کاربردهای پردازش تصویر در ایمنی و امنیت

در دنیای امروز قابلیت‌های روبه گسترشِ سیستم‌ها و تکنیک‌های پردازش تصویر، درهای تازه‌ای را به روی پژوهش در زمینه ی کاربردهای پردازش تصویر در ایمنی و امنیت گشوده است. امروزه با افزایش جرایم اینترنتی و فیزیکی، نیاز به ارائه تکنیک‌های تازه و بدیع برای کنترل آن‌ها در حوزه ی پردازش تصویر در ایمنی و امنیت، بیش از پیش احساس می شود.

لازم به ذکر است ظهور تکنیک‌های یادگیری ماشین و پردازش تصویر منجر به بروز فرصت‌های پژوهشی جدیدی در این زمینه شده است. یادگیری ماشین، قابلیت استخراج خودکار و تحلیل اطلاعات از تصاویر را به وجود آورده است و این همراهی یادگیری ماشین و پردازش تصویر با یک دیگر در کاربری‌های متعدد امنیتی مفید واقع شده است. پردازش تصویر نقش کلیدی‌ای را هم در امنیت دیجیتال و هم در امنیت فیزیکی ایفا می‌کند. از جمله کاربری‌های امنیت فیزیکیِ می توان به امنیت کشور، کاربری‌های نظارتی، احراز هویت اشاره کرد.امنیت دیجیتال نیز بر حفاظت از داده‌های دیجیتال تأکید دارد.

تکنیک‌هایی مثل واترمارک کردن دیجیتال، امنیت شبکه و پنهان‌نگاری(steganography) در بخش امنیت دیجیتال طبقه بندی می‌شوند. باید در نظر داشت در هر دو زمینه ی امنیت فیزیکی و دیجیتال، عملکرد بدون‌ وقفه (Real-time) مسأله ای حیاتی و ضروری محسوب می شود. بدین معنی که در دسترس بودن اطلاعاتِ تصویر مرتبط و با کیفیت در زمان مناسب، آگاهی کامل و جامعی را نسبت به موقعیت موردنظر ما به ارمغان می‌آورد. تکنیک‌های پردازش تصویر بدون وقفه می‌توانند عملیات لازم را با تأخیری قابل قبول و اندک در بازه زمانی مد نظر ما انجام دهند.

همچنین کاربری‌های امنیت فیزیکی مانند نظارت، احراز هویت بیومتریک، انجام واترمارک یا امنیت شبکه، مواردی هستند که دارای محدودیت زمانی بوده و صد البته به پردازش تصویر بدون وقفه نیاز دارند. در مقاله پیش رو سعی بر این است به معرفی ابزارها و تکنیک‌های جدید در زمینه پردازش تصویر بدون وقفه در زمینه کاربری‌های امنیتی که خود از تکنیک‌های یادگیری ماشین نیز بهره می‌برند، بپردازیم.

فهرست مطالب

کاربردهای پردازش تصویر در ایمنی و امنیت به سه بخش تقسیم می شود
ردیابی بصری
احراز هویت بیومتریک
امنیت رسانه دیجیتال
کاهش میزان ذخیره سازی و انتقال داده ها با مکم پردازش تصویر
هوش مصنوعی ویادگیری ماشین در کنار پردازش تصویر
پیشبرد پردازش تصویر دوربین در ابعاد جدیدی به وسیله 5G
امنیت IT با پردازش تصویر
نوآوری B2B و B2C در پردازش تصویر
نتیجه گیری
منابع

همان طور که اشاره کردیم یکی از کاربردهای پردازش تصویر در ایمنی و امنیت، پردازش تصویر و ویدئو بدون وقفه است که می‌تواند در جهت یافتن راهکارهای جدید برای حل مشکلات مختلف در این زمینه مورد استفاده قرار گیرد.

زمانی که به بررسی کاربردهای پردازش تصویر در ایمنی و امنیت می پردازیم، شاید هیچ موضوعی به اندازه اینترنت اشیاء در حال ترند شدن نباشد. اینترنت اشیاء به طور کلی با هوشمندتر شدن دستگاه‌ها، متصل شدنشان به اینترنت و انتقال داده‌هایی که مقدارشان روز به روز بیشتر می‌شود و توسط حسگرها جمع‌آوری می‌شوند، سروکار دارد.

