Une architecture nommée VLIW (Very Large Instruction Word) permet de réaliser plusieurs instructions en un seul cycle. En effet les DSPs fonctionnent presque tous en mode pipeliné. L'instruction traduit une opération qui va être décomposée en un ensemble de sous-opérations à exécuter en parallèle par les différentes unités fonctionnelles. Par exemple : une instruction est tout d'abord lue en mémoire programme, décodée puis exécutée. Donc pour un ensemble d'instructions, chaque étape peut s'effectuer en parallèle sur des unités différentes suivant leurs disponibilités. Ceci accélère l'exécution du programme (proportionnelle au nombre d'étages du pipeline).

L'évolution technologique permet l'obtention de composants de plus en plus performants en terme de puissance de calcul ce qui, pour le DSP, se traduit par un nombre d'instructions par seconde dépassant le million (MIPS million d'instructions par seconde) et ne cessant de progresser. De même, la taille des données manipulées est passée de 16 à 32 bits pour des résultats pouvant aller jusqu'à 64 bits. Tout ceci favorise son utilisation dans des applications de traitement du signal nécessitant de fortes capacités de traitement.

Des fonctionnalités remarquables, telle que le FIFO (First In First Out) et le DMA (Direct Memory Access), apportent une meilleure communication et une accélération matérielle supplémentaire.

Une FIFO (First In First Out) est alors une ressource de mémorisation particulière dont le mécanisme de stockage est du type premier entré, premier sorti. Par rapport à une mémoire une FIFO ne possède pas de bus d'adresse puisque le stockage des données s'effectue toujours dans le même ordre. En revanche, une FIFO possède deux bus de données unidirectionnels, les données entrent par le bus d'entrée et sortent par le bus de sortie. Une FIFO est caractérisée par le nombre de données qu'elle peut stocker et par leur format. A chaque fois qu'une nouvelle donnée est stockée dans une FIFO, l'ensemble des données déjà présentes dans la FIFO est décalé vers la sortie. Lorsque la FIFO est pleine un signal l'indique. De la même manière lorsque la FIFO est vide un signal l'indique. Ces signaux sont utilisés afin de permettre aux unités accédant à la FIFO de connaître son état. Si la FIFO est pleine, l'écriture d'une nouvelle donnée va conduire soit à l'écrasement de la dernière donnée écrite dans la FIFO, soit à la perte de la donnée sortant de la FIFO, cela dépendant des mécanismes de contrôle utilisés par la FIFO.

L'accès direct mémoire ou DMA est un accélérateur matériel permettant un transfert des données d'un périphérique (port de communication, disque dur, mémoire externe) vers un autre, sans l'intervention du processeur si ce n'est pour initialiser ou conclure le transfert. La conclusion du transfert ou la disponibilité du périphérique peut être signalée par interruption. On l'oppose ainsi à des techniques de polling où le processeur reste en attente de chaque donnée.




Le DMA est nécessaire pour conserver la fluidité d'utilisation d'un système multitâche lors de l'accès à des périphériques rapides. En effet, en l'absence de DMA, le système est bloqué pendant les transferts de données. Par ailleurs, pour des périphériques rapides, il est impossible de transférer donnée par donnée sous interruption. Une alternative est que le périphérique ait une mémoire tampon partagée avec le système, et que le remplissage soit signalé par une interruption comme avec une FIFO.

Sur les nouveaux DSP C64x de _TEXAS INSTRUMENTS_, les accélérateurs matériels sont pourvus de fonctionnalités intéressantes. Il est par exemple possible de recopier un bloc d'une image 2D dans un buffer 1D, tout ceci en 5 instructions

6.2.8 Field Programmable Gate Array

Les FPGA (Field Programmable Gate Array) sont des composants électroniques programmables de la famille des PLD (Programmable Logic Device). L'avantage de leur technologie est leur grande souplesse permettant une réutilisation à volonté et en un temps très court (quelques millisecondes) dans des algorithmes différents. Le progrès permet de faire des composants toujours plus rapides et à plus haute intégration, autorisant la programmation d'applications importantes.

Une implémentation classique des FPGA est celle les utilisant comme des coprocesseurs pour réduire le chemin critique logiciel. Les applications de traitement

du signal, de codage/décodage et de chiffrement/déchiffrement particulièrement gourmandes en ressources processeur, et soumises au caractère ininterrompu du flot de données, sont de parfaites candidates pour une accélération câblée de type FPGA.




6.2.9 Mpeg4 embarqué temps réel

Pour un estimateur de mouvement dédié à l’encodage vidéo, un algorithme de mise en correspondance de blocs (BMA :Block Matching Algorithm) est réalisé.

Les BMA consistent `a rechercher pour chaque bloc de l’image courante le bloc qui lui ressemble le plus dans une image de référence. L’image courante est découpée en blocs de taille M × N, puis pour chacun d’entre eux une mise en correspondance est effectuée. Une mesure de distance est alors calculée entre le bloc courant et un certain nombre de candidats.

La mesure implantée couramment est la somme des valeurs absolues des différences (SAD : Sum of Absolute Differences).

L’algorithme EPZS (Enhanced Predictive Zonal Search) est implantée dans le DSP. La phase de prédiction est alors rendue plus précise et la recherche locale (figure 1-a) est par conséquent réduite. Le meilleur prédicteur est directement raffiné finement suivant un motif en diamant à 4 ou 8 connexités (figure 1-b). L’amélioration de l’étape de prédiction réduit sensiblement le temps d’exécution.




L’algorithme EPZS implanté possède les caractéristiques suivantes. Les prédicteurs utilisés sont le vecteur nul, 1 prédicteur temporel et 4 prédicteurs spatiaux.

L’algorithme EPZS a été implanté sur un DSP Texas Instrument TMSC6416.

Voici les différents temps d’exécution obtenus pour des images progressives SD (720x576) et HD (1280x720) : soit respectivement 21 ms et 41 ms.

6.2.10 La détection automatique d’incident

La détection est basée sur des algorithmes utilisant les objets du MPEG4.

Un Ping sur le réseau local DDE, Ethernet et fibre optique donne une moyenne de 40 ms.

Le temps d’encodage MPEG4 + le temps réseau vaut alors 81 ms.

La remontée de la détection des incidents est donnée par le fabricant pour être inférieur à 10 s. Le réseau a LARGEMENT la capacité de latence nécessaire à ce temps réel. De plus dans le cadre de QoS (quality of service) les données de détection auront une priorité supérieure aux autres flux sur le réseau




6.3 Conclusion

Les incidents et les accidents ont des conséquences sévères sur l’écoulement du trafic, en particulier sur les voies rapides. En outre, les sur-accidents sont fréquents. Les temps de détection des incidents et de règlement de leurs conséquences doivent donc être réduits au maximum. Certes, depuis longtemps, les PC routiers sont équipés de caméras vidéo et de moniteurs, mais la vigilance des hommes a des limites, en présence de nombreux écrans à surveiller. Il a donc fallu développer des systèmes de détection automatique d’incidents.

Le système de détection automatique d’incidents existant aujourd’hui est fondé sur des caméras vidéo et des analyseurs d’images.

