Sind fünf Sekunden viel oder wenig? Heißen Kaffee zu trinken reicht nicht aus, die Karte durchzuziehen und zur Arbeit zu gehen ist eine Menge. Aber manchmal bilden sich auch aufgrund einer solchen Verzögerung Warteschlangen an den Kontrollpunkten, insbesondere morgens. Lassen Sie uns nun die Anforderungen zur Prävention von COVID-19 erfüllen und mit der Messung der Temperatur aller Personen beginnen, die eintreten. Die Durchgangszeit wird sich um das Drei- bis Vierfache verlängern, wodurch eine Menschenmenge entsteht und wir, anstatt das Virus zu bekämpfen, ideale Bedingungen für seine Ausbreitung erhalten.
Um dies zu verhindern, müssen Sie entweder Personen in einer Warteschlange organisieren oder diesen Prozess automatisieren. Bei der zweiten Option ist es notwendig, die Temperatur einer großen Anzahl von Menschen gleichzeitig zu messen, ohne sie mit zusätzlichen Maßnahmen zu belasten. Dies kann durch den Einbau eines Videoüberwachungssystems erreicht werden und mehrere Aktionen gleichzeitig ausführen: Gesichter identifizieren, Temperatur messen und das Vorhandensein einer Maske feststellen. Wir haben auf unserer Konferenz darüber gesprochen, wie solche Systeme funktionieren.„Und das verraten wir euch unter dem Schnitt genauer.
Wo werden Wärmebildsysteme eingesetzt?
Eine Wärmebildkamera ist ein optisch-elektronisches Gerät, das im Infrarotspektrum „sieht“. Ja, das ist dasselbe wie bei Actionfilmen über schneidige Spezialeinheiten und Filmen über den Predator, der das übliche Bild wunderschön in Rot- und Blautönen färbt. In der Praxis ist daran nichts Ungewöhnliches und sie werden recht häufig eingesetzt: Wärmebildkameras bestimmen die Position und Form von Objekten, die Wärme abgeben, und messen deren Temperatur.
In der Industrie werden Wärmebildkameras schon lange zur Temperaturüberwachung an Produktionslinien, Industrieanlagen oder Rohrleitungen eingesetzt. Wärmebildkameras sind häufig im Umkreis schwerwiegender Objekte zu sehen: Wärmebildsysteme „sehen“ die Wärme, die eine Person abgibt. Mit ihrer Hilfe erkennen Sicherheitssysteme auch bei völliger Dunkelheit das unbefugte Betreten einer Anlage.
Aufgrund von COVID-19 werden Wärmebildkameras zunehmend in biometrische Identifikationssysteme zur Zugangskontrolle integriert. Zum Beispiel integriert in „» (eine umfassende Lösung von Rostelecom, die in Russland entwickelt und hergestellt wird) Wärmebildgeräte können die Temperatur von Menschen messen, Bewegungen verfolgen und Personen mit erhöhter Temperatur hervorheben.
In Russland gibt es keine verbindlichen Standards für den Einsatz von Wärmebildsystemen, es gibt jedoch eine allgemeine , wonach es notwendig ist, die Temperatur aller Besucher und Mitarbeiter zu überwachen. Und Wärmebildsysteme erledigen dies fast sofort, ohne dass Mitarbeiter und Besucher zusätzliche Maßnahmen ergreifen müssen.
Wie Systeme zur berührungslosen Temperaturmessung per Streaming funktionieren
Grundlage des Systems ist ein Wärmebildkomplex bestehend aus Wärmebild- und konventionellen Kameras, die in einem gemeinsamen Gehäuse verpackt sind. Wenn Sie einen Korridor entlanggehen und eine dicke, zweiäugige Kamera Sie ins Gesicht starrt, handelt es sich um eine Wärmebildkamera. Chinesische Scherze machen sie manchmal weiß und fügen kleine „Ohren“ hinzu, damit sie eher wie Pandas aussehen.
Für die Integration mit BioSKUD und den Betrieb von Gesichtserkennungsalgorithmen sind einfache Optiken erforderlich – um die Verfügbarkeit persönlicher Schutzausrüstung (Masken) für die eintretenden Personen zu identifizieren und zu überprüfen. Darüber hinaus kann mit einer herkömmlichen Kamera der Abstand zwischen Personen oder zwischen Personen und Geräten überwacht werden. In der Software werden Videoinformationen zu den Messergebnissen in einer für den Bediener vertrauten Form angezeigt.