باید خاطر نشان ساخت دوربین‌ها نقش ویژه‌ای در گسترش قابلیت‌های پردازش داده‌های بصری ایفا می‌کنند و سیستم‌های نظارت ویدیویی با استفاده از بینایی کامپیوتر و یادگیری ماشین می‌توانند به طور چشمگیری شرایطِ امنیت عمومی را بهبود بخشیده و به بهینه شدنِ ارتباط انسان-ماشین در جامعه کمک کنند.

به طور کلی موضوع امنیت در جهان امروز مسئله‌ای بنیادی به حساب می‌آید. در حوزه ی کاربردهای پردازش تصویر در ایمنی و امنیت باید جنبه‌های مختلف بخش امنیت در زندگی روزمره را که با کمک تکنیک‌های پردازش تصویر می‌توان آن‌ها را حل و فصل کرد؛ در نظر داشت.

کاربردهای پردازش تصویر در ایمنی و امنیت به سه بخش تقسیم می شود #

ردیابی بصری
احراز هویت بیومتریک
امنیت رسانه دیجیتال

ردیابی بصری #

ردیابی بصری به تکنیک‌های بینایی کامپیوتر گفته می‌شود که تصویر را برای استخراج شاخصه‌هایی که معرف اشیاء (به عنوان مثال عابر پیاده) هستند، آنالیز کرده و با ردیابی آن‌ها، ورودی‌هایی را فراهم می‌کند تا بتواند هرگونه رفتار غیرعادی را تحلیل کند.

احراز هویت بیومتریک #

تکنولوژی شناسایی، استخراج و تجزیه و تحلیل شاخصه‌های فیزیکی یا رفتاری انسان برای اهداف شناسایی و تشخیص دادن، بخش بیومتریک را تشکیل می‌دهد.

امنیت رسانه دیجیتال #

این بخش به طور کلی شامل تکنیک‌های پردازش سیگنال چندرسانه‌ای می‌شود که می‌تواند با تعبیه کردن اطلاعات درون محتوا با استفاده از روش‌های واترمارک، از کپی‌رایت به دقت محافظت به عمل بیاورد.

گسترش روزافزون قابلیت‌های سیستم‌ها و تکنیک‌های تصویری، زمینه‌های پژوهشی تازه‌ای را در بخش امنیت باز کرده است، ما در ادامه به معرفی برخی از مهم‌ترین پیشرفت‌های کاربردهای پردازش تصویر در ایمنی و امنیت که در آینده در بازار کاربری‌های بصری، تأثیر بسزایی خواهند گذاشت خواهیم پرداخت.

کاهش میزان ذخیره سازی و انتقال داده ها با مکم پردازش تصویر #

رشد روز افزون قابلیت‌های مختلف پردازش تصویر و کاهش هزینه‌های تکنولوژی‌های آی‌تی، باعث شده دیگر نیازی به بارگذاری داده‌‎های ویدیویی ضبط شده توسط دوربین‌های شبکه چه به صورت فشرده شده و چه به صورت غیر فشرده توسط یک سیستم فرضیِ ضبط ویدیو، مرکز ذخیره ویدیو یا سیستم ابری(Cloud-based system ) نباشد.

پیشرفت‌های تکنولوژیک در حوزه ی کاربردهای پردازش تصویر در ایمنی و امنیت باعث به وجود آمدن محاسبات لبه‌ای (Edge computing) شده است که پردازش غیرمتمرکز داده‌های ذخیره شده در شبکه به وسیله دستگاه‌های مختلف را انجام می دهد. قابلیت محاسبات لبه ای مدیریت تعداد بسیار بالای محاسبات و انجام مراحل پیچیده تشخیص را توسط خود دوربین و حسگرهای مشارکت‌کننده، عملی می کند. در نهایت ابرداده(Meta data) به دست آمده، به فضای محاسبات ابری منتقل شده و از بازدهی بسیار بالاترِ محاسباتیِ قابل دسترس در آنجا استفاده می‌کند و با داده‌های دیگر دوربین‌ها و حسگرها ادغام می شود. به طور مثال دوربین هوشمند تشخیص می‌دهد که فردی با خود اسلحه حمل می‌کند.

