Термовизијска контрола: бесконтактна биометрија против термометара, корона вируса и неодговорних запослених

Да ли је пет секунди много или мало? Није довољно попити топлу кафу, превући картицу и отићи на посао је много. Али понекад се чак и због таквог кашњења стварају редови на пунктовима, посебно ујутру. Хајде да сада испунимо услове за превенцију ЦОВИД-19 и почнемо да меримо температуру свима који улазе? Време проласка ће се повећати за 3-4 пута, због тога ће се појавити гужва, а уместо борбе са вирусом, добићемо идеалне услове за његово ширење. 

Да бисте спречили да се то догоди, морате или да организујете људе у реду или аутоматизујете овај процес. У другој опцији потребно је измерити температуру великом броју људи одједном, не оптерећујући их додатним радњама. Ово се може урадити додавањем система видео надзора термовизир и извршите неколико радњи одједном: идентификујте лица, измерите температуру и одредите присуство маске. О томе како такви системи функционишу разговарали смо на нашој конференцији “Биометрија против пандемије„а ми ћемо вам рећи детаљније под резом.

Где се користе термовизијски системи?

Термовизир је оптичко-електронски уређај који „види” у инфрацрвеном спектру. Да, то је иста ствар из акционих филмова о полетним специјалцима и филмова о Предатору, који лепо боји уобичајену слику у црвено-плавим тоновима. У пракси, у томе нема ничег необичног и они се користе прилично широко: термовизири одређују положај и облик објеката који емитују топлоту и мере њихову температуру.

У индустрији се термовизири већ дуго користе за праћење температуре на производним линијама, индустријској опреми или цевоводима. Често се термовизијски апарати могу видети по ободу озбиљних објеката: системи за термовизију „виде“ топлоту коју особа емитује. Уз њихову помоћ, сигурносни системи детектују неовлашћени улазак у објекат чак и у потпуном мраку. 

Због ЦОВИД-19, термовизијске камере се све више интегришу са биометријским идентификационим системима за контролу приступа. На пример, интегрисан у "БиоСКУД» (свеобухватно решење Ростелекома, које је развијено и произведено у Русији) термовизијски уређаји могу мерити температуру људи, пратити кретање и истакнути појединце са повишеним температурама. 

У Русији не постоје обавезни стандарди за коришћење термовизијских система, али постоје општи Препорука Роспотребнадзора, према којој је потребно пратити температуру свих посетилаца и запослених. А термовизијски системи то раде скоро тренутно, без потребе за додатним радњама запослених и посетилаца.

Како функционишу системи за стриминг бесконтактно мерење температуре

Основа система је термовизијски комплекс који се састоји од термовизијске и конвенционалних камера, које су упаковане у заједничко кућиште. Ако ходате ходником и пуначка двоока камера вам гледа у лице, ово је термовизир. Кинеске шаљивџије понекад их праве белим и додају мале „уши“ да би више личиле на панде. 

За интеграцију са БиоСКУД-ом и рад алгоритама за препознавање лица потребна је једноставна оптика – за идентификацију и проверу доступности личне заштитне опреме (маске) ​​за оне који улазе. Поред тога, конвенционална камера се може користити за праћење удаљености између људи или између људи и опреме. У софтверу се видео информације о резултатима мерења приказују у форми познатом оператеру.

Да би термовизир реаговао само на температуру људи, већ садржи алгоритам за детекцију лица. Опрема очитава температуру са термалне матрице на правим тачкама - у овом случају, у пределу чела. Без овог „филтера“, термовизир би се активирао на шољицама топле кафе, сијалицама са жарном нити, итд. Додатне функције укључују праћење присуства заштитне опреме и одржавање удаљености. 

Типично, на улазу у просторије, термовизијски системи су интегрисани са системима контроле приступа и управљања. Комплекс се повезује са сервером, који обрађује долазне податке помоћу алгоритама видео аналитике и преноси их на аутоматизовану радну станицу оператера (АВС). 

Ако термовизијска камера детектује повишену температуру, онда обична камера фотографише посетиоца и шаље је контролном систему на идентификацију са базом података запослених или посетилаца. 

Калибрација термовизијских система: од референтних узорака до машинског учења

Обично се користи за подешавање и управљање стримингом безконтактног мерења температуре апсолутно црно тело (АБЛ), који на било којој температури апсорбује електромагнетно зрачење у свим опсегима. Поставља се у видно поље термовизијске камере и служи за калибрацију термовизијске камере. Црно тело одржава референтну температуру од 32–40 °Ц (у зависности од произвођача), са којом се опрема „проверава“ сваки пут када мери температуру других објеката.

