Is vijf seconden veel of weinig? Hete koffie drinken is niet genoeg, je kaart swipen en naar je werk gaan is veel. Maar soms vormen zich zelfs vanwege zo'n vertraging wachtrijen bij de controleposten, vooral 's ochtends. Laten we nu voldoen aan de vereisten voor de preventie van COVID-19 en beginnen met het meten van de temperatuur van iedereen die binnenkomt? De doorgangstijd zal 3-4 keer toenemen, hierdoor zal er een menigte verschijnen, en in plaats van het virus te bestrijden, krijgen we ideale omstandigheden voor de verspreiding ervan.
Om dit te voorkomen, moet u mensen in een wachtrij plaatsen of dit proces automatiseren. Bij de tweede optie is het noodzakelijk om de temperatuur van een groot aantal mensen tegelijk te meten, zonder hen te belasten met aanvullende acties. Dit kan worden gedaan door een videobewakingssysteem toe te voegen en voer meerdere acties tegelijk uit: identificeer gezichten, meet de temperatuur en bepaal de aanwezigheid van een masker. We spraken op onze conferentie over hoe dergelijke systemen werken “"en we zullen het je in meer detail vertellen onder de snit.
Waar worden warmtebeeldsystemen gebruikt?
Een warmtebeeldcamera is een optisch-elektronisch apparaat dat in het infraroodspectrum “ziet”. Ja, dit is hetzelfde uit actiefilms over onstuimige speciale krachten en films over de Predator, die het gebruikelijke beeld prachtig in rode en blauwe tinten kleurt. In de praktijk is er niets ongewoons aan en worden ze vrij veel gebruikt: warmtebeeldcamera's bepalen de positie en vorm van objecten die warmte afgeven en meten hun temperatuur.
In de industrie worden warmtebeeldcamera's al lang gebruikt om de temperatuur op productielijnen, industriële apparatuur of pijpleidingen te bewaken. Vaak zijn warmtebeeldcamera's te zien rond de omtrek van serieuze objecten: warmtebeeldsystemen 'zien' de warmte die een persoon afgeeft. Met hun hulp detecteren beveiligingssystemen ongeoorloofde toegang tot een faciliteit, zelfs in volledige duisternis.
Als gevolg van COVID-19 worden warmtebeeldcamera’s steeds vaker geïntegreerd met biometrische identificatiesystemen voor toegangscontrole. Geïntegreerd in bijvoorbeeld "» (een uitgebreide oplossing van Rostelecom, ontwikkeld en geproduceerd in Rusland) warmtebeeldapparatuur kan de temperatuur van mensen meten, bewegingen volgen en personen met verhoogde temperaturen markeren.
Er zijn geen verplichte normen voor het gebruik van warmtebeeldsystemen in Rusland, maar er is wel een algemene norm , volgens welke het noodzakelijk is om de temperatuur van alle bezoekers en medewerkers te controleren. En warmtebeeldsystemen doen dit vrijwel direct, zonder dat daarvoor extra handelingen van medewerkers en bezoekers nodig zijn.
Hoe systemen voor het streamen van contactloze temperatuurmetingen werken
De basis van het systeem is een warmtebeeldcomplex bestaande uit warmtebeeldcamera's en conventionele camera's, die in een gemeenschappelijke behuizing zijn verpakt. Als je door een gang loopt en een dikke camera met twee ogen je in het gezicht staart, is dit een warmtebeeldcamera. Chinese grappenmakers maken ze soms wit en voegen er kleine ‘oren’ aan toe, zodat ze meer op panda’s lijken.
Eenvoudige optica is nodig voor integratie met BioSKUD en de werking van gezichtsherkenningsalgoritmen - om de beschikbaarheid van persoonlijke beschermingsmiddelen (maskers) voor degenen die binnenkomen te identificeren en te controleren. Daarnaast kan een conventionele camera worden gebruikt om de afstand tussen mensen of tussen mensen en apparatuur te bewaken. In de software wordt video-informatie over de meetresultaten weergegeven in een voor de operator bekende vorm.
