בקרת הדמיה תרמית: ביומטריה ללא מגע נגד מדי חום, וירוס קורונה ועובדים חסרי אחריות

האם חמש שניות זה הרבה או מעט? לשתות קפה חם זה לא מספיק, להחליק את הכרטיס וללכת לעבודה זה הרבה. אבל לפעמים גם בגלל עיכוב כזה נוצרים תורים במחסומים, בעיקר בבקרים. עכשיו בואו נמלא את הדרישות למניעת COVID-19 ונתחיל למדוד את הטמפרטורה של כל מי שנכנס? זמן המעבר יגדל פי 3-4, בגלל זה יופיע קהל, ובמקום להילחם בנגיף, נקבל תנאים אידיאליים להתפשטותו. 

כדי למנוע את זה, עליך לארגן אנשים בתור או להפוך את התהליך הזה לאוטומטי. באפשרות השנייה, יש צורך לקחת את הטמפרטורה של מספר רב של אנשים בבת אחת, מבלי להעמיס עליהם פעולות נוספות. ניתן לעשות זאת על ידי הוספת מערכת מעקב וידאו תמונה תרמית ולבצע מספר פעולות בבת אחת: לזהות פנים, למדוד טמפרטורה ולקבוע נוכחות של מסכה. דיברנו על איך מערכות כאלה עובדות בכנס שלנו "ביומטריה נגד המגיפה"ואנחנו נספר לך ביתר פירוט תחת החתך.

היכן משתמשים במערכות הדמיה תרמית?

מצלמת תרמית היא מכשיר אופטי-אלקטרוני ש"רואה" בספקטרום האינפרא אדום. כן, זה אותו דבר מסרטי אקשן על כוחות מיוחדים נוצצים וסרטים על הטורף, שצובע יפה את התמונה הרגילה בגווני אדום וכחול. בפועל, אין בזה שום דבר יוצא דופן, והם נמצאים בשימוש נרחב למדי: צילומי תרמית קובעים את המיקום והצורה של עצמים הפולטים חום ומודדים את הטמפרטורה שלהם.

בתעשייה, משתמשים במצלמות תרמיות זה מכבר לניטור טמפרטורות בקווי ייצור, בציוד תעשייתי או בצינורות. לעתים קרובות ניתן לראות צילומי תרמית סביב היקפים של עצמים רציניים: מערכות הדמיה תרמיות "רואות" את החום שאדם פולט. בעזרתן מזהות מערכות האבטחה כניסה לא מורשית למתקן גם בחושך מוחלט. 

עקב COVID-19, מצלמות הדמיה תרמיות משתלבות יותר ויותר עם מערכות זיהוי ביומטריות לבקרת גישה. לדוגמה, משולב ב"BioSKUD» (פתרון מקיף מבית Rostelecom, שפותח ומיוצר ברוסיה) מכשירי הדמיה תרמית יכולים למדוד את הטמפרטורה של אנשים, לעקוב אחר תנועה ולהדגיש אנשים עם טמפרטורות גבוהות. 

אין תקנים מחייבים לשימוש במערכות הדמיה תרמית ברוסיה, אבל יש כללי המלצת רוספוטרבנדזור, לפיו יש צורך לנטר את הטמפרטורה של כל המבקרים והעובדים. ומערכות הדמיה תרמית עושות זאת כמעט באופן מיידי, מבלי לדרוש פעולות נוספות מהעובדים והמבקרים.

כיצד פועלות מערכות להזרמת מדידת טמפרטורה ללא מגע

בסיס המערכת הוא מתחם הדמיה תרמית המורכב מהדמיה תרמית ומצלמות קונבנציונליות, ארוזות במארז משותף. אם אתה הולך במסדרון ומצלמה שמנמנה עם שתי עיניים בוהה בפנים, זהו מצלם תרמי. קונדסים סיניים לפעמים הופכים אותם לבנים ומוסיפים "אוזניים" קטנות כדי לגרום להם להיראות יותר כמו פנדות. 

דרושה אופטיקה פשוטה לאינטגרציה עם BioSKUD ותפעול אלגוריתמי זיהוי פנים - לזיהוי ובדיקת זמינות ציוד מגן אישי (מסכות) לנכנסים. בנוסף, ניתן להשתמש במצלמה קונבנציונלית כדי לנטר את המרחק בין אנשים או בין אנשים לציוד. בתוכנה מוצג מידע וידאו על תוצאות המדידה בצורה מוכרת למפעיל.