با استفاده از قابلیت تحلیلی که دوربین با کمک شبکه دارد، نه تنها تصاویرِ این موقعیت به خصوص بارگذاری شده بلکه برای دستیابی به پاسخی مشخص مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. همان طور که مشاهده می کنید در صورت عدم وجود این قدرت محاسباتی، بارگذاری مداوم داده‌های ویدیویی سنگین و پردازش پی در پی آن‌ها بر دوش سرور خواهد بود.

هوش مصنوعی ویادگیری ماشین در کنار پردازش تصویر #

از دیگر کاربردهای پردازش تصویر در ایمنی و امنیت به خصوص در زمینه شناسایی داده‌های عکس، این است که هوش مصنوعی در دوربین‌ها قادر خواهد بود جدا از پردازش داده‌ها و ارزیابی آن ها، ویژگی‌ها و دیگر شاخصه‌های توصیفی را در مقایسه بین افراد به روشنی تشخیص دهد. باید عنوان کرد که این ویژگی بااین قابلیت که می‌تواند فرد به خصوصی را که از قبل برای سیستم تعریف شده است با دیگران مقایسه کند، متفاوت است.

با فراتر رفتن از قابلیتِ تفسیر رفتار امن و بی‌خطر، روال یادگیری ماشین می‌تواند به تدریج منبعی از داده‌ها و تجربیاتش را گردآوری کند. بدین ترتیب می توان ادعا کرد که با بکارگیری هوش مصنوعی در زمینه خرده‌فروشی، همچنین در زمینه لجستیک و بخش حمل و نقل، می توان به بررسی رفتار و اولویت‌ بندی های مشتریان پرداخت. هوش مصنوعی و یادگیری ماشین به سیستم‌ها کمک می‌کند که نه تنها با شناسایی عملیات‌ بلکه با ارزیابی و پردازش آن‌ها، به نتایج چشمگیری دست یابند.

پیشبرد پردازش تصویر دوربین در ابعاد جدیدی به وسیله 5G #

در آینده ای نه چندان دور، شبکه‌های 5G فاکتور برتر و مهمی برای اینترنت اشیاء و پردازش ویدیو خواهند بود. چه در بخش خودرو و حمل و نقل و شهرهای هوشمند و یا حتی در حوزه دارو و درمان، 5جی پایه و اساس موفقیت خدمات ارزش‌افزوده خواهد بود. خصوصاً زمانی که درمورد کاربردهای پردازش تصویر در ایمنی و امنیت صحبت می‌کنیم هیچ جایگزینی به جز 5جی برای کنترل حجم زیاد داده هایی با حجم زیاد و کیفیت تصویر بالا وجود ندارد.

باید به این موضوع اشاره کرد که در کنار شاخصه ی بسیار بااهمیت سرعت بالای انتقال داده‌ها، عدم پایداری و نبود یک ارتباط امن و قطعی در مقابل حمله‌های هکری در مواقع اضطراری، شکل گیری خدمات ارزش افزوده بر بستر 5G را در سال های آتی به ارمغان خواهد آورد. از طرفی در حیطه ی هوشمندسازی شهرها و حمل و نقل، خدماتی کارآمد در راستای تجزیه و تحلیل ترافیک و مدیریت پارکینگ ارائه خواهند شد.

امنیت IT با پردازش تصویر #

در طی چند سال آینده سیستم های اینترنت اشیاء به هدفی مطلوب برای هکرها تبدیل خواهند شد چرا که این سیستم ها با در دست داشتن قدرت محاسباتی‌ بالا، داده‌های بسیار حساسی را جمع‌آوری و منتقل می‌کنند که برای جاسوسی یا جرائم سایبری مناسب خواهند بود. همچنین باید در نظر داشت دستگاه‌هایی که به شکل هوشمند متصل می‌شوند می‌توانند محل مناسبی برای دستیابی به بخش‌های حساس دیگر در شبکه باشند. از طرف دیگر، ایجاد اختلال در عملکرد دوربین‌های مبتنی بر شبکه، می‌تواند خلأهایی در امنیت فیزیکی نیز ایجاد کند.