Om ervoor te zorgen dat de warmtebeeldcamera alleen op de temperatuur van mensen reageert, bevat deze al een algoritme voor gezichtsdetectie. De apparatuur leest de temperatuur op de juiste punten af van een thermische matrix, in dit geval rond het voorhoofd. Zonder dit “filter” zou de warmtebeeldcamera worden geactiveerd bij kopjes hete koffie, gloeilampen, enz. Bijkomende functies zijn onder meer het monitoren van de aanwezigheid van beschermende uitrusting en het bewaren van afstand.
Bij de ingang van gebouwen worden warmtebeeldsystemen doorgaans geïntegreerd met toegangscontrole- en beheersystemen. Het complex maakt verbinding met een server, die binnenkomende gegevens verwerkt met behulp van videoanalyse-algoritmen en deze doorstuurt naar een geautomatiseerd operatorwerkstation (AWS).
Als een warmtebeeldcamera een verhoogde temperatuur detecteert, maakt een gewone camera een foto van de bezoeker en stuurt deze naar het besturingssysteem ter identificatie met de database van medewerkers of bezoekers.
Kalibratie van warmtebeeldsystemen: van referentiemonsters tot machine learning
Voor het opzetten en uitvoeren van streaming contactloze temperatuurmetingen wordt deze meestal gebruikt absoluut zwart lichaam (ABL), dat bij elke temperatuur elektromagnetische straling in alle bereiken absorbeert. Het wordt geïnstalleerd in het gezichtsveld van de warmtebeeldcamera en wordt gebruikt om de warmtebeeldcamera te kalibreren. Het zwarte lichaam handhaaft een referentietemperatuur van 32–40 °C (afhankelijk van de fabrikant), waarmee de apparatuur elke keer dat deze de temperatuur van andere objecten meet, wordt ‘gecontroleerd’.
Het is onhandig om een dergelijk systeem te gebruiken. Om de warmtebeeldcamera correct te laten werken, moet het zwarte lichaam dus gedurende 10-15 minuten opwarmen tot de gewenste temperatuur. In één faciliteit werd het warmtebeeldcomplex 's nachts uitgeschakeld en' s ochtends had het zwarte lichaam geen tijd om goed op te warmen. Als gevolg hiervan had iedereen die de dienst binnenkwam aan het begin van de dienst een verhoogde temperatuur. Later kwamen we erachter, en nu wordt het warmtebeeldsysteem 's nachts niet uitgeschakeld.
We ontwikkelen momenteel een experimentele technologie waarmee we het zonder het zwarte lichaam kunnen stellen. Het bleek dat onze huid qua kenmerken dicht bij een volledig zwart lichaam ligt en dat het gezicht van een persoon als standaard kan worden gebruikt. We weten dat de meeste mensen een lichaamstemperatuur van 36,6 °C hebben. Als je bijvoorbeeld mensen met dezelfde temperatuur gedurende 10 minuten volgt en deze temperatuur op 36,6 °C neemt, dan kun je de warmtebeeldcamera kalibreren op basis van hun gezichten. Deze technologie, geïmplementeerd met behulp van kunstmatige intelligentie, laat goede resultaten zien - niet slechter dan warmtebeeldsystemen met een blackbody.
Waar nog steeds de blackbody wordt gebruikt, helpt kunstmatige intelligentie bij het kalibreren van warmtebeeldcamera’s. Feit is dat de meeste warmtebeeldsystemen een handmatige installatie van de warmtebeeldcamera en de aanpassing ervan aan het zwarte lichaam vereisen. Maar als de omstandigheden veranderen, moet de kalibratie opnieuw worden uitgevoerd, anders gaan de warmtebeeldcamera’s temperatuurafwijkingen vertonen of reageren ze op bezoekers met een normale temperatuur. Handmatige kalibratie is zo leuk, daarom hebben we een module ontwikkeld op basis van kunstmatige intelligentie, die verantwoordelijk is voor het detecteren van het zwarte lichaam en alles zelf aanpast.
Is het mogelijk om jezelf te verbergen voor algoritmen?