Незгодно је користити такав систем. Дакле, да би термовизир исправно радио, црно тело мора да се загреје до жељене температуре 10–15 минута. На једном објекту термовизијски комплекс је ноћу искључен, а ујутру црно тело није стигло да се загреје како треба. Због тога су сви који су улазили у смену имали повишену температуру на почетку смене. Касније смо то схватили, а сада се термовизијски систем не искључује ноћу.

Тренутно развијамо експерименталну технологију која нам омогућава да без црног тела. Испоставило се да је наша кожа по својим карактеристикама блиска потпуно црном телу, а лице особе се може користити као стандард. Знамо да већина људи има телесну температуру од 36,6 °Ц. Ако, на пример, пратите људе са истом температуром 10 минута и узмете ову температуру на 36,6 °Ц, онда можете да калибришете термовизир на основу њихових лица. Ова технологија, имплементирана уз помоћ вештачке интелигенције, показује добре резултате – ништа горе од термовизијских система са црним телом.

Тамо где се црно тело још увек користи, вештачка интелигенција помаже у калибрацији термовизира. Чињеница је да већина термовизијских система захтева ручну инсталацију термовизира и његово прилагођавање црном телу. Али онда, када се услови промене, калибрација мора да се уради поново, иначе термовизири почињу да показују температурна одступања или реагују на посетиоце са нормалном температуром. Ручна калибрација је велика радост, па смо развили модул заснован на вештачкој интелигенцији, који је одговоран за откривање црног тела и све сам прилагођава. 

Да ли је могуће да се маскирате од алгоритама?

Вештачка интелигенција и машинско учење се често користе у бесконтактној биометрији. АИ је одговоран за откривање лица у потоку за мерење температуре, игноришући стране објекте (врућа шоља кафе или чаја, елементи за осветљење, електроника). Па, алгоритми за обуку да препознају лица која носе маске су обавезна за сваки систем од 2018. године, чак и пре корона вируса: на Блиском истоку људи покривају значајан део лица из верских разлога, а у многим азијским земљама одавно користили маске за заштиту од грипа или градског смога. Препознавање полускривеног лица је теже, али алгоритми се такође побољшавају: данас неуронске мреже детектују лица која носе маске са истом вероватноћом као пре годину дана без маски.

Чини се да су маске и друга лична заштитна опрема требало да постану проблем у идентификацији. Али у пракси, ни присуство маске ни промена фризуре или облика наочара не утичу на тачност препознавања. Алгоритми за откривање лица користе тачке из области око-ухо-нос које остају отворене. 

Једина „неуспешна“ ситуација у нашој пракси укључује промену изгледа кроз пластичну хирургију. Запосленица после пластичне операције није могла да прође кроз окретнице: биометријски процесори нису могли да је идентификују. Морао сам да ажурирам фотографију како би приступ геометрији лица поново функционисао.

Могућности термовизијских система

Тачност мерења и њена брзина зависе од резолуције матрице термовизира и њених других карактеристика. Али иза било које матрице постоји софтвер: алгоритам видео аналитике је одговоран за идентификацију објеката у кадру, њихову идентификацију и филтрирање. 

На пример, алгоритам једног од комплекса истовремено мери температуру 20 људи. Капацитет комплекса је до 400 људи у минути, што је довољно за употребу у великим индустријским предузећима, аеродромима и железничким станицама. Истовремено, термовизири бележе температуру на удаљености до 9 метара са тачношћу од плус или минус 0,3 °Ц. 
Постоје једноставнији комплекси. Међутим, они такође могу ефикасно да се носе са својим задацима. Једно решење је да се термовизир интегрише у оквир детектора метала. Овај сет опреме је погодан за контролне пунктове са малим протоком посетилаца - до 40 људи у минути. Таква опрема детектује лица људи и мери температуру са тачношћу од 0,5 °Ц на удаљености до 1 метар.

Проблеми при раду са термовизијима

Бесконтактно мерење температуре људи у потоку још се не може назвати савршеним. На пример, ако је особа дуго била напољу по хладном времену, на улазу ће термовизир показати температуру за 1–2 °Ц нижу од стварне. Због тога систем може дозволити особама са повишеном температуром да уђу у објекат. Ово се може решити на различите начине, на пример:

• а) направити термички коридор тако да се људи пре мерења температуре прилагођавају и удаљавају од мраза;
• б) у мразним данима додати 1–2 °Ц температури свих путника који долазе – међутим, то ће довести под сумњу оне који су стигли аутомобилом.

Други проблем је цена прецизних термовизијских система. То је због високих трошкова производње термовизијске матрице, која захтева прецизну калибрацију, германијумску оптику итд. 

Извор: ввв.хабр.цом