Cas d’une vidéosurveillance dans un zoo en Allemagne

Cas intéressant d’un dispositif vidéo au service de la surveillance de la sécurité des personnes et des animaux dans le zoo Opel à Kronberg en Allemagne, ainsi que l’étude des comportements animaliers.

© Mobotix
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Communément appelée « zoo Opel », la réserve zoologique « Georg von Opel » de Kronberg im Taunus abrite plus de 1500 animaux de plus de 200 espèces différentes, logés dans de vastes enclos sur une surface d’environ 27 hectares. On compte parmi eux de nombreuses espèces menacées de disparition. Situé sur les coteaux du Vordertaunus, avec une vue imprenable sur la vieille ville de Kronberg et jusqu’à la région Rhin-Main, le zoo Opel est l’une des institutions de loisirs et de culture les plus visitées en Hesse avec près de 650 000 entrées par an. Unique en son genre en Hesse, le vaste espace récemment aménagé pour accueillir les éléphants d’Afrique constitue l’un des pôles d’attraction majeurs.

Le nouvel enclos des éléphants
Avec la construction du nouvel espace pour les éléphants en automne 2013 s’achevait le plus gros projet de construction de l’histoire du zoo Opel. La maison des éléphants s’est enrichie de grandes étables individuelles. Implanté sur plus de 800 mètres carrés, le parcours intérieur offre assez de place pour que les éléphants dominés puissent éviter les dominants. Au grand parcours situé dans la maison des éléphants s’ajoutent trois espaces verts sur une surface totale de plus de 8 000 m² , ce qui permet aussi bien aux quatre éléphants de se retrouver que d’éviter de se croiser.

Garder les zones critiques à l’œil
« Outre les besoins des éléphants, la sécurité de l’enclos a également été un aspect important pris en compte lors de la planification de l’espace », explique le Dr Thomas Kauffels, directeur du zoo. « Nous devons toujours savoir exactement où se trouve un animal, quels portails sont ouverts et lesquels doivent être fermés. » Dès la phase de construction, il a ainsi été décidé d’installer plusieurs caméras pivotantes/inclinables dans l’enclos des éléphants. Toutefois, le concept de caméra prévu à l’origine a révélé certains points faibles au moment de l’installation, incitant le zoo Opel à se tourner vers Encom Consulting GmbH, à Sarrevailingue. Cette entreprise travaille avec le zoo Opel depuis plusieurs années, notamment pour installer des liaisons hertziennes à réflexions multiples. Le spécialiste des solutions de sécurité et de gestion des risques a en outre installé les premières caméras haute résolution dans le zoo, qui ont permis par exemple de sécuriser et de documenter l’avancée des travaux dans l’enclos des éléphants. Les travaux pouvaient également être suivis sur le site Web du zoo Opel.

En évaluant le concept adopté jusqu’alors, Encom a constaté que les caméras pivotantes/inclinables prévues n’étaient pas en mesure de couvrir une grande partie des exigences requises. A cela s’ajoutait l’aspect financier. Auparavant, le concept de caméras pivotantes/ inclinables supposait l’installation de nombreuses connexions onéreuses en fibre optique. La fibre optique devait également être utilisée dans la zone à haute tension pour éviter toute perturbation. Par ailleurs, le nombre de caméras nécessaires pour couvrir toutes les zones souhaitées s’était révélé nettement supérieur dans le concept d’origine que dans la version corrigée. Un processus d’élimination du bruit impulsif développé par Encom permet également de renoncer à la fibre optique dans les zones situées à proximité des systèmes à haute tension. En prenant en considération les aspects liés aux coûts et à la sécurité, la direction du zoo s’est éloignée du concept d’origine et a chargé Encom de la planification et de l’installation du réseau des caméras MOBOTIX conseillées. Les coûts matériels ont ainsi été réduits de près de 30 pour cent, et ce sans compter la baisse considérable des frais consécutifs, due notamment à la faible consommation d’énergie de la solution MOBOTIX et à ses coûts d’entretien minimaux.