La mise en service de ce système d’analyse automatique des images vidéo a montré que le délai de détection tombe à 10 secondes avec la détection automatique, alors qu’avec les systèmes comportant des sources traditionnelles d’alarme (réseau d’appels d’urgence, patrouilles, téléphone ou vidéo avec détection directe par opérateur), ce délai est de l’ordre de plusieurs minutes. Une étude réalisée par la société ESCOTA chiffre même le gain moyen à 5 minutes, par rapport aux procédés traditionnels.

Les gains proviennent : D’une part, d’une moindre exposition des usagers au risque de collision en queue de bouchon, puisque l’extension de la congestion étant diminuée, ils sont moins nombreux à rencontrer cette situation ; D’autre part, de l’arrivée plus rapide des secours, qui est un facteur de sécurité fondamental. Enfin, d’une amélioration des temps de réponse des opérateurs pour la mise en œuvre des actions d’exploitation rendues nécessaires par l’incident (appel dépanneur, appel du SAMU pour les secours sur place, messages sur les panneaux à messages variables et à la radio, déploiement des biseaux automatiques de rabattement, fermetures d’accès, conseils de sortie, etc.). Les taux de détection excèdent couramment 90%, avec de très faibles taux de fausses alarmes.

D’autres systèmes sont aussi possible, comme de nouveaux radars et des recherches sont également en cours sur des capteurs acoustiques, ainsi que sur des systèmes combinant plusieurs types de détection qui pourraient être très utiles dans les tunnels.




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Merci à La Région Reunion, la DDE, à l’info.re et aux fournisseurs qui ont joué le jeu de l’information.

Estimateur de mouvement temps réel multi-DSP pour l’encodage vidéo MPEG-4 AVC/H.264 haute définition - F. Urban, R. Poullaouec, O. Deforges, J-F. Nezan,




Présentation du système didactique

La route des Tamarins est un système pluritechnologique à fort potentiel, pour appréhender les technologies mis en jeux dans la vidéosurveillance sur cette route et plus particulièrement la détection automatique des incidents via caméra dans les tunnels et les voies couvertes, nous mettons en œuvre dans le laboratoire du matériel respectant au mieux les conditions réelles nous concernant.




7. PREAMBULE

Les systèmes de vidéosurveillance ont vu le jour il y a 25 ans. Au départ,

l’ensemble du matériel était analogique et a progressivement migré vers le numérique. Le

but de ce document est de présenter les différents aspects techniques de la vidéo

surveillance. De la gestion du réseau à la gestion des enregistrements, toutes les

caractéristiques d’un système de vidéo surveillance sur IP seront abordées.

7.1 Présentation de systèmes de vidéosurveillance analogiques.

Au départ, les systèmes de surveillance étaient composés de caméras et de

magnétoscopes analogiques.

Les cassettes utilisées pour l’enregistrement n’étaient, ni plus ni moins, que les

mêmes utilisées par les particuliers pour enregistrer leurs films favoris. Grâce à la variation

de la vitesse d’enregistrement, il était possible d’enregistrer jusqu’à 8h sur une cassette

pour une caméra.

Ensuite, les quads/multiplexeurs sont apparus et ont permis d’enregistrer le flux

vidéo de plusieurs caméras sur une même cassette.




Le problème de cette technologie purement analogique était le stockage des

vidéos sur bandes magnétiques. C’est alors qu’on a vu apparaître les enregistreurs

numériques pour pallier à ce problème. Ceux-ci se présentent comme des unités de

disques durs où il est possible de compresser les images.

Enfin, la dernière évolution en matière de vidéosurveillance analogique a été

l’interconnection de ce système avec les réseaux locaux IP des entreprises. Cela permet

d’afficher les images des caméras analogiques sur un ordinateur.

7.2 Schéma de montage d’un système de vidéosurveillance sur IP.




7.3 Outils nécessaires à la mise en place d’un système de vidéosurveillance sur IP.

Caméras IP

Une caméra IP peut être assimilée à une caméra accompagnée d’un ordinateur. Son

rôle est de capturer des images et de les transmettre sur un réseau IP. Cela permettra à

différents utilisateurs de visionner les images depuis n’importe quel ordinateur sur le

réseau. Il existe différentes technologies de caméras qui seront détaillées par la suite.

Infrastructure réseau

La caméra se connecte à un réseau IP. L’infrastructure peut être simple dans le cas de

petites entreprises mais elle peut s’avérer très complexe dans de grandes PME. Quelque

soit l’architecture rencontrée, la caméra vient se connecter sur un switch via le port RJ45.

Elle doit posséder une IP qui lui est propre. Ensuite, pour des raisons de sécurité, elle peut

se trouver sur un réseau différent du réseau de données. Ces précaunisations doivent être

étudiées lors de chaque implémentation.




Matériel de supervision

Ce matériel s’apparente le plus souvent à un pc déstiné à visualiser et enregistrer les

flux vidéo des caméras. Doté d’une configuration minimale assurant le traitement des flux

vidéo, ce pc peut devenir un serveur sur lequel on se connecte pour visualiser les

caméras depuis n’importe quel ordinateur sur le réseau.

Logiciel de supervision

Chaque caméra intègre un serveur web permettant de visualiser l’image de la caméra.

Si plusieurs caméras sont présentes dans l’infrastructure, il est alors nécessaire d’utiliser

un logiciel de supervision qui sera capable de représenter l’ensemble des images filmées

par les différentes caméras. Le logiciel est installé sur un serveur ou sur chaque poste

nécessitant le visionnage des caméras. Cependant, plus il y a de personnes qui doivent

visionner les images, plus l’installation d’un serveur devient indispensable. Ce logiciel est

souvent fourni avec la caméra. Il doit, cependant, être adapté à l’utilisation qui est faite du

système de vidéosurveillance. (Utilisation locale, à distance).




8. CARACTERISTIQUES TECHNIQUES A PRENDRE EN COMPTE

8.1 La caméra IP : caractéristiques techniques

8.1.1 Types de capteurs

Le capteur d’images présent dans la caméra a pour rôle de transformer le signal

lumineux perçu par la caméra en signal électrique. Il existe deux types de capteurs :

Capteur CCD

Les capteurs CCD (Charged Couple Device) sont utilisés depuis plus de 20 ans

dans les caméras. Un capteur CCD possède une très bonne sensibilité à la lumière ce qui

lui permet d’afficher de belles images même si l’environnement ne convient pas à une

caméra. Cependant, le prix de ce type de capteur est élevé car il n’est pas standard.

Capteur CMOS

Les capteurs CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sont beaucoup

plus présents sur le marché des caméras. Leur prix est beaucoup plus bas que les

capteurs CCD. Cependant, ils ne sont pas très sensibles à la lumière et si la caméra doit

filmer des coins sombres, le capteur CMOS affichera des images trop foncées. Dans un

environnement optimal, la qualité d’image d’un capteur CMOS approche celle d’un capteur

CCD mais à un prix d’achat beaucoup plus bas.




