Czy pięć sekund to dużo czy mało? Nie wystarczy wypić gorącą kawę, przesunąć kartę i iść do pracy to dużo. Ale czasami nawet z powodu takiego opóźnienia na punktach kontrolnych tworzą się kolejki, szczególnie rano. Czy teraz spełnimy wymagania dotyczące zapobiegania COVID-19 i zaczniemy mierzyć temperaturę wszystkim osobom wchodzącym? Czas przejścia wydłuży się 3-4 razy, przez co pojawi się tłum, a zamiast walczyć z wirusem, uzyskamy idealne warunki do jego rozprzestrzeniania się.
Aby temu zapobiec, należy albo zorganizować ludzi w kolejce, albo zautomatyzować ten proces. W drugim wariancie konieczne jest zmierzenie temperatury dużej liczbie osób jednocześnie, bez obciążania ich dodatkowymi czynnościami. Można to osiągnąć poprzez dodanie systemu nadzoru wideo i wykonaj kilka czynności na raz: zidentyfikuj twarze, zmierz temperaturę i określ obecność maski. O tym, jak działają takie systemy, rozmawialiśmy na naszej konferencji”„i powiemy ci bardziej szczegółowo pod nacięciem.
Gdzie stosowane są systemy termowizyjne?
Kamera termowizyjna to urządzenie optyczno-elektroniczne, które „widzi” w widmie podczerwieni. Tak, to samo dotyczy filmów akcji o dzielnych siłach specjalnych i filmów o Predatorze, które pięknie koloryzują zwykły obraz w odcieniach czerwieni i błękitu. W praktyce nie ma w tym nic niezwykłego i są one stosowane dość powszechnie: kamery termowizyjne określają położenie i kształt obiektów emitujących ciepło oraz mierzą ich temperaturę.
W przemyśle kamery termowizyjne są od dawna stosowane do monitorowania temperatur na liniach produkcyjnych, urządzeniach przemysłowych czy rurociągach. Często kamery termowizyjne można zobaczyć na obwodzie poważnych obiektów: systemy termowizyjne „widzą” ciepło emitowane przez człowieka. Za ich pomocą systemy bezpieczeństwa wykrywają nieuprawnione wejście do obiektu nawet w całkowitej ciemności.
W związku z Covid-19 kamery termowizyjne są coraz częściej integrowane z systemami identyfikacji biometrycznej w celu kontroli dostępu. Na przykład zintegrowane z „» (kompleksowe rozwiązanie firmy Rostelecom, opracowane i wyprodukowane w Rosji) urządzenia termowizyjne mogą mierzyć temperaturę ludzi, śledzić ruch i wyróżniać osoby o podwyższonej temperaturze.
W Rosji nie ma obowiązkowych standardów stosowania systemów termowizyjnych, ale istnieje ogólne , zgodnie z którym należy monitorować temperaturę wszystkich gości i pracowników. A systemy termowizyjne robią to niemal natychmiast, nie wymagając dodatkowych działań ze strony pracowników i gości.
Jak działają systemy strumieniowego bezdotykowego pomiaru temperatury
Podstawą systemu jest kompleks termowizyjny składający się z kamer termowizyjnych i konwencjonalnych, które umieszczono we wspólnej obudowie. Jeśli idziesz korytarzem i pulchna dwuoka kamera patrzy ci w twarz, jest to kamera termowizyjna. Chińscy dowcipnisie czasami robią je białe i dodają małe „uszy”, aby bardziej przypominały pandy.
Do integracji z BioSKUD i działania algorytmów rozpoznawania twarzy potrzebna jest prosta optyka – do identyfikacji i sprawdzenia dostępności środków ochrony osobistej (masek) dla wchodzących. Dodatkowo konwencjonalna kamera może służyć do monitorowania odległości między ludźmi lub między ludźmi a sprzętem. W programie informacja wideo o wynikach pomiarów wyświetlana jest w znanej operatorowi formie.
