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R´epublique Alg´erienne D´emocratique et Populaire
Minist`ere de l’Enseignement Sup´erieur et de la Recherche
Scientifique
Universit´e Abderahmane Mira de B´eja¨ıa
Facult´e des Sciences Exactes D´epartement d’Informatique
M´emoire De Fin d’Etude En vue de l’obtention du diplˆome de master professionnel en informatique sp´ecialit´e : Administration et S´ecurit´e des R´eseaux informatiques
Th`eme :
Reconnaissance faciale par la
t´el´esurveillance
R´ealis´e par : MESROUA Djamel REBOUH Syphax
Devant le jury compos´e de :
Pr´esidente Mme^ S.ALOUI U. A/Mira B´eja¨ıa. Examinatrice Mme^ H.KHALED U. A/Mira B´eja¨ıa. Examinatrice Mme^ A.HOUHA U. A/Mira B´eja¨ıa. Promotrice Mme^ S.AIT KACI AZZOU U. A/Mira B´eja¨ıa.
B´eja¨ıa, 2017
REMERCIEMENTS
Nous adressons nos profonds remerciements `a :
Nos tr`es chers parents pour leur soutien et encouragement durant toutes nos ann´ees d’´etudes et sans lesquels on n’aurais jamais r´eussi.
Nos fr`eres et sœurs, pour leur pr´esence, leur soutien morale et leurs encouragements.
Madame S.AIT KACI AZZOU d’avoir accept´e de nous encadrer pour ce m´emoire de fin d’´etude, de son aide et de sa disponibilit´e tout au long de cette p´eriode.
Les membres du jury qui ont accept´ees d’´evaluer notre travail.
Mr H.BRADAI, pour son accueil durant le stage qu’on a effectu´e `a la BADR de b´ejaia.
L’ensemble des enseignants qui ont contribu´e `a notre formation.
Nos amis et toutes les personnes qui nous ont aid´e de pres ou de loina r´ealiser ce modeste travail.
I
TABLE DES MATIERES`
LISTE DES FIGURES
4.10 Identif cation dans dif ´erentes postures....................... 42
VI
LISTE DES TABLEAUX
3.1 Mat´eriels de la t´el´esurveillance `a la BADR.................... 32
VII
LISTE DES ABRÉVIATIONS
NVR N etwork V id´eo R ecorder PAL P hase A lternated in L ine RNA R ´eseaux de N eurones A rtif ciels SVM M achine `a V ecteurs de S upport WAN W ide A rea N etwork
IX
INTRODUCTION GEN´ ERALE´
De nos jours, la vid´eosurveillance est omnipr´esente et on la retrouve dans de nombreux secteurs d’activit´e (banque, transports, industrie, grande distribution,.. .) ou lieux de vie (villes, immeubles de bureau, ´equipements collectifs,.. .). Le nombre croissant de menaces de vol ou autre a fait que la plupart des responsables d’entreprise, souhaitent accroˆıtre la s´ecurit´e, en prot´egeant les biens et les personnes par de la vid´eosurveillance. C’est pourquoi, notre travail consiste a doter la Banque BADR (banque agricole et du d´eveloppement rurale) d’un outil qui permettra de mettre en place un systeme de vid´eosurveillance intelligente, en int´egrant un systeme de reconnaissance faciale qui permettra l’authentification du personnels et la reconnaissance des intrus. Le m´emoire s’articule autour de quatre chapitres : Le premier chapitre, introduit les g´en´eralit´es sur la t´el´esurveillance. Le deuxieme, est consacr´e a un ´etat de l’art des diff´erentes m´ethodes de reconnaissance faciale utilis´ees. Dans le troisieme chapitre, une breve description de l’organisme d’accueil est donn´ee. Et le dernier chapitre, pr´esentes l’essentiel de notre travaila savoir le d´eveloppement d’une application de reconnais- sance faciale ainsi que les r´esultats d’exp´erimentations obtenus. Enfin, nous terminerons par une conclusion g´en´erale o`u l’essentiel de notre travail est pr´esent´e ainsi que les perspectives futures.
CHAPITRE 1. TEL´ ESURVEILLANCE´
? Pour la surveillance de lieux sensibles (banques, centrales nucl´eaires, etc.) et d’habita- tions, afin de pr´evenir les intrusions, les cambriolages et les actes de vandalisme. ? Dans le cadre de la t´el´em´edecine, et en particulier pour la surveillance des patients a distance. _?_ Pour la surveillancea distance des enfants et des personnes vuln´erables.
