پنج ثانیه زیاد است یا کم؟ نوشیدن قهوه داغ کافی نیست، کشیدن کارت و رفتن به سر کار بسیار است. اما گاهی حتی به دلیل چنین تاخیری صف هایی در پاسگاه ها به خصوص صبح ها تشکیل می شود. حالا بیایید شرایط لازم برای پیشگیری از COVID-19 را برآورده کنیم و شروع به اندازه گیری دمای همه افراد ورودی کنیم؟ زمان گذر 3 تا 4 برابر افزایش می یابد، به همین دلیل ازدحام ایجاد می شود و به جای مبارزه با ویروس، شرایط ایده آلی برای انتشار آن خواهیم داشت.
برای جلوگیری از این اتفاق، باید افراد را در یک صف سازماندهی کنید یا این فرآیند را خودکار کنید. در گزینه دوم، لازم است دمای تعداد زیادی از افراد را به یکباره اندازه گیری کرد، بدون اینکه بار اعمال اضافی بر آنها وارد شود. این کار را می توان با اضافه کردن یک سیستم نظارت تصویری انجام داد و چندین عمل را همزمان انجام دهید: شناسایی چهره ها، اندازه گیری دما و تعیین وجود ماسک. ما در کنفرانس خود در مورد نحوه عملکرد چنین سیستم هایی صحبت کردیم."و ما در زیر برش جزئیات بیشتری را به شما خواهیم گفت.
در کجا از سیستم های تصویربرداری حرارتی استفاده می شود؟
تصویرگر حرارتی یک دستگاه نوری-الکترونیکی است که در طیف مادون قرمز "دید" است. بله، این همان چیزی است که از فیلم‌های اکشن درباره نیروهای ویژه و فیلم‌هایی درباره شکارچی که به زیبایی تصویر معمولی را در رنگ‌های قرمز و آبی رنگ می‌کنند، مشابه است. در عمل، هیچ چیز غیرعادی در مورد آن وجود ندارد و آنها بسیار مورد استفاده قرار می گیرند: تصویرگرهای حرارتی موقعیت و شکل اجسامی را که گرما ساطع می کنند را تعیین می کنند و دمای آنها را اندازه گیری می کنند.
در صنعت، تصویرگرهای حرارتی از دیرباز برای نظارت بر دما در خطوط تولید، تجهیزات صنعتی یا خطوط لوله استفاده شده است. اغلب تصویرگرهای حرارتی را می‌توان در اطراف محیط اجسام جدی دید: سیستم‌های تصویربرداری حرارتی گرمایی را که فرد ساطع می‌کند، «می‌بینند». با کمک آنها، سیستم های امنیتی ورود غیرمجاز به یک مرکز را حتی در تاریکی کامل تشخیص می دهند.
با توجه به COVID-19، دوربین های تصویربرداری حرارتی به طور فزاینده ای با سیستم های شناسایی بیومتریک برای کنترل دسترسی ادغام می شوند. به عنوان مثال، ادغام شده در "» (راه حلی جامع از Rostelecom که در روسیه توسعه و تولید شده است) دستگاه های تصویربرداری حرارتی می توانند دمای افراد را اندازه گیری کنند، حرکت را ردیابی کنند و افرادی را که درجه حرارت بالا دارند برجسته کنند.
هیچ استاندارد اجباری برای استفاده از سیستم های تصویربرداری حرارتی در روسیه وجود ندارد، اما یک کلی وجود دارد ، که بر اساس آن نظارت بر دمای کلیه بازدیدکنندگان و کارکنان ضروری است. و سیستم‌های تصویربرداری حرارتی این کار را تقریباً فوراً انجام می‌دهند، بدون نیاز به اقدامات اضافی از جانب کارمندان و بازدیدکنندگان.
نحوه عملکرد سیستم های اندازه گیری دمای بدون تماس جریان
اساس این سیستم یک مجموعه تصویربرداری حرارتی متشکل از تصویربرداری حرارتی و دوربین های معمولی است که در یک محفظه مشترک بسته بندی می شوند. اگر در راهروی راه می روید و یک دوربین دو چشم چاق به صورت شما خیره شده است، این یک تصویرگر حرارتی است. شوخی‌های چینی گاهی آنها را سفید می‌کنند و گوش‌های کوچکی به آنها اضافه می‌کنند تا بیشتر شبیه پاندا شوند.
اپتیک های ساده برای ادغام با BioSKUD و عملکرد الگوریتم های تشخیص چهره مورد نیاز است - برای شناسایی و بررسی در دسترس بودن تجهیزات محافظ شخصی (ماسک) برای کسانی که وارد می شوند. علاوه بر این، می توان از یک دوربین معمولی برای نظارت بر فاصله بین افراد یا بین افراد و تجهیزات استفاده کرد. در نرم افزار، اطلاعات ویدئویی در مورد نتایج اندازه گیری به شکلی آشنا برای اپراتور نمایش داده می شود.