8.1.2 Compression vidéo

Une vidéo est une succession d’images immobiles. Plus la fréquence des images sera

grande, plus la personne qui les visionne aura l’impression de voir une image mobile,

fluide. On estime qu’à partir de 16 images par seconde, une personne voit une vidéo en

mouvement. Les caméras peuvent afficher jusqu’à 30 images par seconde. Il faut savoir

qu’au dessus de 25 images secondes, l’œil humain ne fait pas de différence et le

mouvement est perçu de la même façon. Cependant, ceci peut être utile lors de l’analyse

d’enregistrements vidéos.

Compression H263

Ce type de compression a été utilisé pour faire de la transmission vidéo à débit

fixe. L’inconvénient de cela est que l’image perd en qualité lorsque l’objet se met en

mouvement. Cette technique a été oubliée pour le cas de la vidéosurveillance.

Compression MPEG

La compression MPEG consiste a envoyer, dans un premier temps, une image.

Ensuite, seuls les modifications apportées à cette image sont transmises. Cela évite de

retransmettre les mêmes aspects de l’image de référence s’ils n’ont pas été modifiés.

Il existe plusieurs norme MPEG : MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4. L’évolution de ces

différentes normes avait pour but de faire transiter des images de plus en plus nettes en

utilisant le moins de débit possible.

8.1.3 Résolutions vidéo

Deux types de résolutions ont été standardisés. Aux Etats-Unis et au Japon, la norme

préconisé est le NTSC (National Television System Committee). En Europe, c’est la

norme PAL (Phase Alternation by Line) qui prédomine. Alors que le NTSC affiche 480

lignes à 30 images par seconde, le PAL affiche 576 lignes à 25 images par seconde. Dans

les 2 cas, la quantité d’informations qui transite par seconde est la même.

La résolution standard en NTSC est 720x480 pixels et en PAL, elle est de 720x576

pixels. Cette norme est également appelé 4CIF.




Dans le cas des caméras, on a vu apparaître les résolutions utilisées sur les écrans

d’ordinateurs. Celles-ci ne sont autres que les résolutions VGA (640x480, 800x600, …)

Ces types de résolutions permettent de dépasser le million de pixels représenté sur

une image (à partir de 1280x1024). Ceci est très intéressant lorsque l’on veut identifier

une personne sur un enregistrement.

8.1.4 Luminosité

La qualité d’une image dépendra certes des paramètres de résolution et de

compression mais elle dépendra fortement de l’environnement dans lequel la caméra est

installée.

Lorsque les conditions optimales de luminosité sont remplies, aucun problème ne se

pose et les images sont visibles aussi bien la nuit que le jour, par temps ensoleillé ou

nuageux.

Cependant, dans le cas où une caméra doit enregistrer des images la nuit et qu’il n’est

pas possible d’apporter suffisament de lumière à l’endroit en question, il faut alors

précauniser des caméras infrarouges. Ces types de caméras permettront de restituer des

images quelque soit les conditions de luminosité.




8.2 Les différents types de caméras IP

La caméra IP se différencie d’une caméra traditionnelle par le fait qu’elle se

connecte à un réseau IP. Aujourd’hui, l’administration de ces caméras se voit alors

simplifiée car elles sont administrables depuis n’importe quel ordinateur sur le réseau.

8.2.1 Caméra Ethernet

Cette caméra se connecte via une prise réseau RJ45. La plupart des caméras

nécessite une alimentation externe (sauf les modéles compatibles Power Over Ethernet

qui seront étudiés pas la suite).

POINTS POSITIFS POINTS NEGATIFS

Simplicité de branchement

Simplicité d’administration

Coût de maintenance

Utilisation sur le réseau de données.

Sécurité.

Limitation de 100 mètres de portée entre le

switch et la caméra.

2 câbles sont nécessaires pour brancher la

caméra

Prise RJ45

Alimentation




8.2.2 Caméra Wifi

Cette caméra permet de s’abstenir du câble réseau. Elle est facilement amovible et se

comporte de la même manière qu’une caméra Ethernet.


Moins de câbles.

Portabilité

Installation rapide

Inconvénients du Wifi : Sécurité et milieu

d’implantation (armatures en fer, chaleur,…)

Plus de bande passante nécessaire pour un

volume de données égal à une caméra

ethernet (souci de sécurité)

8.2.3 Caméra Power Over Ethernet

Cette caméra est une caméra Ethernet qui s’alimente éléctriquement par le câble

réseau. Ceci nécessite une infrastructure réseau permettant de faire transiter le courant

éléctrique sur le câble réseau (Switch PoE, Power Injector).


Moins de câbles.

Pas de nécessité d’avoir une prise de

courant à portée de la caméra

Coûts plus élévés pour une simple caméra

Ethernet.




8.2.4 Caméra motorisée

Cette caméra permet de balayer un angle plus grand qu’une caméra fixe. Le

mouvement peut être piloté par logiciel. Par contre, ce genre de caméra n’est pas

compatible avec la détection de mouvement.

Cette caméra convient pour surveiller une grande surface mais attention car à certains

moments, il y a des angles morts.


Offre la possibilité de balayer un plus grand

champ de vision.

Pilotage par logiciel ce qui accroît

l’ergonomie.

Pas de détection de mouvement possible.

A certains moments, des choses ne sont

pas visibles.

8.2.5 Caméra avec détection de mouvement

Les caméras permettent de visionner mais également d’enregistrer ou d’alerter. La

plupart du temps, l’évenement déclenchant un enregistrement ou une alerte est la

détection de mouvement.

La caméra IP est reliée à l’infrastructure informatique ce qui facilite le traitement des

données et la gestion des alertes.




8.2.6 Caméra dôme

Ce type de caméra permet une vision à 360°. L’avantage de ce type de caméra est de

passer inaperçue et de ne pas montrer la direction vers laquelle elle pointe. Ces caméras

en rotation ne permettent pas la détéction de mouvement.

8.3 Installation des caméras IP

Plusieurs paramètres sont à prendre en compte pour installer des caméras sur IP.

8.3.1 Installation à l’extérieur

Une caméra est un matériel éléctronique et supporte très mal les conditions

extrêmes de température et d’humidité. Lors d’une installation à l’extérieur, il existe des

caissons étanches où l’on place la caméra. Ce caisson aura pour rôle de protéger la

caméra des intempéries.

Dans le cas d’installation de caméras en extérieur et en hauteur, il convient de

vérifier sur quel support on installe la caméra. Si la caméra est installée sur un poteau, il

faut prendre en compte les mouvements possibles du poteau lorsqu’il y a du vent.




8.3.2 Luminosité

Il est préférable d’installer les caméras dans un endroit où la luminosité est très

bonne. Cependant, il faut éviter les contre-jours et l’exposition en plein soleil.

Dans le cas où la source lumineuse est trop puissante, il faut ajuster le contraste.

Ceci permet de rendre plus l’image plus sombre. Il faut néanmoins continuer à distinguer

l’objet sur la vidéo.

8.4 Réseau filaire

L’infrastructure réseau doit être compatible pour accepter en plus des flux actuels (données, VoIP,…) les flux générés par les caméras IP.

Les câbles IP ont, comme d’autres câbles, leurs limites d’utilisation. Suivant la distance et l’environnement dans lequel sont installés les câbles, les performances peuvent être réduites.