1.2 Historique
1.2.1 Son apparition
La vid´eosurveillance s’est d´evelopp´ee d’abord au Royaume-Uni, en r´eponse aux attaques de l’IRA(Arm´ee r´epublicaine irlandaise en anglais Irish Republican Army). Les premieres exp´eriences au Royaume-Uni dans les ann´ees 1970 et 1980 ont conduita des programmes de grande ampleur au d´ebut des ann´ees 1990. Ces succes conduisirent le gouvernementa faire une campagne aupres de la population, et lan¸ca une s´erie d’installations de cam´eras. Aujourd’hui, les cam´eras au Royaume-Uni couvrent la plupart des centres villes, et de nombreuses gares et parkings. Une ´etude donna le chiffre approximatif de 400 000 cam´erasa Londres et 4 millions au Royaume-Uni au total. [1]
1.2.2 Evolution des syst`´ emes de vid´eosurveillance
La transition num´erique en vid´eosurveillance s’est op´er´ee en plusieurs ´etapes. Amorc´ee avec l’apparition de l’enregistreur num´erique, elle se poursuit vers une conversion totale a l’infra- structure IP, ou la vid´eo est transmise sur r´eseau intranet ou Internet de la cam´era a l’´ecran de visionnement. Dans ce passage, l’on retrouve plusieurs systemes hybrides, int´egrant compo- santes analogiques et num´eriques. [2]
Premi`ere g´en´eration :
Le r´eseau TVCF analogique traditionnel : des cam´eras analogiques sont connect´ees par cˆables coaxiaux (un cˆable par cam´era) aux ´ecrans de surveillance et, pour des fins d’archivage, a un magn´etoscope qui enregistre la vid´eo sur cassette. Un multiplexeur peut ˆetre utilis´e pour grouper les flux vid´eo de plusieurs cam´eras en un seul signal composite qui est transmis au magn´etoscope oua un moniteur analogique. Il permet d’afficher quatre, neuf ou 16 signaux vid´eo sur un mˆeme ´ecran, ou d’enregistrer ceux-ci sur un mˆeme syst`eme d’archivage. Aucune
CHAPITRE 1. TEL´ ESURVEILLANCE´
compression n’est effectu´ee sur les signaux vid´eo. Avec un magn´etoscope con¸cu a cet effet, l’en- registrementa taux de trame (frame rate) r´eduit permet d’´economiser de l’espace sur la bande vid´eo, selon les besoins de surveillance.
Avantages :
- Les syst
emes analogiques sont tres fiables. - Simple
a utiliser, ils ne requierent pas de comp´etences informatiques.
Inconv´enients :
- La qualit´e de la vid´eo est inf´erieure
a celle des systemes num´eriques. - Il faut changer les cassettes fr´equemment.
- N´ecessite un nettoyage et un entretien r´egulier des magn´etoscopes.
- La qualit´e de la vid´eo enregistr´ee se d´et´eriore avec le temps.
- Ne permet pas le visionnement `a distance, comme sur les r´eseaux num´eriques.
- Ce sont des syst`emes propri´etaires.
Figure 1.1 – Syst`eme classique CCTV
CHAPITRE 1. TEL´ ESURVEILLANCE´
Les encodeurs vid´eo peuvent ˆetre utilis´es avec les enregistreurs vid´eo r´eseau (NVR). Ceux-ci ne peuvent traiter et enregistrer que des flux vid´eo IP. Ils sont offerts sous une plateforme ou- verte (un ordinateur muni d’un logiciel de gestion vid´eo) ou dans un mat´eriel propri´etaire d´edi´e. Sous cette derniere forme, l’enregistreur vid´eo r´eseau se comparea un enregistreur num´erique hybride, except´e qu’il n´ecessite l’usage d’encodeurs pour op´erer avec des cam´eras analogiques.
Avantages :
- Utilisation d’ordinateurs et de mat´eriel standards de r´eseau pour l’enregistrement et la gestion de la vid´eo.
- Possibilit´e d’enregistrer `a l’ext´erieur du site de surveillance (par exemple, centralisation des enregistrements).
- Architecture distribu´ee qui offre flexibilit´e, extensibilit´e (peut ajouter une cam´era `a la fois) et redondance (en cas de bris ou pannes).
Inconv´enients :
- Gourmand en bande passante, si l’enregistrement est fait hors du site de surveillance (par ex., de fa¸con centralis´ee).
- Si le r´eseau tombe en panne, l’enregistrement peut ˆetre interrompu.
- Si l’enregistrement centralis´e n’est pas requis, l’utilisation d’enregistreurs vid´eo r´eseau est souvent plus coˆuteuse que celle d’enregistreurs num´eriques.
- N´ecessitent des calculs complexes pour d´eterminer le nombre de flux vid´eo pouvant ˆetre support´es par le serveur, la quantit´e d’espace disque n´ecessaire `a l’enregistrement, le taux de trames, le niveau de compression et d’autres facteurs li´es aux capacit´es du r´eseau.