Aby kamera termowizyjna reagowała wyłącznie na temperaturę ludzi, zawiera już algorytm wykrywania twarzy. Sprzęt odczytuje temperaturę z matrycy termicznej w odpowiednich punktach – w tym przypadku w okolicy czoła. Bez tego „filtra” kamera termowizyjna uruchamiałaby się w przypadku filiżanek gorącej kawy, żarówek itp. Dodatkowe funkcje obejmują monitorowanie obecności sprzętu ochronnego i utrzymywanie odległości.
Zazwyczaj przy wejściu do lokalu systemy termowizyjne integrowane są z systemami kontroli dostępu i zarządzania. Kompleks łączy się z serwerem, który przetwarza przychodzące dane za pomocą algorytmów analizy wideo i przesyła je do zautomatyzowanej stacji roboczej operatora (AWS).
Jeżeli kamera termowizyjna wykryje podwyższoną temperaturę, zwykła kamera wykonuje zdjęcie gościa i przesyła je do systemu kontroli w celu identyfikacji w bazie pracowników lub gości.
Kalibracja systemów termowizyjnych: od próbek referencyjnych po uczenie maszynowe
Do skonfigurowania i obsługi strumieniowego bezdotykowego pomiaru temperatury zwykle używa się go absolutne ciało czarne (ABL), który w dowolnej temperaturze pochłania promieniowanie elektromagnetyczne we wszystkich zakresach. Instaluje się go w polu widzenia kamery termowizyjnej i służy do kalibracji kamery termowizyjnej. Ciało doskonale czarne utrzymuje temperaturę odniesienia wynoszącą 32–40°C (w zależności od producenta), z którą sprzęt jest „sprawdzany” za każdym razem, gdy mierzy temperaturę innych obiektów.
Korzystanie z takiego systemu jest niewygodne. Aby więc kamera termowizyjna działała poprawnie, ciało doskonale czarne musi rozgrzać się do pożądanej temperatury przez 10–15 minut. W jednej z placówek kompleks termowizyjny został wyłączony na noc, a rano ciało doskonale czarne nie zdążyło się odpowiednio rozgrzać. W rezultacie wszyscy wchodzący na zmianę mieli na początku podwyższoną temperaturę. Później się o tym przekonaliśmy i teraz system termowizyjny nie jest wyłączany na noc.
Obecnie opracowujemy eksperymentalną technologię, która pozwala nam obejść się bez ciała doskonale czarnego. Okazało się, że nasza skóra jest zbliżona swoimi cechami do całkowicie czarnego ciała, a twarz człowieka można traktować jako standard. Wiemy, że większość ludzi ma temperaturę ciała 36,6°C. Jeśli na przykład będziesz śledzić osoby o tej samej temperaturze przez 10 minut i przyjmiesz, że temperatura ta wynosi 36,6 °C, możesz skalibrować kamerę termowizyjną na podstawie ich twarzy. Technologia ta, wdrożona przy pomocy sztucznej inteligencji, daje dobre rezultaty – nie gorsze od systemów termowizyjnych z ciałem doskonale czarnym.
Tam, gdzie nadal używane jest ciało doskonale czarne, sztuczna inteligencja pomaga w kalibracji kamer termowizyjnych. Faktem jest, że większość systemów termowizyjnych wymaga ręcznego montażu kamery termowizyjnej i jej dopasowania do ciała doskonale czarnego. Jednak wtedy, gdy warunki się zmienią, kalibrację należy przeprowadzić ponownie, w przeciwnym razie kamery termowizyjne zaczną wykazywać odchylenia temperatury lub reagować na gości z normalną temperaturą. Ręczna kalibracja to sama przyjemność, dlatego opracowaliśmy moduł oparty na sztucznej inteligencji, który odpowiada za wykrycie ciała doskonale czarnego i sam wszystko dostosowuje.
Czy można ukryć się przed algorytmami?