8.4.1 Normes de câblage

Cablâge Ethernet :

la norme des câbles Ethernet (encore appelés « paires torsadées » utilisés pour la Vidéosurveillance sur IP) est standard. C'est-à-dire 100BaseT / catégorie 5E.

Fibre optique :

la norme pour l’utilisation des fibres est la norme 100BaseFx. Les fibres utilisées sont des multimodes ce qui permet d’avoir plus de longueur qu’en câble Ethernet classiques.




8.4.2 Bande passante

Les mesures de bande passante sont faites en fonction de 4 paramètres dont 2

ont été fixés :

Résolution

Nombres d’images par seconde

Qualité de la vidéo. Par défaut, nous avons choisi une bonne qualité.

Nombre de caméras. Ici, on observe la bande passante occupée par une caméra.

Nbr images/s || Résolution 320x240 640x480

15 images / seconde 360 kbits/s 960 kbits/s

30 images / seconde 720 kbits/s 1920 kbits/s

Pour comparer, une télévision affiche 25 images par seconde et a une résolution

de 720x576 en PAL/SECAM.

8.4.3 Distance

Cablâge Ethernet :

La distance maximale pour un câble Ethernet 100BaseT est de 100 mètres.

Fibre optique :

La distance maximale pour une fibre multimode en 100BaseT est de 1 kilomètre. Si une distance plus importante est nécessaire, il faut utiliser des fibres monomodes (5km à 50km).




8.4.4 Environnement

Ethernet :

Le câble ethernet est sensible aux champs magnétiques qui peuvent être générés par le courant éléctrique. Des pertubations peuvent apparaître lorsque le câble réseau et la câble d’alimentation passent dans la même goulotte. Pour pallier à ce problème, 2 solutions sont possibles :

Utiliser du câble Ethernet blindé avec mise à la masse.

Câble STP : blindage par tresse métalique

Câble FTP : blindage par feuille métalique

Câble SFTP : blindage par tresse et par feuille métalique

Séparer le câble d’alimentation du câble Ethernet.

L’écartement minimum dépend de la longueur que l’on veut parcourir avec les câbles.

Sur une longueur de 10 mètres, 10 centimètres d’écartement suffisent.

Sur une longueur supérieur à 30 mètres, 30 centimètres d’écartement doivent être précaunisés.

Un écartement minimum de 50 centimètres doit être respecté si on passe à côté d’un tube au néon ou d’un appareil de forte puissance.

Fibre optique :

Celle-ci est souvent utilisée pour faire des liaisons longues distances. Elle a l’avantage d’être insensible aux rayonnements électromagnétiques.

8.4.5 La Fibre optique, Records et perspectives

Le Fraunhofer Institute of Telecommunication de Berlin est parvenu au début 2006, en coopération avec les Fujitsu Laboratories, à obtenir un taux de transfert de 2,56 Tbit/s (Terabit par seconde) sur une liaison en fibre optique de 160 Km de long. Un tel débit permettrait de transférer le contenu d'environ 60 DVD en 1 seconde !

En plus de ce record de vitesse, les chercheurs ont également établi deux records de distance en transmettant des informations :

à une vitesse de 1,28 Tbit/s sur une liaison en fibre optique de 240 Km, à une vitesse de 160 Gbit/s (Gigabit par seconde) sur une liaison en fibre optique

de 4 000 Km.




A la mi-2006, les laboratoires de l'opérateur japonais NTT sont parvenus à maintenir un débit de 14 Tbit/s sur une distance de 160 Km. Pour y parvenir, NTT a réuni 140 canaux sur une même fibre, chaque canal étant capable de transporter les informations à un débit de 111 Gbit/s.

Alcatel-Lucent a annoncé, en septembre 2009, avoir établi un nouveau record de vitesse de transmission de données sur fibres optiques. Les ingénieurs de Bell Labs, centre de recherche et développement de l'équipementier, sont parvenus à atteindre 15,5 Tbit/s sur

une distance de 7000 km entre Paris et Chicago.

Un record sur une telle distance qui dépasse de dix fois la capacité actuelle des câbles transocéaniques de dernière génération et qui correspond à l'envoi de 400 DVD par seconde, ces DVD étant encodés à la norme MPEG2 en simple face (soit 5 Giga octets / DVD). Pour y parvenir, les équipes de Villarceaux dans le département de l'Essonne ont exploité 155 longueurs d'ondes différentes sur chacune desquelles ils ont « injecté » 100 Gbit/s selon la méthodologie WDM (Wavelength Division Multiplexing) standard. Elles ont pour cela exploité la détection cohérente, une technique qui permet plus de précisions dans la décomposition de la lumière que la méthode dite de détection directe.

8.4.6 La fibre optique à domicile

Les principales technologies de la famille FTTx : FTTH : Fiber To The Home : Fibre jusqu'à domicile ; FTTB : Fiber To The Building : Fibre jusqu'à l'immeuble ; FTTO : Fiber To The Office : Fibre jusqu'au bureau ; FTTC : Fiber To The Curb : Fibre jusqu'au trottoir ; FTTcab : Fiber To The cabinet : Fibre jusqu'au sous-répartiteur.




8.4.7 L'atténuation du signal sur la fibre

L'atténuation du signal sur la fibre qui se mesure en db/km est due à plusieurs phénomènes :

- la diffusion Rayleigh

Du nom du mathématicien et physicien de nationalité anglaise, John William Strutt Rayleigh, lord (1842-1919), lauréat du prix Nobel en 1904 pour sa découverte en 1894, avec le chimiste anglais sir William Ramsay, d'un élément inerte, appelé argon. Il est également connu pour ses recherches dans les domaines de l'optique physique, de la lumière, de la couleur et de l'électricité, de la dynamique de la résonance, et des vibrations des gaz et des solides élastiques.

La diffusion Rayleigh est l'interaction entre la lumière et la matière. Elle est d'autant plus grande, que la longueur d'onde L est petite avec une variation en 1 / L^4.

- l'absorption

Elle recouvre principalement 3 causes : la présence d'impuretés dans la fibre, la vibration moléculaire, la transition électronique dans l'ultraviolet.

- la dispersion nodale et la bande passante

C'est la propension à ce qu'une même impulsion se propage par plusieurs chemins à la fois. Ainsi, une impulsion émise sur un temps très bref (pic étroit) sera reçue sur un temps plus long, donc avec des risques de chevauchement, ce qui diminue la bande passante et la vitesse de transmission.

- les connexions

La mise bout à bout des fibres par connecteur ou par épissure (fusion) nécessite un alignement des axes parfait, au risque de produire des pertes.

- la courbure et la microcourbure

La courbure (déformation globale de l'axe) et la microcoubure (déformation locale de l'axe) provoquent un décalage dans la réflexion des rayons optiques qui induit des pertes.




Relations mathématiques fondamentales

Soit θr l’ angle de réflexion totale entre cœur (indice n1) et gaine (indice n2)

Au niveau de J l’angle de réfraction dans la gaine prend sa valeur maximale de 90°

D’après la loi de Descartes :

90sinsin 21 nrn

de sin (90°) = 1 il vient l’égalité :

1

2sinn

nr

Si l’angle d’incidence en J dépasse la valeur θr alors tout rayon venant de n1 vers n2 ne se trouve plus en condition de réfraction mais en condition de réflexion totale.