Figure 1.2 – Syst`eme hybride
CHAPITRE 1. TEL´ ESURVEILLANCE´
Troisi`eme g´en´eration :
Le tout num´erique IP au sens strict, un systeme de vid´eosurveillance est completement IP, lorsque toutes ses composantes sont num´eriques et toutes les transmissions sont effectu´ees sous le protocole IP. Ces r´eseaux comprennent donc des cam´eras r´eseau, aussi appel´ees IP. Il s’agit de cam´eras int´egrant leur propre encodeur. Celles-ci sont reli´ees, via des commutateurs r´eseau, a des serveurs (ordinateurs personnels), munis d’un logiciel de gestion vid´eo. L’enre- gistrement est fait sur serveur ou sur des enregistreurs vid´eo r´eseau propri´etaires (d´edi´es aux tˆaches sp´ecifiques d’enregistrement, d’analyse et de lecture vid´eo sur IP). Les traitements sont effectu´es sur le serveur ou dans les p´eriph´eriques. Toutefois, beaucoup de gens considerent qu’un systeme de vid´eosurveillance dont la vid´eo est transmise sous protocole IPa partir des enco- deurs, constitue un systeme r´eseau IP. Dans ces systemes, les cam´eras peuvent ˆetre analogiques, en autant qu’elles soient reli´ees `a des encodeurs.
Avantages :
- Tout est num´eriques (cam´eras, r´eseaux, enregistrement, acc`es.
- Ils peuvent inclure diff´erents types de cam´eras : intelligente, m´egapixel, sans fil, PTZ, panoramiques, etc.
- Ils utilisent du mat´eriel non propri´etaire.
- Ils fonctionnent avec des serveurs distribu´es et multiplateformes.
- La sauvegarde se fait sur r´eseau (NVR).
- On peut y acc´eder
a distance, n’importe ou, n’importe quand, soit d’un centre de contrˆole, via Internet ou un r´eseau LAN ou WAN, sur un cellulaire ou un assistant num´erique personnel, etc. - Ils peuvent inclure de l’analytique vid´eo.
- La vid´eosurveillance sur r´eseau IP repose sur une infrastructure plus souple que la vid´eo analogique, combinant transmission cˆabl´ee et sans fil.
- L’infrastructure r´eseau est rapide et facilement extensible. Il n’y a pas de limite au nombre de cam´eras qui peuvent s’y ajouter.
CHAPITRE 1. TEL´ ESURVEILLANCE´
Diff´erents types de cam´eras
Les cam´eras peuvent ˆetre de type analogiques vid´eo, num´eriques IP ou m´egapixels. Elles peuvent ˆetre install´ees : ? Fixes d’int´erieur, sur support, pour filmer des plans fixes avec possibilit´e de r´eglage manuel de la focale. ? Fixes d’ext´erieur, sous caisson thermostat´e, pour filmer des plans fixes avec possibilit´e de r´eglage manuel de la focale. ? Sous dˆomes fixes, qui procurent en plus une protection de la cam´era. ? Sous dˆomes motoris´es : le syst`eme de motorisation commande le d´eplacement horizontal et/ou vertical de la cam´era et le zoom (PTZ).
Les cam´eras analogiques :
Le signal vid´eo est un flux continu de donn´ees analogiques r´esultant du balayage vid´eo du spot sur les pixels. Il correspond `a 2 trames entrelac´ees repr´esentant chacune la moiti´e de l’image [21].
- Le format de vid´eo utilis´e en Europe est PAL (Phase Alternated in Line) qui correspond `a 625 lignes avec entrelacement 2 :1, dont 576 d’images, le reste ´etant des informations de r´egulation et de synchronisation.
- La d´efinition des images vid´eo est exprim´ees en lignes TV (ex : 540 lignes TV).
- Ces cam´eras peuvent int´egrer un convertisseur de sortie vid´eo/num´erique pour une mise en r´eseau IP.
Figure 1.4 – Cam´era analogique
Les cam´eras num´eriques (IP) :
Les informations d’images sont des paquets de donn´ees num´eriques (suite de bits 0/1) dont l’acquisition se fait : pour les cam´eras entierement num´eriques (full IP), sur un capteur CCD (Charged Coupled Device)a balayage progressif o`u le signal lumineux re¸cu par chaque pixel
9
CHAPITRE 1. TEL´ ESURVEILLANCE´
est cod´e sur plusieurs bits, avec une analyse s´equentielle qui produit une image complete (il n’y plus d’entrelacement de trames) pour les cam´eras vid´eoa sortie num´erique, apr`es un traitement du signal par un convertisseur analogique/digital qui num´erise la vid´eo [21].
- Le format num´erique des informations est compatible r´eseaux IP (Internet Protocol).
- La d´efinition des images est donn´ee en r´esolution PAL (ex : 4CIF 704 x 576 pixels, CIF176 x 144 pixels).
- La qualit´e n´ecessite des d´ebits importants obtenus par algorithmes de compression (M- JPEG, MPEG-4, H.264).
Figure 1.5 – cam´era num´erique avec WIFI
Figure 1.6 – cam´era num´erique avec cˆable