Damit die Wärmebildkamera nur auf die Temperatur von Personen reagiert, enthält sie bereits einen Gesichtserkennungsalgorithmus. Das Gerät liest die Temperatur aus einer Thermomatrix an den richtigen Stellen ab – in diesem Fall im Stirnbereich. Ohne diesen „Filter“ würde die Wärmebildkamera bei Tassen heißen Kaffees, Glühbirnen usw. auslösen. Zu den weiteren Funktionen gehört die Überwachung des Vorhandenseins von Schutzausrüstung und die Einhaltung des Abstands.
Typischerweise sind Wärmebildsysteme am Eingang von Räumlichkeiten in Zutrittskontroll- und Verwaltungssysteme integriert. Der Komplex ist mit einem Server verbunden, der eingehende Daten mithilfe von Videoanalysealgorithmen verarbeitet und an einen automatisierten Bedienerarbeitsplatz (AWS) übermittelt.
Wenn eine Wärmebildkamera eine erhöhte Temperatur erkennt, macht eine normale Kamera ein Foto des Besuchers und sendet es an das Kontrollsystem zur Identifizierung mit der Datenbank der Mitarbeiter oder Besucher.
Kalibrierung von Wärmebildsystemen: von Referenzproben bis hin zu maschinellem Lernen
Zum Einrichten und Betreiben von Streaming wird üblicherweise die berührungslose Temperaturmessung verwendet absoluter Schwarzkörper (ABL), das bei jeder Temperatur elektromagnetische Strahlung in allen Bereichen absorbiert. Es wird im Sichtfeld der Wärmebildkamera installiert und dient der Kalibrierung der Wärmebildkamera. Der schwarze Körper hält eine Referenztemperatur von 32–40 °C (je nach Hersteller) aufrecht, mit der das Gerät jedes Mal „überprüft“ wird, wenn es die Temperatur anderer Objekte misst.
Die Verwendung eines solchen Systems ist unpraktisch. Damit die Wärmebildkamera ordnungsgemäß funktioniert, muss sich der schwarze Körper 10–15 Minuten lang auf die gewünschte Temperatur erwärmen. In einer Einrichtung war der Wärmebildkomplex nachts ausgeschaltet, und am Morgen hatte der schwarze Körper keine Zeit, sich richtig aufzuwärmen. Dies hatte zur Folge, dass jeder, der in die Schicht kam, zu Beginn der Schicht eine erhöhte Temperatur hatte. Später haben wir es herausgefunden, und jetzt ist das Wärmebildsystem nachts nicht ausgeschaltet.
Wir entwickeln derzeit eine experimentelle Technologie, die es uns ermöglicht, auf den Schwarzen Körper zu verzichten. Es stellte sich heraus, dass unsere Haut in ihren Eigenschaften einem vollständig schwarzen Körper ähnelt und das Gesicht einer Person als Maßstab dienen kann. Wir wissen, dass die meisten Menschen eine Körpertemperatur von 36,6 °C haben. Wenn Sie beispielsweise Personen mit derselben Temperatur 10 Minuten lang verfolgen und diese Temperatur auf 36,6 °C schätzen, können Sie die Wärmebildkamera anhand ihrer Gesichter kalibrieren. Diese mit Hilfe künstlicher Intelligenz umgesetzte Technologie zeigt gute Ergebnisse – nicht schlechter als Wärmebildsysteme mit einem schwarzen Körper.
Wo noch der Schwarzkörper zum Einsatz kommt, hilft künstliche Intelligenz bei der Kalibrierung von Wärmebildkameras. Tatsache ist, dass die meisten Wärmebildsysteme eine manuelle Installation der Wärmebildkamera und deren Anpassung an den schwarzen Körper erfordern. Wenn sich dann jedoch die Bedingungen ändern, muss die Kalibrierung erneut durchgeführt werden, da die Wärmebildkameras sonst beginnen, Temperaturabweichungen anzuzeigen oder auf Besucher mit normaler Temperatur zu reagieren. Die manuelle Kalibrierung macht so viel Freude, deshalb haben wir ein auf künstlicher Intelligenz basierendes Modul entwickelt, das für die Erkennung des schwarzen Körpers verantwortlich ist und alles selbst anpasst.
Kann man sich vor Algorithmen verstecken?
Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen werden häufig in der kontaktlosen Biometrie eingesetzt. Die KI ist dafür verantwortlich, Gesichter in einem Strom zu erkennen, um die Temperatur zu messen, und ignoriert dabei Fremdkörper (eine heiße Tasse Kaffee oder Tee, Beleuchtungselemente, Elektronik). Nun, das Trainieren von Algorithmen zur Erkennung von Gesichtern, die Masken tragen, ist seit 2018 ein Muss für jedes System, schon vor dem Coronavirus: Im Nahen Osten verdecken Menschen aus religiösen Gründen einen erheblichen Teil ihrer Gesichter, und in vielen asiatischen Ländern ist dies schon lange der Fall Verwendete Masken zum Schutz vor Grippe oder städtischem Smog. Das Erkennen eines halb verdeckten Gesichts ist schwieriger, aber auch die Algorithmen werden besser: Heute erkennen neuronale Netze Gesichter mit Masken mit der gleichen Wahrscheinlichkeit wie vor einem Jahr ohne Masken.
Es scheint, dass Masken und andere persönliche Schutzausrüstung zu einem Problem bei der Identifizierung hätten werden sollen. Doch in der Praxis haben weder das Vorhandensein einer Maske noch eine Veränderung der Frisur oder der Brillenform einen Einfluss auf die Erkennungsgenauigkeit. Algorithmen zur Gesichtserkennung nutzen Punkte aus dem Augen-Ohr-Nasen-Bereich, die offen bleiben.
Die einzige „Misserfolgs“-Situation in unserer Praxis besteht darin, das eigene Aussehen durch plastische Chirurgie zu verändern. Eine Mitarbeiterin konnte nach einer Schönheitsoperation die Drehkreuze nicht passieren, da biometrische Prozessoren sie nicht identifizieren konnten. Ich musste das Foto aktualisieren, damit der Zugriff über die Gesichtsgeometrie wieder funktioniert.
Fähigkeiten von Wärmebildsystemen
Die Messgenauigkeit und ihre Geschwindigkeit hängen von der Auflösung der Wärmebildmatrix und ihren anderen Eigenschaften ab. Aber hinter jeder Matrix steckt Software: Ein Videoanalysealgorithmus ist dafür verantwortlich, Objekte im Bild zu identifizieren, zu identifizieren und zu filtern.
Beispielsweise misst der Algorithmus eines der Komplexe gleichzeitig die Temperatur von 20 Personen. Die Kapazität des Komplexes beträgt bis zu 400 Personen pro Minute, was für den Einsatz in großen Industriebetrieben, Flughäfen und Bahnhöfen ausreicht. Gleichzeitig erfassen Wärmebildkameras die Temperatur in einer Entfernung von bis zu 9 Metern mit einer Genauigkeit von plus/minus 0,3 °C.
Es gibt einfachere Komplexe. Sie können ihre Aufgaben aber auch effektiv bewältigen. Eine Lösung besteht darin, eine Wärmebildkamera in den Metalldetektorrahmen zu integrieren. Dieses Geräteset eignet sich für Kontrollpunkte mit geringem Besucherstrom – bis zu 40 Personen pro Minute. Solche Geräte erkennen Gesichter von Personen und messen die Temperatur mit einer Genauigkeit von 0,5 °C in einer Entfernung von bis zu 1 Meter.
Probleme beim Arbeiten mit Wärmebildkameras
Die berührungslose Temperaturmessung von Menschen in einem Bach kann noch nicht als perfekt bezeichnet werden. Wenn sich eine Person beispielsweise längere Zeit bei kaltem Wetter draußen aufhält, zeigt die Wärmebildkamera am Eingang eine Temperatur an, die um 1–2 °C unter der tatsächlichen Temperatur liegt. Aus diesem Grund kann das System Personen mit erhöhter Temperatur den Zutritt zur Einrichtung gestatten. Dies kann auf unterschiedliche Weise gelöst werden, zum Beispiel:
- a) einen Wärmekorridor schaffen, damit sich die Menschen vor der Temperaturmessung anpassen und dem Frost entkommen können;
- b) An frostigen Tagen die Temperatur aller ankommenden Passagiere um 1–2 °C erhöhen – dadurch geraten jedoch diejenigen, die mit dem Auto anreisen, in Verdacht.
Ein weiteres Problem ist der Preis von Präzisions-Wärmebildsystemen. Dies liegt an den hohen Kosten für die Herstellung einer Wärmebildmatrix, die eine präzise Kalibrierung, Germaniumoptik usw. erfordert.
Source: habr.com