파이썬을 사용한 신경망을 활용한 CCTV 영상 이상 탐지 알고리즘

10 Nov 2023

python

소개

현대 사회에서는 CCTV(Closed-circuit television)가 범죄 예방 및 안전 유지를 위해 널리 사용되고 있습니다. 그러나 수많은 CCTV 카메라에서 발생하는 대량의 영상 데이터를 분석하고 이상 행동을 탐지하는 것은 사람에게 부담이 될 수 있습니다. 이를 위해 신경망(neural network)을 사용한 영상 이상 탐지 알고리즘이 개발되었습니다.

신경망을 활용한 영상 이상 탐지 알고리즘 작동 원리

신경망은 영상 데이터에서 패턴을 학습하고, 학습된 패턴과 입력 데이터를 비교하여 이상 행동을 탐지하는데 사용됩니다. 이 알고리즘은 다음과 같은 단계로 작동합니다:

데이터 수집: CCTV 카메라로부터 얻은 영상 데이터를 수집합니다.
데이터 전처리: 수집된 영상 데이터를 전처리하여 신경망이 처리할 수 있는 형식으로 변환합니다. 예를 들어, 이미지 데이터의 크기를 조정하거나 정규화 작업을 수행할 수 있습니다.
신경망 학습: 전처리된 데이터를 사용하여 신경망을 학습시킵니다. 학습 데이터에는 정상적인 영상 데이터와 이상한 동작을 하는 데이터가 포함되어 있어야 합니다.
이상 탐지: 학습된 신경망을 사용하여 새로운 영상 데이터를 분류합니다. 이 때, 신경망이 이상 행동을 감지하는지 확인합니다.
결과 분석: 이상 탐지 알고리즘의 결과를 분석하고 필요한 조치를 취합니다.

예제 코드

import cv2
import numpy as np
import tensorflow as tf

# 영상 이상 탐지를 위한 신경망 모델 로드
model = tf.keras.models.load_model('anomaly_detection_model.h5')

# 영상 데이터 전처리 함수
def preprocess_image(image):
    # 이미지 크기 조정
    resized_image = cv2.resize(image, (224, 224))
    # 픽셀 값 범위 정규화
    normalized_image = resized_image / 255.0
    # 차원 확장
    processed_image = np.expand_dims(normalized_image, axis=0)
    return processed_image

# CCTV 영상 데이터 수집
video_capture = cv2.VideoCapture('cctv_video.mp4')

while True:
    ret, frame = video_capture.read()

    # 프레임이 제대로 읽어지지 않으면 종료
    if not ret:
        break

    # 프레임 전처리
    preprocessed_frame = preprocess_image(frame)

    # 이상 탐지 예측
    prediction = model.predict(preprocessed_frame)

    # 이상 탐지 결과 분석 및 조치 수행

    # 프레임 출력
    cv2.imshow('CCTV', frame)

    if cv2.waitKey(1) == ord('q'):
        break

# 종료
video_capture.release()
cv2.destroyAllWindows()

위 예제 코드는 파이썬을 사용하여 CCTV 영상 데이터에서 이상 탐지를 하는 알고리즘을 구현한 것입니다. 예제 코드는 OpenCV와 TensorFlow 라이브러리를 사용합니다. 먼저, 학습된 신경망 모델을 로드한 후, 영상 데이터를 전처리하여 모델에 입력으로 제공합니다. 그리고 이상 탐지 결과를 분석하고 필요한 조치를 수행하는 부분을 추가하면 됩니다.

결론

파이썬을 사용한 신경망을 활용한 CCTV 영상 이상 탐지 알고리즘은 대량의 CCTV 영상 데이터를 자동으로 분석하여 이상 행동을 탐지하는데 사용됩니다. 이를 통해 범죄 예방 및 안전 유지를 위한 효과적인 솔루션을 제공할 수 있습니다.

참고 자료:

OpenCV 공식 웹사이트

TensorFlow 공식 웹사이트

[카메라 이상 탐지를 위한 딥러닝 알고리즘 한국정보과학회](https://www.koreascience.or.kr/article/CFKO201907727441725.page)

[Anomaly Detection in Videos with Neural Networks Medium](https://towardsdatascience.com/anomaly-detection-in-videos-with-neural-networks-426f26484fb4)

#AI #신경망 #CCTV