Kunstmatige intelligentie en machinaal leren worden vaak gebruikt in contactloze biometrie. AI is verantwoordelijk voor het detecteren van gezichten in een stroom om de temperatuur te meten, waarbij vreemde voorwerpen (een warme kop koffie of thee, verlichtingselementen, elektronica) worden genegeerd. Welnu, het trainen van algoritmen om gezichten te herkennen die maskers dragen, is sinds 2018 een must voor elk systeem, zelfs vóór het coronavirus: in het Midden-Oosten bedekken mensen om religieuze redenen een aanzienlijk deel van hun gezicht, en in veel Aziatische landen hebben ze dat al lang gebruikte maskers ter bescherming tegen de griep of stadssmog. Het herkennen van een half verborgen gezicht is moeilijker, maar de algoritmen worden ook steeds beter: tegenwoordig detecteren neurale netwerken gezichten met maskers met dezelfde waarschijnlijkheid als een jaar geleden zonder maskers.
Het lijkt erop dat maskers en andere persoonlijke beschermingsmiddelen een probleem bij de identificatie hadden moeten worden. Maar in de praktijk heeft noch de aanwezigheid van een masker, noch een verandering in kapsel of vorm van een bril invloed op de nauwkeurigheid van de herkenning. Algoritmen voor het detecteren van gezichten gebruiken punten uit het oog-oor-neusgebied die open blijven.
De enige “mislukkingssituatie” in onze praktijk is het veranderen van iemands uiterlijk door middel van plastische chirurgie. Een medewerkster kon na plastische chirurgie de tourniquets niet passeren: biometrische processors konden haar niet identificeren. Ik moest de foto bijwerken zodat toegang via gezichtsgeometrie weer zou werken.
Mogelijkheden van thermische beeldvormingssystemen
De meetnauwkeurigheid en snelheid zijn afhankelijk van de resolutie van de warmtebeeldmatrix en zijn andere kenmerken. Maar achter elke matrix zit software: een videoanalyse-algoritme is verantwoordelijk voor het identificeren van objecten in het frame, het identificeren en filteren ervan.
Zo meet het algoritme van één van de complexen tegelijkertijd de temperatuur van twintig personen. De capaciteit van het complex bedraagt maximaal 20 personen per minuut, wat voldoende is voor gebruik bij grote industriële ondernemingen, luchthavens en treinstations. Tegelijkertijd registreren warmtebeeldcamera's de temperatuur op een afstand van maximaal 400 meter met een nauwkeurigheid van plus of min 9 °C.
Er zijn eenvoudigere complexen. Ze kunnen hun taken echter ook effectief uitvoeren. Eén oplossing is het integreren van een warmtebeeldcamera in het metaaldetectorframe. Deze apparatuur is geschikt voor controleposten met een kleine bezoekersstroom - maximaal 40 personen per minuut. Dergelijke apparatuur detecteert de gezichten van mensen en meet de temperatuur met een nauwkeurigheid van 0,5 °C op een afstand van maximaal 1 meter.
Problemen bij het werken met warmtebeeldcamera's
Contactloze temperatuurmeting van mensen in een beek is nog niet perfect te noemen. Als een persoon bijvoorbeeld lange tijd buiten is geweest bij koud weer, zal de warmtebeeldcamera bij de ingang een temperatuur weergeven die 1 à 2 °C lager is dan de werkelijke temperatuur. Hierdoor kan het systeem ervoor zorgen dat mensen met verhoogde temperaturen de faciliteit kunnen betreden. Dit kan op verschillende manieren worden opgelost, bijvoorbeeld:
- a) creëer een thermische corridor zodat mensen zich aanpassen aan de vorst voordat ze de temperatuur meten;
- b) voeg op ijzige dagen 1 à 2 °C toe aan de temperatuur van alle inkomende passagiers; dit zal echter degenen die met de auto arriveren onder verdenking stellen.
Een ander probleem is het prijskaartje van nauwkeurige thermische beeldvormingssystemen. Dit komt door de hoge kosten voor het produceren van een thermische beeldmatrix, waarvoor nauwkeurige kalibratie, germaniumoptiek, enz. vereist zijn.
Bron: www.habr.com