باید در نظر داشت تکنولوژی‌های امنیتی قابل اعتماد در پردازش تصویر، میزان اعتماد کاربران را به اینترنت اشیاء و کاربردهای پردازش تصویر و پایداری و دوام این اعتماد را مشخص خواهد کرد. بر خلاف سال‌های ابتدایی که بدافزارها و تروجان‌ها، زیرساخت‌های امنیتی را مورد حمله قرار می‌دادند، در آینده دوربین‌های شخصی هدف قرار خواهند گرفت و در برخی موارد به دستگاه‌های خاصی حمله خواهد شد. دستگاه‌های ناامنِ اینترنت اشیاء می‌توانند آسیب‌پذیری‌های امنیتی، مخصوصاً در بخش تجهیزات صنعتی و همچنین زیرساخت‌هایی مانند ساختمان های عمومی و فرودگاه ها ایجاد کنند.

نوآوری B2B و B2C در پردازش تصویر #

از دیگر کاربردهای پردازش تصویر در ایمنی و امنیت در بازار دوربین دیجیتال، همگرایی‌ای بین دستگاه‌های B2B(Business-to-Business service) و B2C(Business-to-consumer) و تکنولوژی‌های مرتبط میان این دو است. از یک طرف، دوربین‌های قدرتمندتر مستقیماً از طریق سازندگان با هدف بازار مصرف‌کننده وارد می‌شود که قطعات و ویژگی‌های قدرتمندی را دارا است که پیش از این تنها برای تجهیزات حرفه‌ای در دسترس بوده است.

در همین حین، شرکت‌ها دستگاه‌های حرفه‌ای برای بخش امنیت و ایمنی تولید می‌کنند که شامل دوربین‌های مقرون به صرفه است و به این شکل نمونه کارهایشان را در جهت اینترنت اشیاء خانگی، گسترش می‌دهند. دوربین‌هایی که علاوه بر اینکه برای ضبط محتوای تصویری مناسب هستند اکثراً به حسگر تشخیص حرکت یا حسگرهای دید در شب نیز مجهز هستند.

نتیجه گیری #

اگرچه هنوز جای خالی پژوهش‌های انجام نشده بسیاری در حوزه کاربردهای پردازش تصویر در ایمنی و امنیت احساس می شود، اما یک چیز کاملا واضح و مشخص است: بازاری در این زمینه وجود دارد که افق ها و فرصت‌های بیشماری را در آینده ای نزیک پیش روی ما نمایان می کند.

چنانچه توسعه ی دوربین‌ها در گوشی‌های تلفن همراه که خود عادی‌ترین دستگاه اینترنت اشیاء به شمار می آیند، با روال گذشته مقایسه کنید متوجه خواهید شد که با ارائه روزافزون برنامه‌های جدید پردازش تصویر در تلفن های همراه و هوشمندتر شدن آن‌ها، کاربری موبایل گامی فراتر از پیام دادن و تماس گرفتن برداشته اشت.

بدیهی است که پردازش داده های بصری و کاربردهای پردازش تصویر در بخش ایمنی و امنیت می‌تواند برای نرم‌افزارهای امنیتی ارزش‌افزوده عظیمی در حوزه های مختلف صنایع و مکان‌های عمومی به همراه داشته باشد. چنانچه مشاهده کردیم قدرتِ پردازش مورد نیاز و ارتباط شبکه‌ای هم اکنون در دسترس است و تنها چیزی که می‌تواند ما را به مرحله نوینی از پردزاش تصویر برساند، پلتفرم‌ها و استانداردهایی است که به توسعه‌دهندگان در سطح جهانی قدرت خلق و انتشار نرم‌افزارهایشان در راستای ارتقا دوربین‌های هوشمند می دهد.