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De ce fait, la société de conseil a décidé d’installer trois caméras FlexMount de MOBOTIX dans le passage semi-circulaire des éléphants. Cette caméra flexible est dotée de deux objectifs hémisphériques qui sont chacun reliés au processeur de la caméra via un câble de raccordement d’une longueur maximum de deux mètres. Équipée de deux modules capteurs qui lui permettent de voir « en coin », la caméra peut également sécuriser une zone hémisphérique. Au final, elle fournit deux images panoramiques 180° haute résolution corrigées, dont la résolution actuelle de 3,1 mégapixels devrait s’élever à 6 MP à l’avenir. Cela permet de surveiller le passage dans son intégralité.

Les douze prises de vue sont affichées en même temps à l’écran via seulement trois caméras. Un capteur jour et un capteur nuit couvrant la même zone sont incorporés en parallèle dans chaque caméra. La caméra sélectionne le module caméra approprié selon les conditions de luminosité et adopte les meilleures stratégies d’exposition en fonction de la programmation. Pour une utilisation de jour comme de nuit, toutes les caméras sont dotées d’un capteur vidéo hautement spécialisé et adapté à chaque situation d’éclairage. Si cela s’avère vraiment nécessaire, il est possible de zoomer sur l’image ou de la faire pivoter uniquement par voie électronique. En règle générale, aucune interpolation n’a lieu en raison du nombre élevé de pixels.

Les soigneurs animaliers obtiennent des vues détaillées et d’autres parties d’image sans mouvement mécanique de l’objectif ou du capteur, et donc sans usure. L’absence de mouvement signifie qu’il n’y a pas de moteur et donc aucun risque de panne ni de frais d’entretien à régler. Avant d’emprunter le passage des éléphants, les soigneurs peuvent voir si des animaux se trouvent dans le couloir de communication grâce au poste terminal fixe MxDisplay installé sur le côté et entièrement résistant à la poussière. Il en est de même pour le parcours intérieur situé dans la maison des éléphants, où sont installées des caméras FlexMount et AllroundDual. Ainsi, le zoo bénéficie d’un aperçu complet du parcours intérieur jusqu’à la terrasse des visiteurs.

A l’extérieur, d’autres caméras de type FlexMount ont été ajoutées aux caméras AllroundDual déjà installées en hauteur. Celles-ci ont pu être intégrées en toute discrétion grâce à la petite taille du capteur d’images et au câble de deux mètres maximum qui les relie au processeur de la caméra. Cela joue un rôle important notamment dans l’enclos des éléphants. En principe, les systèmes de caméra doivent être installés hors de portée de la trompe, c’est-à-dire à plus de six mètres de hauteur. « Les éléphants sont des animaux très curieux qui inspectent tout avec la plus grande attention. La trompe d’un éléphant peut peser jusqu’à 200 kilogrammes, c’est pourquoi les caméras doivent être installées de sorte à ne pas être désaxées par un coup violent », explique Jasper Jasperson. « Les capteurs des images vidéo ont eux-mêmes été fixés dans des rochers spécialement modelés. Cela permet d’effectuer des enregistrements à faible hauteur (à trois mètres au-dessus du sol). Nous pouvons ainsi regarder les éléphants ‘les yeux dans les yeux’. Dans le même temps, nous disposons d’une meilleure vue au loin parallèle au sol, ce qui nous donne un meilleur aperçu général. »