برای اینکه تصویرگر حرارتی فقط به دمای افراد واکنش نشان دهد، از قبل حاوی یک الگوریتم تشخیص چهره است. تجهیزات دما را از یک ماتریس حرارتی در نقاط مناسب - در این مورد، در ناحیه پیشانی - می خواند. بدون این «فیلتر»، تصویرگر حرارتی روی فنجان‌های قهوه داغ، لامپ‌های رشته‌ای و غیره فعال می‌شود. عملکردهای اضافی شامل نظارت بر وجود تجهیزات حفاظتی و حفظ فاصله است.
به طور معمول، در ورودی محل، سیستم های تصویربرداری حرارتی با سیستم های کنترل دسترسی و مدیریت یکپارچه می شوند. این مجموعه به یک سرور متصل می شود که داده های دریافتی را با استفاده از الگوریتم های تجزیه و تحلیل ویدئویی پردازش کرده و آنها را به ایستگاه کاری اپراتور خودکار (AWS) منتقل می کند.
اگر یک دوربین تصویربرداری حرارتی دمای بالا را تشخیص دهد، یک دوربین معمولی از بازدید کننده عکس می گیرد و آن را برای شناسایی با پایگاه داده کارکنان یا بازدیدکنندگان به سیستم کنترل ارسال می کند.
کالیبراسیون سیستم های تصویربرداری حرارتی: از نمونه های مرجع تا یادگیری ماشین
برای راه اندازی و اجرای اندازه گیری دمای بدون تماس جریان، معمولاً از آن استفاده می شود جسم سیاه مطلق (ABL)که در هر دمایی تشعشعات الکترومغناطیسی را در تمامی محدوده ها جذب می کند. در میدان دید دوربین حرارتی نصب می شود و برای کالیبره کردن تصویرگر حرارتی استفاده می شود. بدنه سیاه دمای مرجع 32 تا 40 درجه سانتیگراد را حفظ می کند (بسته به سازنده) که هر بار که دمای اجسام دیگر را اندازه گیری می کند، با آن تجهیزات "بررسی" می شود.
استفاده از چنین سیستمی ناخوشایند است. بنابراین، برای اینکه تصویرگر حرارتی به درستی کار کند، بدن سیاه باید به مدت 10 تا 15 دقیقه تا دمای مورد نظر گرم شود. در یک مرکز، مجتمع تصویربرداری حرارتی در شب خاموش شد و در صبح جسم سیاه زمان لازم برای گرم کردن مناسب را نداشت. در نتیجه، هرکسی که وارد شیفت می‌شود، در ابتدای شیفت دمای هوا افزایش می‌یابد. بعداً متوجه شدیم و اکنون سیستم تصویربرداری حرارتی در شب خاموش نمی شود.
ما در حال حاضر در حال توسعه یک فناوری آزمایشی هستیم که به ما امکان می دهد بدون جسم سیاه کار کنیم. مشخص شد که پوست ما از نظر خصوصیات به بدن کاملا سیاه نزدیک است و می توان از صورت یک فرد به عنوان استاندارد استفاده کرد. می دانیم که دمای بدن اکثر افراد 36,6 درجه سانتی گراد است. به عنوان مثال، اگر افرادی را با دمای یکسان به مدت 10 دقیقه ردیابی کنید و این دما را 36,6 درجه سانتیگراد در نظر بگیرید، می توانید تصویرگر حرارتی را بر اساس چهره آنها کالیبره کنید. این فناوری که با کمک هوش مصنوعی پیاده‌سازی شده است، نتایج خوبی نشان می‌دهد - بدتر از سیستم‌های تصویربرداری حرارتی با جسم سیاه نیست.
در جایی که هنوز از جسم سیاه استفاده می شود، هوش مصنوعی به کالیبره کردن تصویرگرهای حرارتی کمک می کند. واقعیت این است که اکثر سیستم های تصویربرداری حرارتی نیاز به نصب دستی تصویرگر حرارتی و تنظیم آن با بدنه سیاه دارند. اما پس از آن، زمانی که شرایط تغییر می کند، کالیبراسیون باید دوباره انجام شود، در غیر این صورت تصویرگرهای حرارتی شروع به نشان دادن انحرافات دما می کنند یا به بازدیدکنندگان با دمای معمولی واکنش نشان می دهند. کالیبراسیون دستی بسیار لذت بخش است، بنابراین ما یک ماژول مبتنی بر هوش مصنوعی ایجاد کرده ایم که وظیفه تشخیص بدن سیاه را بر عهده دارد و همه چیز را خودش تنظیم می کند.