W biometrii bezdotykowej często wykorzystuje się sztuczną inteligencję i uczenie maszynowe. AI odpowiada za wykrywanie twarzy w strumieniu w celu pomiaru temperatury, ignorując ciała obce (filiżanka gorącej kawy lub herbaty, elementy oświetlenia, elektronika). Cóż, algorytmy szkoleniowe w zakresie rozpoznawania twarzy w maseczkach były koniecznością dla każdego systemu od 2018 roku, nawet przed koronawirusem: na Bliskim Wschodzie ludzie zakrywają znaczną część twarzy ze względów religijnych, a w wielu krajach azjatyckich od dawna używali maseczek chroniących przed grypą czy smogiem miejskim. Rozpoznanie na wpół ukrytej twarzy jest trudniejsze, ale algorytmy też są udoskonalane: dziś sieci neuronowe wykrywają twarze noszące maski z takim samym prawdopodobieństwem, jak rok temu bez masek.
Wydawać by się mogło, że maseczki i inne środki ochrony osobistej powinny stać się problemem w identyfikacji. Jednak w praktyce ani obecność maski, ani zmiana fryzury czy kształtu okularów nie wpływają na dokładność rozpoznania. Algorytmy wykrywania twarzy wykorzystują punkty z okolicy oka, ucha i nosa, które pozostają otwarte.
Jedyna „niepowodzenie” w naszej praktyce to zmiana wyglądu poprzez operację plastyczną. Pracownica po operacji plastycznej nie mogła przejść przez kołowroty: procesory biometryczne nie były w stanie jej zidentyfikować. Musiałem zaktualizować zdjęcie, żeby dostęp po geometrii twarzy znów działał.
Możliwości systemów termowizyjnych
Dokładność pomiaru i jego prędkość zależą od rozdzielczości matrycy kamery termowizyjnej i jej innych właściwości. Ale za każdą matrycą kryje się oprogramowanie: algorytm analizy wideo odpowiada za identyfikację obiektów w ramce, identyfikację i filtrowanie ich.
Przykładowo algorytm jednego z kompleksów mierzy temperaturę 20 osobom jednocześnie. Wydajność kompleksu wynosi do 400 osób na minutę, co wystarcza do wykorzystania w dużych przedsiębiorstwach przemysłowych, na lotniskach i dworcach kolejowych. Jednocześnie kamery termowizyjne rejestrują temperaturę z odległości do 9 metrów z dokładnością plus/minus 0,3°C.
Są prostsze kompleksy. Potrafią jednak również skutecznie radzić sobie ze swoimi zadaniami. Jednym z rozwiązań jest zintegrowanie kamery termowizyjnej z ramą wykrywacza metalu. Ten zestaw sprzętu nadaje się do punktów kontrolnych o małym przepływie odwiedzających - do 40 osób na minutę. Sprzęt taki wykrywa twarze ludzi i mierzy temperaturę z dokładnością do 0,5°C w odległości do 1 metra.
Problemy podczas pracy z kamerami termowizyjnymi
Bezdotykowego pomiaru temperatury osób w strumieniu nie można jeszcze nazwać idealnym. Na przykład, jeśli dana osoba przebywała na zewnątrz przez dłuższy czas w chłodne dni, przy wejściu kamera termowizyjna wskaże temperaturę o 1–2°C niższą od rzeczywistej. Dzięki temu system może pozwolić na wejście do obiektu osobom z podwyższoną temperaturą. Można to rozwiązać na różne sposoby, na przykład:
- a) stworzyć korytarz termiczny, aby przed pomiarem temperatury ludzie przystosowali się i oddalili od mrozu;
- b) w mroźne dni należy dodać 1-2°C do temperatury wszystkim przylatującym pasażerom – jednak spowoduje to podejrzenia osób przyjeżdżających samochodem.
Kolejnym problemem jest cena precyzyjnych systemów termowizyjnych. Wynika to z wysokiego kosztu wytworzenia matrycy termowizyjnej, która wymaga precyzyjnej kalibracji, optyki germanowej itp.
Źródło: www.habr.com