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Encom a également pris en compte les besoins spécifiques du zoo Opel pour effectuer le câblage, accordant la priorité à la fiabilité du fonctionnement. Le nombre d’équipements actifs sur le terrain a ainsi consciemment été réduit de façon considérable. Pour des raisons de coûts et d’entretien, des câbles en fibre optique ne sont posés que là où cela est indispensable, c’est-à-dire où il faut dépasser de très grandes portées. Deux connexions de ce type de plus de 400 et 500 mètres ont ainsi été établies en extérieur, à proximité des points d’eau. Tous les autres systèmes de caméras fonctionnent directement via des câbles en cuivre de longue portée. Cette connexion permet également d’alimenter les caméras MOBOTIX en énergie de fonctionnement (trois à cinq watts) de manière centralisée. Dans sa fiche technique, le système d’origine prévoyait une consommation de 55 watts par caméra, soit plus de dix fois supérieure à la consommation actuelle. En cas de panne de courant, les caméras MOBOTIX continuent d’être alimentées de façon centralisée via une alimentation électrique sans interruption pour ne pas nuire à la sécurité.

Le concept de couverture totale
Une seule caméra à 360° couvre en permanence toute l’aire extérieure des éléphants et fournit un aperçu de l’ensemble de l’enclos extérieur, qui s’étend sur quelque 5500 mètres carrés. Cette vue est complétée par d’autres caméras de section à 90° situées dans la partie inférieure étagée. Cela permet aux employés de toujours voir où chaque animal se trouve. Outre les aspects de sécurité, le zoo Opel utilise également les caméras pour étudier le comportement des animaux. Afin de masquer les facteurs de perturbation externes et de garder un œil sur les animaux 24h/24, Encom Consulting a conseillé au zoo d’utiliser ici aussi des caméras hémisphériques de MOBOTIX. Elles permettent d’observer en détail les déplacements des éléphants sur le terrain, les distances qu’ils parcourent ou encore les moments où ils interagissent. Dotée d’un objectif spécial, la caméra FlexMount couvre presque l’ensemble du terrain et conserve les images enregistrées pendant plusieurs mois. Ce qui, grâce à la technologie hémisphérique, est possible avec une seule caméra, aurait nécessité selon le concept initial entre six et huit caméras pivotantes/inclinables ainsi qu’un repositionnement manuel permanent. Le nombre peu élevé de caméras utilisées permet au zoo Opel de faire des économies à quatre chiffres en termes de frais d’achat, de câblage et d’entretien. Le nombre limité de caméras induit également une diminution de la surface d’affichage des images, ce qui permet d’afficher les images existantes dans une taille nettement supérieure. La caméra FlexMount offre un autre avantage décisif par rapport à une solution utilisant plusieurs caméras individuelles : si celle-ci implique le passage constant des animaux d’une zone de vision à l’autre, les caméras panoramiques hémisphériques permettent de voir les éléphants rester en permanence dans la zone de vision de 360°. Ils ne disparaissent pas et n’apparaissent pas non plus en double lorsque deux zones de vision se chevauchent. Même quand le soleil est bas, tous les animaux sont visibles en contre-jour.

Cela est possible uniquement car, contrairement aux autres marques, une caméra MOBOTIX fonctionne sans diaphragme. Les algorithmes haute technologie de traitement de l’image intégrés dans la caméra et brevetés par MOBOTIX procèdent à la correction et au calcul rétrospectif de chaque pixel avec une puissance de calcul élevée, ce qui rend inutile la présence d’un diaphragme sensible au contre-jour.

A nombre égal de lignes, l’image panoramique haute définition affiche ainsi une résolution presque deux fois supérieure à celle d’une image vidéo standard. En outre, un logiciel d’analyse de mouvements intégré à la caméra permet de démarrer l’enregistrement uniquement lors d’un événement prédéfini (quand un éléphant entre dans une zone particulière ou en sort, par exemple). En plus de faire gagner du temps aux employés lors de la recherche ultérieure, cela permet au zoo d’économiser la capacité de stockage. « Le logiciel gratuit de MOBOTIX est tellement convivial qu’une brève familiarisation a suffi pour pouvoir évaluer les images et permettre ainsi aux employés d’acquérir rapidement les connaissances requises pour leur contact quotidien avec les animaux ou le matériel photo pour la documentation », affirme Uwe Böhme, cadre de direction dans le zoo Opel.