La valeur de l’angle d’incidence c pris en I (dans l’air) à l’entrée de la fibre correspondant à cette position limite de réflexion totale est calculable par l’application des relations suivantes :

Descartes en I :

rnrnc cos)90sin(sin 11

Pythagore :

cosc 1 sin2c




8.4.8 La fibre

La fibre G 657 supporte de très faibles rayons de courbure ce qui est utile pour réaliser le câblage notamment à l'intérieur des bâtiments. On trouve deux catégories de cette fibre, la A et la B, mais seule la fibre G 657 A est compatible avec la G 652.

Ainsi l’angle devient calculable par la relation :

sin c n12 n2

2 ( l’acceptance dépend donc des valeurs de chaque indice)

Cette formule permet de déterminer la demi-ouverture angulaire du cône d’ acceptance :

Propriété caractéristique de la fibre à saut d’indice : tout rayon entrant dans la fibre optique par ce cône (rouge sur le schéma) subira une réflexion totale dans la fibre.

Nombre de modes ne dépend que d'une constante V, la fréquence réduite pour les fibres de rayon ‘a’:

22

21a o/2 nnV

Cette grandeur permet de calculer la longueur d’onde ou la fréquence de coupure de chaque mode, c'est-à-dire la longueur au dessus de laquelle ou la fréquence en dessous de laquelle il n'est plus guidé.

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de ce type de câble est de pouvoir souder simultanément la totalité des fibres d'un même ruban. - le câble ruban à tubes libres (n fibres les unes à côté des autres dans m rubans dans p tubes libres en hélice autour d'un porteur central).

8.5 Réseaux Wifi

Avec l’avénement des réseaux Wifi, il est possible de faire passer les flux vidéos

sur ce genre de support. Pour cela, un point d’accès Wifi doit être mis en place et les

caméras viendront se connecter sur cet élément. Cependant, il faut tenir compte de

certaines caractéristiques concernant le Wifi :

AVANTAGES INCONVENIENTS

- Pas de câble Ethernet

- Coût de déploiement

- Pas de Power Over Ethernet

- Sécurité moins fiable que le filaire

- Portée et débit limités

- Perturbations plus fortes que le filaire

La sécurité en Wifi peut être assurée de plusieurs façons. Cependant, aujourd’hui,

aucune il est recommandé de ne pas utilisé cette technique dans les projets ou la

vidéosurveillance représente un enjeux orienté métier.

WEP : Wireless Equivalent Privacy

Cryptage des données grâce à une clé de chiffrement RC4. Cette clé, étant

statique est très vulnérable aux attaques.




WPA : Wifi Protected Access

La faiblesse du WEP est corrigé par le WPA qui utilise des clés temporaires. Si

cela n’est pas suffisant, le WPA2 permet en plus de cette rotation de clé, de crypter le

message grâce au chiffrement AES (Advanced Encryption Standard)

8.6 Outils de supervision

L’outil de supervision est la machine qui va permettre de gérer l’ensemble des

caméras de vidéosuveillance sur IP.

Il peut se composer d’un simple PC pour une petite architecture jusqu’à un centre

complet de supervision dans le cas de grosses supervisions.

PC de supervision

Dans le cas d’une petite infrastructure (4 à 5 caméras), un PC « grand public »

remplira parfaitement sa fonction de supervision :

Processeur 2 Ghz

Mémoire 1Go

Carte réseau 100 Mbits/s

Carte graphique avec 1 ou 2 sorties si on veut faire du multi-monitoring.

Si on désire enregistrer les vidéos des différentes caméras, il faut dimensionner

en conséquence le disque dur. Ceci dépendra de la qualité de la vidéo retenu pour

l’enregistrement.

Ce tableau récapitule l’espace disque nécessaire à l’enregistrement d’1 caméra en

bonne qualité pendant une journée.

Nbr images/s || Résolution 320x240 640x480

15 images / seconde 3,88 Go 10,35 Go

30 images / seconde 7,77 Go 20,7 Go




Pour connaître l’espace disque nécessaire, il faut multiplier ces valeurs par le

nombre de caméras et le nombre de jours d’enregistrements désirés.

Centre de supervision

Dans le cas de plus grandes infrastructures, il faut préférer du matériel dédié à la

vidéosurveillance.

Pour la visualisation, le type d’ordinateur reste le même. Cependant, pour

l’enregistrement des vidéos, il faut prévoir un espace de stockage beaucoup plus grand.

Pour cela, un serveur SAN apportera les besoins d’espace disque et de sécurité

nécessaires à une implémentation de ce type là.




8.6.1 Logiciel de supervision Vilar Multi-View

- descriptif

Multi-View permet de gérer plusieurs cameras: camera sur ip, Webcam ou toute

autre source de vidéo.

- aperçu de l’application

- spécifications




Capture vidéo

La capture peut se faire à partir de trois types de sources :

caméra sur ip

webcam

carte de capture (carte tv ...)

Capture d’images

Il est possible de capturer une vidéo

différent format d’image ( jpg, bmp, gif..)

en greyscale, en noir et blanc, en couleur

de la taille originale de la vidéo à une autre taille personnelle

Fonctionnalités

Serveur web : Multi-View inclus un serveur web permettant d’accéder aux caméras

via internet.

Visualisation de toutes les caméras en simultanés.

- Technique

Langue supportées : anglais, français, espagnol, allemand, polonais, danois, italien, turc

Système : Windows 98/ME/2000/XP/Vista,




9. DROIT ET VIDEOSURVEILLANCE

9.1 Loi à respecter dans toutes les configurations

Certaines lois doivent être respectées, et ceci, dans n'importes quelles configuration de mise en place de projet de vidéosurveillance.

L'article 9 du code civil stipule que « Chacun a droit au respect de sa vie privée. Les juges peuvent sans préjudice de la réparation du dommage subi, prescrire toutes mesures ... propres à empêcher ou faire cesser une atteinte à la vie privée. Ces mesures peuvent s’il y a urgence, être ordonnées en référé. »

De plus, Il est nécessaire lors de la mise en place d'un système de vidéosurveillance d'avertir les personnes susceptibles d'être filmées à l'aide d'affiches d'information. Vous pourrez retrouver en annexe, l’exemple d’affiche à imprimer et à disposer dans vos locaux.

9.2 Lieu public et lieu privé

Avant toute mise en place d'un projet de vidéosurveillance, il est important de bien en définir le périmètre. Il existe différents types de lieux dans lesquels on souhaite mettre en place un tel projet. Les lieux public, les lieux privés et enfin, les lieux privés ouvert au public. La jurisprudence définit ces lieux comme tels:

Le lieu public est un lieu accessible à tous, sans autorisation spéciale de quiconque, même si son accès est subordonné à certaines conditions ou modalités.

Le lieu privé est "tout endroit où l'entrée dépend de l'autorisation donnée par celui qui en possède la propriété, l'utilisation et/ou la jouissance".

Le lieu privé ouvert au public est celui "accessible à tous sans autorisation préalable de quiconque, que l'accès en soit permanent, inconditionnel ou subordonné à certaines conditions, heures ou causes déterminées" comme par exemple un supermarché qui possède une partie privée, réservée au personnel, et une partie publique, la surface de vente des produits.