כדי שהמצלמת התרמית יגיב רק לטמפרטורה של אנשים, הוא כבר מכיל אלגוריתם לזיהוי פנים. הציוד קורא את הטמפרטורה ממטריצה ​​תרמית בנקודות הנכונות - במקרה זה, באזור המצח. ללא ה"פילטר" הזה, המצלם התרמי היה מופעל על כוסות קפה חם, נורות ליבון וכו'. פונקציות נוספות כוללות ניטור נוכחות ציוד מגן ושמירה על מרחק. 

בדרך כלל, בכניסה למתחם, מערכות הדמיה תרמית משולבות עם מערכות בקרת כניסה וניהול. המתחם מתחבר לשרת, שמעבד נתונים נכנסים באמצעות אלגוריתמים של ניתוח וידאו ומשדר אותם לתחנת עבודה אוטומטית של מפעיל (AWS). 

אם מצלמת הדמיה תרמית מזהה טמפרטורה מוגברת, אזי מצלמה רגילה מצלמת את המבקר ושולחת אותו למערכת הבקרה לצורך זיהוי מול מאגר העובדים או המבקרים. 

כיול של מערכות הדמיה תרמית: מדגימות התייחסות ועד למידת מכונה

כדי להגדיר ולהפעיל מדידת טמפרטורה ללא מגע בזרימה, משתמשים בה בדרך כלל גוף שחור מוחלט (ABL), אשר בכל טמפרטורה סופג קרינה אלקטרומגנטית בכל הטווחים. הוא מותקן בשדה הראייה של מצלמת ההדמיה התרמית ומשמש לכיול המדמה התרמית. הגוף השחור שומר על טמפרטורת ייחוס של 32-40 מעלות צלזיוס (תלוי ביצרן), בעזרתה "בודקים" את הציוד בכל פעם שהוא מודד את הטמפרטורה של עצמים אחרים.

זה לא נוח להשתמש במערכת כזו. לכן, כדי שהמצלמת התרמית תפעל כהלכה, הגוף השחור חייב להתחמם לטמפרטורה הרצויה במשך 10-15 דקות. במתקן אחד כבה מתחם ההדמיה התרמית בלילה, ובבוקר הגוף השחור לא הספיק להתחמם כראוי. כתוצאה מכך, לכל מי שנכנס למשמרת הייתה טמפרטורה גבוהה בתחילת המשמרת. מאוחר יותר הבנו את זה, ועכשיו מערכת ההדמיה התרמית לא כבויה בלילה.

כרגע אנחנו מפתחים טכנולוגיה ניסיונית שמאפשרת לנו להסתדר בלי הגוף השחור. התברר שהעור שלנו קרוב במאפייניו לגוף שחור לחלוטין, וניתן להשתמש בפנים של אדם כסטנדרט. אנו יודעים שלרוב האנשים יש טמפרטורת גוף של 36,6 מעלות צלזיוס. אם, למשל, אתה עוקב אחר אנשים עם אותה טמפרטורה במשך 10 דקות ולוקח את הטמפרטורה הזו ל-36,6 מעלות צלזיוס, אז אתה יכול לכייל את המצלם התרמי על סמך הפנים שלהם. טכנולוגיה זו, המיושמת בעזרת בינה מלאכותית, מציגה תוצאות טובות - לא גרועות יותר ממערכות הדמיה תרמית עם גוף שחור.

היכן שעדיין נעשה שימוש בגוף השחור, בינה מלאכותית מסייעת בכיול צילומי תרמית. העובדה היא שרוב מערכות ההדמיה התרמית דורשות התקנה ידנית של המצלם התרמי והתאמתו לגוף השחור. אבל אז, כאשר התנאים משתנים, הכיול צריך להיעשות שוב, אחרת המצלמים התרמיים מתחילים להראות סטיות טמפרטורה או להגיב למבקרים עם טמפרטורה רגילה. כיול ידני הוא כזה שמחה, אז פיתחנו מודול המבוסס על בינה מלאכותית, שאחראי על זיהוי הגוף השחור ומתאים הכל בעצמו. 

האם אפשר להסוות את עצמך מאלגוריתמים?