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Etudier le comportement des girafes de Rothschild 24h/24
L’enclos des girafes de Rothschild est lui aussi équipé de caméras. Pour les girafes, c’est moins l’aspect de la sécurité qui figure au premier plan que les projets de recherche scientifique, notamment dans le cadre de la « chaire de biologie zoologique / chaire dans le zoo Opel » de l’Université Goethe de Francfort. Le professeur Paul Dierkes et son équipe emploient les méthodes d’imagerie modernes pour leurs travaux de recherche, car le bien-être des animaux est au cœur de leurs préoccupations et ne doit pas être influencé par la technologie. Six caméras de type FlexMount S15 et AllroundDual M15 sont ainsi utilisées. Ces deux modèles de caméra sont dotés de la technologie 5 mégapixels. L’utilisation de ces capteurs confère au zoo une sensibilité très élevée à la lumière. De plus, la technologie de capteur offre un taux de rafraîchissement jusqu’à 30 images par seconde et des niveaux de zoom élevés. Cela génère des images plus précises et permet également de positionner la caméra nettement plus loin par rapport aux zones à couvrir. Ainsi, ici aussi, les caméras sont installées à une distance suffisante des girafes. La M15 est une caméra diurne et nocturne qui, selon sa configuration, est en mesure de fournir simultanément un enregistrement de jour et un enregistrement de nuit, ce qui joue un rôle crucial en cas de faible luminosité ou dans l’obscurité. En outre, Encom teste des boîtiers camouflés dotés d’obturateurs optiques spécialement conçus à cet effet, qui restituent une image en couleur de qualité malgré le camouflage total. Ils permettent de réaliser des enregistrements qui étaient impossibles à obtenir auparavant, ou uniquement à un coût très élevé.

Utilisation de la technologie thermique
Développées récemment, les caméras doubles MOBOTIX équipées de capteurs thermiques ont été testées dans l’enclos des éléphants et auprès des girafes de Rothschild. Elles permettent de représenter visuellement la chaleur émise par les animaux. La détection des mouvements s’effectue avec précision jusqu’à 400 mètres de la caméra, même par faible luminosité et dans des conditions météorologiques défavorables. L’utilisation des caméras thermiques peut s’étendre à d’autres domaines. Par exemple, elles peuvent fournir des images d’espèces animales qui vivent dans des tanières ou sont en train de couver, sans toutefois les déranger. Leur utilisation à des fins d’analyses vétérinaires préventives est également intéressante.

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Conclusion : plus de sécurité et des économies considérables
Outre les enclos, la caisse et la boutique du zoo située à l’entrée sont également équipées de caméras. « Nous sommes très satisfaits du concept de programmation de caméra mis au point par Encom dans cet environnement complexe. Il en est de même pour les excellentes et très robustes caméras MOBOTIX », conclut Uwe Böhme. En plus de garantir une sécurité élevée, la nouvelle solution vidéo a réduit les besoins du zoo en câbles électriques, de telle sorte que la consommation d’énergie se situe à un dixième de son niveau précédent. Le risque de panne des caméras a été divisé par dix. « Par rapport au concept d’origine impliquant des caméras pivotantes/ inclinables, nous avons obtenu un meilleur équipement qui a fait baisser de 30 pour cent les coûts matériels et logiciels », poursuit Uwe Böhme. « A cela se seraient ajoutés les frais consécutifs, induits par exemple par l’entretien des caméras au cours des années à venir. Ces frais sont inexistants avec les caméras MOBOTIX. D’autres installations sont déjà prévues à l’avenir. » Il est ainsi question de tester d’autres analyses de mouvement pour l’affichage en couleur des profils de chemin dans les enclos.

A propos de Mobotix
Depuis 1999, année de sa fondation, la société MOBOTIX AG est réputée pour être une entreprise innovatrice et pionnière dans le secteur technologique des caméras réseau grâce à son concept décentralisé rendant les systèmes de vidéosurveillance haute résolution rentables.
www.mobotix.com

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