A chaque type de lieu correspondent des démarches à suivre afin de se protéger au niveau de la loi. Nous allons voir dans les chapîtres suivants, quelles sont ces démarches.

9.3 Démarches à suivre pour la mise en place de la vidéosurveillance dans les lieux publics.

La loi Pasqua du 21 janvier 1995 stipule que s'agissant des lieux "publics et ouverts au public" (grands magasins, banques, rue, etc.), une autorisation administrative préalable doit être demandée auprès des services de la Préfecture dans le ressort territorial de




laquelle les caméras sont installées en envoyant un dossier de demande à l'aide du formulaire cerfa (n° 10426*01) accompagné des pièces exigées.

Ce dossier sera ensuite examiné par la commission départementale des systèmes de vidéosurveillance (composée d'un représentant des CCI, d'un représentant de l'association des maires de France, et d'une personnalité qualifiée désignée par le préfet (un RG ou un gendarme)).

Cette loi précise que les dispositifs de vidéosurveillance ne peuvent être mis en place dans les lieux publics que pour des finalités précises : protection des bâtiments et installations publics et de leurs abords, des installations utiles à la défense nationale, régulation du trafic routier, constatation des infractions aux règles de la circulation et prévention des atteintes à la sécurité des personnes et des biens, y compris dans les lieux et établissements ouverts au public exposés à des risques d’agression ou de vol.

Une fois l'avis rendu par la commission celui-ci vous est notifié par la prise d'un arrêté préfectoral (dans le cas d'une autorisation) qui est publié au Recueil des Actes Administratifs.

Depuis une loi du 23 janvier 2006, les autorisations sont désormais acquises pour une durée de 5 ans.

S'agissant des délais d'instruction il n'y a pas de délai "formel", seul le silence de l'administration durant 4 mois vaut rejet implicite de la demande.

9.4 Démarches à suivre pour la mise en place dans les lieux privés

Pour le cas d'une entreprise de plus de 10 salariés désirant mettre en place un projet de vidéosurveillance, il est nécessaire d'avertir le comité d'entreprise si ce projet est susceptible d’avoir des conséquences sur l’emploi, la qualification, la rémunération, la formation ou les conditions de travail du personnel comme le stipule l'article L 432-2-1 (alinéa 3) du code du travail.

De plus, Selon l’article L 120-2 du code du travail:

« Nul ne peut apporter aux droits des personnes et aux libertés individuelles et collectives de restrictions qui ne seraient pas justifiées par la nature de la tâche à accomplir ni proportionnées au but recherché. »

Il faut comprendre ici que les moyens de vidéosurveillance mis en oeuvre doivent être justifiés par rapport au but recherché pour ne pas enfreindre les lois du code du travail.

9.5 Démarches pour les lieux privés ouverts au public

Dans ce cas, le projet doit respecter à la fois les conditions nécessaires à la mise en place d'un projet de vidéosurveillance dans les lieux publics et dans les lieux privés à la fois.




9.6 Les enregistrements

Dans l'hypothèse où le dispositif d'enregistrement fait appel à des moyens informatiques, ce qui est généralement le cas pour des enregistrements effectués via vidéosurveillance IP (par exemple l'alimentation d'un fichier informatique), un dossier de déclaration préalable est à déposer auprès de la Commission Nationale de l'Informatique et des Libertés.

Afin d'effectuer ces formalités, et notamment rédiger la déclaration CNIL, il convient de recenser les informations relatives au dispositif d'enregistrement numérique qui sera mis en œuvre (type de matériel et fournisseur, descriptif technique, modalités de stockage des informations...) et de procéder ensuite à la rédaction des annexes (il n'existe en effet pas de formulaire de déclaration simplifiée pour les traitements ayant pour finalité la vidéosurveillance IP).

9.7 Risques encourus en cas de non respect de la loi

Quant aux sanctions applicables, le cadre juridique applicable est celui prévu par

l'article L.226-1 du Code Pénal qui punit d'un an d'emprisonnement et de 45.000 euros

d'amende le fait, au moyen d'un procédé quelconque, volontairement de porter atteinte à

l'intimité de la vie privée d'autrui :

- En captant, enregistrant ou transmettant, sans le consentement de leur auteur,

des paroles prononcées à titre privé ou confidentiel ;

- En fixant, enregistrant ou transmettant, sans le consentement de celle-ci, l'image

d'une personne se trouvant dans un lieu privé.

9.8 Résumé des déclarations et procédure à effectuer

Lieu public sans enregistrement : Cerfa préfecture + Affichage

Lieu public avec enregistrement : Cerfa préfecture + déclaration CNIL + Affichage

Lieu privé (lieu de travail ou chez soi par exemple) : pas de déclaration mais respect de la loi du 6 janvier 1978 pour l'enregistrement et la conservation des fichiers videos




10. POTENTIALITE DES TRAVAUX PRATIQUES :

Le système proposé permet aux étudiants futur technicien supérieur électronicien de parcourir les champs technologiques : • Télécommunications, téléphonie et réseaux téléphoniques • Informatique, télématique et bureautique • Multimédia, son et image, radio et télédiffusion • Électronique embarquée • Mesures, instrumentation et micro-systèmes A l’aide des travaux pratiques proposés Les étudiants seront capable de : ANALYSER l'existant • A1 : Expliciter un schéma fonctionnel TESTER et VALIDER un équipement ou un produit électronique • T1 : Effectuer des tests en conformité avec une procédure établie sur un équipement ou un produit • T2 : Établir des procédures de tests sur une maquette MAINTENIR et INSTALLER un équipement ou un produit en fonctionnement • M1 : Installer et configurer un nouvel équipement ou produit • M2 : Valider le bon fonctionnement de l'équipement ou du produit ÉCHANGER des connaissances électroniques • E1 : Exploiter une documentation technique en Français et en Anglais • E3 : Transférer les acquis vers d'autres systèmes, objets ou structures. Les prérequis : TP10 : Le réseau Modbus, La mise en oeure de la Barrière et de la valise automate, Le paramétrage de l’automate TSX Pemium et son coupleur ethernet, Architecture des Réseau, le modéle CIM, L’adressage IPv4. TP12 : L’apport de sonnaissance sur les fibres optiques, Les Formats vidéo. TP20 : Anglais technique, Notion de langages de programmation interprété, Notion de langage orienté objet, Notion de library TP21 : Connaissance algorithmique de la boucle SI…ALORS, TP20 réussie Savoirs nouveaux : L’adressage sans classe, les fibres optique, les capteurs CCD CMOS, La compression MPEG4 et H264, La translation d’adresse, mesure de bande passante video compressée, La programmation en java, La sécurité des biens et des personnes par reconnaissances des formes, Installer un nouveau logiciel.