בינה מלאכותית ולמידת מכונה משמשות לעתים קרובות בביומטריה ללא מגע. בינה מלאכותית אחראית על זיהוי פנים בזרם כדי למדוד טמפרטורה, תוך התעלמות מחפצים זרים (כוס קפה או תה חמה, גופי תאורה, אלקטרוניקה). ובכן, אימון אלגוריתמים לזהות פנים לובשות מסכות היה חובה לכל מערכת מאז 2018, עוד לפני נגיף הקורונה: במזרח התיכון, אנשים מכסים חלק ניכר מהפנים שלהם מסיבות דתיות, ובמדינות רבות באסיה יש להם זמן רב. השתמשו במסכות להגנה מפני שפעת או ערפיח עירוני. זיהוי פנים מוסתרים למחצה קשה יותר, אבל גם האלגוריתמים משתפרים: כיום רשתות עצביות מזהות פרצופים לובשים מסכות באותה הסתברות כמו לפני שנה ללא מסכות.

נראה כי מסכות וציוד מגן אישי אחר היו צריכים להפוך לבעיה בזיהוי. אבל בפועל, לא נוכחות של מסכה ולא שינוי בתסרוקת או בצורת המשקפיים משפיעים על דיוק הזיהוי. אלגוריתמים לזיהוי פנים משתמשים בנקודות מאזור העין-אוזן-אף שנותרו פתוחות. 

מצב ה"כשל" היחיד בפרקטיקה שלנו כרוך בשינוי המראה של האדם באמצעות ניתוח פלסטי. עובדת לאחר ניתוח פלסטי לא הצליחה לעבור דרך הקרוסלות: מעבדים ביומטריים לא הצליחו לזהות אותה. הייתי צריך לעדכן את התמונה כדי שהגישה באמצעות גיאומטריית הפנים תעבוד שוב.

יכולות של מערכות הדמיה תרמית

דיוק המדידה ומהירותה תלויים ברזולוציה של מטריצת הדימוי התרמי ובמאפיינים האחרים שלה. אבל מאחורי כל מטריצה ​​יש תוכנה: אלגוריתם ניתוח וידאו אחראי על זיהוי אובייקטים בפריים, זיהוים וסינונם. 

לדוגמה, האלגוריתם של אחד המתחמים מודד טמפרטורה של 20 אנשים בו זמנית. קיבולת המתחם היא עד 400 איש בדקה, וזה מספיק לשימוש במפעלי תעשייה גדולים, שדות תעופה ותחנות רכבת. במקביל, מצלמים תרמיים מתעדים טמפרטורה במרחק של עד 9 מטרים בדיוק של פלוס מינוס 0,3 מעלות צלזיוס. 
יש קומפלקסים פשוטים יותר. עם זאת, הם יכולים גם להתמודד עם המשימות שלהם ביעילות. פתרון אחד הוא שילוב מצלמת תמונה תרמית במסגרת גלאי המתכות. סט ציוד זה מתאים למחסומים עם זרימת מבקרים קטנה - עד 40 איש בדקה. ציוד כזה מזהה פנים של אנשים ומודד טמפרטורה בדיוק של 0,5 מעלות צלזיוס במרחק של עד 1 מטר.

בעיות בעבודה עם צילומים תרמיים

מדידת טמפרטורה ללא מגע של אנשים בזרם עדיין לא יכולה להיקרא מושלמת. לדוגמה, אם אדם שהה זמן רב בחוץ במזג אוויר קר, בכניסה המצלם התרמי יראה טמפרטורה נמוכה ב-1-2 מעלות צלזיוס מזו האמיתית. בשל כך, המערכת עשויה לאפשר לאנשים עם טמפרטורות גבוהות להיכנס למתקן. זה יכול להיפתר בדרכים שונות, למשל:

• א) ליצור מסדרון תרמי כך שלפני מדידת הטמפרטורה, אנשים מסתגלים ומתרחקים מהכפור;
• ב) בימי כפור, הוסף 1-2 מעלות צלזיוס לטמפרטורה של כל הנוסעים הנכנסים - עם זאת, זה יגרום לחשודים באלו שהגיעו ברכב.

בעיה נוספת היא תג המחיר של מערכות הדמיה תרמית מדויקת. זאת בשל העלות הגבוהה של ייצור מטריצת הדמיה תרמית, הדורשת כיול מדויק, אופטיקה גרמניום וכו'. 

מקור: www.habr.com