آیا می توان خود را از الگوریتم ها پنهان کرد؟
هوش مصنوعی و یادگیری ماشین اغلب در بیومتریک بدون تماس استفاده می شود. هوش مصنوعی مسئول تشخیص چهره در یک جریان برای اندازه گیری دما، نادیده گرفتن اشیاء خارجی (یک فنجان قهوه یا چای داغ، عناصر روشنایی، وسایل الکترونیکی) است. خوب، آموزش الگوریتم‌هایی برای تشخیص چهره‌هایی که ماسک می‌زنند از سال 2018 برای هر سیستمی ضروری بوده است، حتی قبل از شیوع ویروس کرونا: در خاورمیانه، مردم بخش قابل توجهی از صورت خود را به دلایل مذهبی می‌پوشانند و در بسیاری از کشورهای آسیایی مدت‌هاست که این کار را انجام می‌دهند. از ماسک برای محافظت در برابر آنفولانزا یا مه دود شهری استفاده می شود. تشخیص چهره نیمه پنهان دشوارتر است، اما الگوریتم‌ها نیز در حال بهبود هستند: امروزه شبکه‌های عصبی چهره‌هایی را که از ماسک استفاده می‌کنند با احتمال مشابه سال قبل بدون ماسک تشخیص می‌دهند.
به نظر می رسد که ماسک ها و سایر تجهیزات محافظ شخصی باید در شناسایی مشکل ایجاد می کردند. اما در عمل نه وجود ماسک و نه تغییر در مدل مو یا شکل عینک بر دقت تشخیص تاثیر نمی گذارد. الگوریتم‌های تشخیص چهره از نقاطی از ناحیه چشم و گوش و بینی استفاده می‌کنند که باز باقی می‌مانند.
تنها وضعیت "شکست" در عمل ما شامل تغییر ظاهر فرد از طریق جراحی پلاستیک است. یک کارمند پس از جراحی پلاستیک قادر به عبور از گردان ها نبود: پردازنده های بیومتریک قادر به شناسایی او نبودند. مجبور شدم عکس را آپدیت کنم تا دسترسی از طریق هندسه صورت دوباره کار کند.
قابلیت های سیستم های تصویربرداری حرارتی
دقت اندازه گیری و سرعت آن به وضوح ماتریس تصویرگر حرارتی و سایر مشخصات آن بستگی دارد. اما پشت هر ماتریسی نرم افزاری وجود دارد: یک الگوریتم تجزیه و تحلیل ویدئویی مسئول شناسایی اشیاء در کادر، شناسایی و فیلتر کردن آنها است.
به عنوان مثال الگوریتم یکی از مجتمع ها دمای 20 نفر را به طور همزمان اندازه گیری می کند. ظرفیت این مجموعه تا 400 نفر در دقیقه است که برای استفاده در شرکت های بزرگ صنعتی، فرودگاه ها و ایستگاه های قطار کافی است. در عین حال، دستگاه های تصویربرداری حرارتی تا فاصله 9 متری دما را با دقت مثبت یا منفی 0,3 درجه سانتی گراد ثبت می کنند.
مجتمع های ساده تری وجود دارد. با این حال، آنها همچنین می توانند به طور موثر با وظایف خود کنار بیایند. یک راه حل، ادغام یک تصویرگر حرارتی در قاب فلزیاب است. این مجموعه تجهیزات برای ایست های بازرسی با جریان کمی از بازدیدکنندگان - تا 40 نفر در دقیقه مناسب است. چنین تجهیزاتی چهره افراد را تشخیص داده و دما را با دقت 0,5 درجه سانتی گراد در فاصله تا 1 متر اندازه گیری می کند.
مشکلات هنگام کار با تصویرگرهای حرارتی
اندازه گیری دمای بدون تماس افراد در یک جریان را هنوز نمی توان کامل نامید. به عنوان مثال، اگر فردی برای مدت طولانی در هوای سرد بیرون بوده باشد، در ورودی تصویرگر حرارتی دمایی را بین 1 تا 2 درجه سانتیگراد کمتر از دمای واقعی نشان می دهد. به همین دلیل، این سیستم ممکن است به افرادی که درجه حرارت بالا دارند اجازه ورود به مرکز را بدهد. این را می توان به روش های مختلف حل کرد، به عنوان مثال:
- الف) یک راهرو حرارتی ایجاد کنید تا قبل از اندازه گیری دما، افراد سازگار شوند و از یخبندان دور شوند.
- ب) در روزهای یخبندان، 1 تا 2 درجه سانتیگراد به دمای همه مسافران ورودی اضافه کنید - با این حال، این باعث می شود کسانی که با ماشین وارد شده اند مشکوک شوند.
مشکل دیگر برچسب قیمت سیستم های تصویربرداری حرارتی دقیق است. این به دلیل هزینه بالای تولید ماتریس تصویربرداری حرارتی است که نیاز به کالیبراسیون دقیق، اپتیک ژرمانیوم و غیره دارد.
منبع: www.habr.com