11. TRAVAUX PRATIQUES SERIE 1 :

TP10 (6h) : Mettre en œuvre le système

Caractériser des éléments constitutifs

Question 1 : Dresser une table d’affectation du réseau local

Question 2 : Configurer l’automate et son serveur web associé

Question 3 : Configurer la caméraIP

Question 4 : Câbler le système didactique en réseau

Ressources documents :

- Schneider pour la valise de communnication

- Routeur Netgear

- Caméra IP Velleman

- Barrière Sympact

- Pc portable+Windows




TP12 (4h): Caractériser la connexion du flux vidéo provenant de la caméra

Question 1 : Mesurer et donner les différents débits de cette liaison en fontion des formats

de video. Compléter la bibliothèque des relevés pour un plan fixe d’une zone sombre,

d’une zone claire et d’un TILT Scan automatique

Question 2 : Visionner la vidéo sur la fabrication de la fibre optique. Mesurer le

pourcentage de la bande passante de la connexion (du Lycée) utilisée alors. Rechercher

les débits possibles grâce à la fibre optique.

Question 3 : La longueur d’onde de transmission est de 1310 nm, l’ indice de réfraction de

la fibre choisie est n1=1,466 et le numerical aperture est de 0,11 le diamètre de la fibre

est de 9 µm déterminer l’indice de réfraction équivalente n2 à la gaine de la fibre.

Question 4 : déterminer par calcul le mode de travail de la fibre si V<2,405 elle travaille en

en monomode.

Question 5 : Déterminer la sensibilité des récepteurs photodiodes au bout des fibres.

Question 6 : En début et en fin du réseau nous avons des connexions Ethernet par cuivre,

les débits mesurés à la question 1 sont ils identiques à ceux de la fibre optique de la

question 2, comment qualifie-t-on ces points dans un flux ?




Bibliothèque de Relevés

Relevé 1 :

Réseau local 100 Mbits/s : Visualisation d’un plan fixe via Ipcam




Relevé 2 :

Réseau Local Vidéo plan fixe




Relevé 3

Réseau Local vidéo plan fixe




Relevé 4

Réseau Local Vidéo camera en mode PAN automatique d’un endroit « foncé » vers en endroit « clair » et ainsi de suite dans les conditions suivantes :




Relevé 5

Réseau local Vidéo en plan fixe en faisant varier la qualité de compression

Section de

Dossier S

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ge: 74 / 855




12. LE TRAITEMENT VIDEO ET LA DETECTION D’OBJET AVEC LE LOGICIEL

PROCESSING.

12.1 Processing, l’outil de prototypage rapide

Processing is an open source programming language

and environment for people who want to program

images, animation, and interactions. It is used by

students, artists, designers, researchers, and

hobbyists for learning, prototyping, and production. It

is created to teach fundamentals of computer

programming within a visual context and to serve as

a software sketchbook and professional production

tool.

Processing is free to download and available for

GNU/Linux, Mac OS X, and Windows. To contribute

to the project's development, please visit http://dev.processing.org/, which includes bug

tracking and instructions for building the code, downloading the source, and creating

libraries and tools.

Processing is an open project initiated by Ben Fry and Casey Reas. It evolved from ideas

explored in the Aesthetics and Computation Group at the MIT Media Lab.

12.2 Les fonctionalités de traitement vidéo de Processing

Outre la capture, la lecture de vidéo ce logiciel possède des librairies implémentant la

fameuse fonction Blob() de reconnaissance de forme, nous allons la mettre en œuvre.




13. TRAVAUX PRATIQUES SERIE 2:

TP20 (3h) : Utiliser le logiciel de prototypage rapide

Appréhender les différentes compression vidéo MPG4, H264

Question 1 : Télécharcher et installer la dernière version du logiciel

Questions 2 : Lancer le programme Processing et créer le nouveau fichier suivant

/**

* Début avec Capture.

*

* Lire et afficher une image depuis une webcam connecté préalablement à l'ordinateur.

*/

import processing.video.*;

Capture cam;

void setup() {

size(680, 480);

cam = new Capture(this, 320, 240);

cam.settings(); // Ouvrir les réglages.

}

void draw() {

if (cam.available() == true) {

cam.read();

image(cam, 10, 10);

}

}

void mousePressed() {

cam.settings(); //cliquer la fenêtre pour acceder de nouveau aux réglages.

}




Question 3 : Exécuter le programme et faites varier les différents réglagles en choisissant

différents codages et pour chaque codage les différentes qualités. Conclure sur le choix

du codage et les limites inférieures de réglages à adopter pour une bonne vision des

opérateurs.

Question 4 : En utilisant les Aides en ligne, compléter les commentaires du programmes.

Question 5 : Télécharger et installer la librairie BlobDetection




TP21(3h) : Traiter la détection des formes sur un flux vidéo

Question 1 : Dans Processing charger le programme original_webcam.pde exécuter le.

Conclure sur le besoin auquel répond ce programme.

Question 2 : Réaliser la collaboration des classes dans ce programme.

Question 3 : On désire identifier à l’écran le numéro des Blobs des objets détectés à

l’écran, dans le coin supérieur droit du cadre de détection et écrire "ObjetNormal n°= ".

Quelle méthode de la class BlobDetection doit on utiliser.

Question 4 : Apporter les modifications nécessaire et tester votre programme.

//=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-

// Programme original_webcam

// BlobDetection by v3ga <http://processing.v3ga.net>

//=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-

import processing.video.*;

import blobDetection.*;

Capture cam;

BlobDetection theBlobDetection;

PImage img;

boolean newFrame=false;

// ==================================================

// setup()

// ==================================================

void setup()

{

// Size of applet

size(640, 480);

// Capture

cam = new Capture(this, 40*30, 30*30);

// BlobDetection

// img which will be sent to detection (a smaller copy of the cam frame);

img = new PImage(80,60);

theBlobDetection = new BlobDetection(img.width, img.height);

theBlobDetection.setPosDiscrimination(false);// true detecte clair, false le sombre

theBlobDetection.setThreshold(0.2f); // will detect bright areas whose luminosity > 0.2f;

}




// ==================================================

// captureEvent()

// ==================================================

void captureEvent(Capture cam)

{

cam.read();

newFrame = true;

}

// ==================================================

// draw()

// ==================================================

void draw()

{

if (newFrame)

{

newFrame=false;

image(cam,0,0,width,height);

img.copy(cam, 0, 0, cam.width, cam.height,

0, 0, img.width, img.height);

fastblur(img, 1);

theBlobDetection.computeBlobs(img.pixels);

drawBlobs();

}

}

// ==================================================

// drawBlobs()

// ==================================================

void drawBlobs()

{

noFill();

Blob b;

EdgeVertex eA,eB;

for (int n=0 ; n<theBlobDetection.getBlobNb() ; n++)

{

b=theBlobDetection.getBlob(n);

if (b!=null)

{

// Blobs




strokeWeight(1);

stroke(255,0,0);

rect(

b.xMin*width,b.yMin*height,

b.w*width,b.h*height

);

}

}

}

// ==================================================

// Super Fast Blur v1.1

// by Mario Klingemann

// <http://incubator.quasimondo.com>

// Détecte les variations pixels de img dans un rayon proche

// ==================================================

void fastblur(PImage img,int radius)

{

if (radius<1){

return;

}

int w=img.width;

int h=img.height;

int wm=w-1;

int hm=h-1;

int wh=w*h;

int div=radius+radius+1;

int r[]=new int[wh];

int g[]=new int[wh];

int b[]=new int[wh];

int rsum,gsum,bsum,x,y,i,p,p1,p2,yp,yi,yw;

int vmin[] = new int[max(w,h)];

int vmax[] = new int[max(w,h)];

int[] pix=img.pixels;

int dv[]=new int[256*div];

for (i=0;i<256*div;i++){

dv[i]=(i/div);

}

yw=yi=0;




for (y=0;y<h;y++){

rsum=gsum=bsum=0;

for(i=-radius;i<=radius;i++){

p=pix[yi+min(wm,max(i,0))];

rsum+=(p & 0xff0000)>>16;

gsum+=(p & 0x00ff00)>>8;

bsum+= p & 0x0000ff;

}

for (x=0;x<w;x++){

r[yi]=dv[rsum];

g[yi]=dv[gsum];

b[yi]=dv[bsum];

if(y==0){

vmin[x]=min(x+radius+1,wm);

vmax[x]=max(x-radius,0);

}

p1=pix[yw+vmin[x]];

p2=pix[yw+vmax[x]];

rsum+=((p1 & 0xff0000)-(p2 & 0xff0000))>>16;

gsum+=((p1 & 0x00ff00)-(p2 & 0x00ff00))>>8;

bsum+= (p1 & 0x0000ff)-(p2 & 0x0000ff);

yi++;

}

yw+=w;

}

for (x=0;x<w;x++){

rsum=gsum=bsum=0;

yp=-radius*w;

for(i=-radius;i<=radius;i++){

yi=max(0,yp)+x;

rsum+=r[yi];

gsum+=g[yi];

bsum+=b[yi];

yp+=w;

}




Question 5 : On désire maintenant réaliser une détection de nouvel objet à partir d’un seuil

de Blods afficher "NOUVEL objet n°= Y dans la fenêtre". Réaliser les modifications et

tester votre programme

Ressources des classes :

yi=x;

for (y=0;y<h;y++){

pix[yi]=0xff000000 | (dv[rsum]<<16) | (dv[gsum]<<8) | dv[bsum];

if(x==0){

vmin[y]=min(y+radius+1,hm)*w;

vmax[y]=max(y-radius,0)*w;

}

p1=x+vmin[y];

p2=x+vmax[y];

rsum+=r[p1]-r[p2];

gsum+=g[p1]-g[p2];

bsum+=b[p1]-b[p2];

yi+=w;

}

}

}




class EdgeVertex

This class is used by class BlobDetection to store points'coordinates when detecting edges of a blob. Its dimensions are normalized.

Fields

float x, float y

Normalized coordinates of the vertex ( range [0;1] )

class Blob

This class is used by class BlobDetection to store blob informations such as position, center. Its dimensions are normalized.

Fields

float x, float y

Normalized coordinates of the blob's center ( range [0;1] )

float w, float h

Normalized dimensions of the blob ( range [0;1] )

float xMin, float yMin, float xMax, float yMax

Normalized min/max coordinates of the blob ( range [0;1] )

Methods

int getEdgeNb()

Returns the number of edges for the blob.

EdgeVertex getEdgeVertexA (int iEdge)

EdgeVertex getEdgeVertexB (int iEdge)

Each detected blob maintains a list of edges. An edge is made of two points A and B (called edgeVertex). For a given index, these two functions enable you to access them. Both of them have normalized coordinates (in the range [0;1]). If the given index iEdge is not in the range [0;lineNumber-1], then the function returns null.

int getTriangleNb()

Each detected blob maintains a list of triangles (of class BlobTriangle) which is defining a "blob" polygon. The list is filled if computeTriangles() method of BlobDetection class was called at initialization.

BlobTriangle getTriangle(int iTriangle)

Returns a reference to the ith triangle of the list. If the index iTriangle is outside the range [0;triangleNumber-1], null is returned.

EdgeVertex getTriangleVertexA (BlobTriangle bTri)

EdgeVertex getTriangleVertexB (BlobTriangle bTri)

EdgeVertex getTriangleVertexC (BlobTriangle bTri)

These three functions allow you to access vertices that compose a triangle of a blob's polygon.

class BlobTriangle

This class is used by class Blob to store informations on a single triangle of a blob's polygon.

Fields

int iA, int iB, int iC

Indexes of EdgeVertices defining a triangle.




class BlobDetection

Methods

BlobDetection (int imgWidth, int imgHeight)

Constructor of the class. Paramaters are the dimensions of the image on which the detection is going to be applied.

static void setConstants(int blobMaxNb, int blobLinesMaxNb, int blobTrianglesMaxNb) Will set all the constants for memory allocation for differents objects used by all instances of BlobDetection class:

blobMaxNb is the maximum number of blobs that an instance of BlobDetection can store. (default value is 1000)

blobLinesMaxNb is the maximum number of edges ("lines") a single blob can store. (default value is 4000)

blobTrianglesMaxNb is the maximum number of triangles a single blob can store. (default value is 500)

void computeTriangles()

A call to this function will tell the BlobDetection instance to store polygon informations of each detected blob. By default, polygons are not computed.

void setPosDiscrimination (boolean is)

If passed boolean value is true, the blob detection will attempt to find bright areas. Otherwise, it will detect dark areas (default mode). This setting is very useful when you decide to compute polygons for each blob.

void setThreshold (float value)

BlobDetection analyzes image for finding dark or bright areas, depending on the selected mode. The threshold is a float number between 0.0f and 1.0f used by the blobDetection to find blobs which contains pixels whose luminosity is inferior (for dark areas) or superior (for bright areas) to this value.

void activeCustomFilter(Object parent)

Make a call to this function to allow BlobDetection to fire an event each time a blob has been found by calling the function boolean newBlobDetectedEvent (Blob b), which has to be implemented in parent object passed to the BlobDetection. Inside the callback, a boolean value has to be returned: true means 'keep this blob', false means 'discard this blob'.

void computeBlobs (int[] pixels)

Compute the blobs in the image.

int getBlobNb ()

Returns the numbers of blobs detected in an image.

Blob getBlob (int n)

Returns the blob whose index is n in the list of blobs. Returns null if n is outside the range [0;blobNumber-1].




14. RECETTE DU DOSSIER

Ce dossier a été inspiré par un fleuron de notre région, la Route des Tamarins, elle réunit

toutes les prouesses technologiques actuelles sur les ponts et chaussées mais aussi sur

la sécurité des biens et des personnes. La route des Tamarins a été livrée en juin 2009 et

elle remplit parfaitement sa mission, les jeunes réunionnais ont vécu ces travaux

grandioses et se l’ont appropriés. Il est tout à fait naturel que l’enseignement du génie

électrique dans l’académie de la Réunion puise ses pratiques sociales de références dans

cette œuvre pluritechnologique, nous en sommes qu’au début de cette collaboration et le

dossier présenté aujourd’hui mène des étudiants de brevets de techniciens supérieurs

vers l’acquisition de compétences et de connaissances basée sur un système qui fait

partie de leur quotidien tout en abordant le thème transversal de la sécurité routière.

Routes des Tamarins, Détection Automatique d'Incident

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Transcript of Routes des Tamarins, Détection Automatique d'Incident