П'ять секунд – це багато чи мало? Щоб випити гарячу каву – мало, щоб прикласти картку та пройти на роботу – багато. Але іноді навіть через таку затримку на прохідних утворюються черги, особливо вранці. А давайте тепер виконаємо вимоги щодо профілактики COVID-19 та почнемо вимірювати температуру у всіх вхідних? Час проходу збільшиться у 3-4 рази, через це з'явиться натовп, і замість боротьби з вірусом ми отримаємо ідеальні умови для його поширення.
Щоб цього не сталося, потрібно організувати людей у чергу, або автоматизувати цей процес. У другому варіанті необхідно рахувати температуру відразу у великої кількості людей, не навантажуючи їх додатковими діями. Це можна зробити, якщо доповнити систему відеоспостереження і виконувати відразу кілька дій: ідентифікувати особи, вимірювати температуру та визначати наявність маски. Про те, як працюють такі системи, ми говорили на нашій конференції.» та докладніше розповімо під катом.
Де застосовуються тепловізійні комплекси.
Тепловізор - оптико-електронний пристрій, який "бачить" в інфрачервоному спектрі. Так, це та сама штука з бойовиків про хвацький спецназ та фільмів про Хижака, яка красиво розфарбовує звичайне зображення в червоно-сині тони. На практиці нічого незвичайного в ній немає і їх використовують досить широко: тепловізорами визначають положення і форму об'єктів, що випромінюють тепло, і вимірюють їх температуру.
У промисловості тепловізори давно застосовують контролю температури на виробничих лініях, промислового устаткування чи трубопроводів. Часто тепловізори можна побачити по периметру серйозних об'єктів: тепловізійні комплекси «бачать» тепло, яке випромінює людина. З їхньою допомогою охоронні системи засікають несанкціоноване проникнення на об'єкт навіть у абсолютній темряві.
Через COVID-19 тепловізори все частіше інтегруються із системами біометричної ідентифікації для контролю доступу. Наприклад, інтегровані в «»(комплексне рішення Ростелекома, яке розробляється та виробляється в Росії) тепловізійні пристрої можуть вимірювати температуру людей, відстежувати переміщення та виділяти окремих осіб з підвищеною температурою.
Обов'язкових нормативів щодо застосування тепловізійних систем у Росії немає, але є загальна , згідно з якою необхідно контролювати температуру всіх відвідувачів та співробітників. І тепловізійні комплекси роблять це майже миттєво, не вимагаючи від співробітників та відвідувачів додаткових дій.
Як працюють системи для потокового безконтактного вимірювання температури
Основа системи — тепловізійний комплекс із тепловізійної та звичайної камер, які упаковані у загальний корпус. Якщо ви йдете коридором, а вам в обличчя дивиться пухка двоока камера - це і є тепловізор. Жартівники-китайці іноді роблять їх у білому корпусі і додають невеликі «вушка», щоб вони були більше схожі на панд.
Проста оптика потрібна для інтеграції з «БіоСКУД» та роботи алгоритмів розпізнавання осіб для ідентифікації та перевірки наявності засобів індивідуального захисту (масок) у вхідних. Додатково через звичайну камеру можна контролювати дистанцію між людьми або між людьми та обладнанням. У програмному забезпеченні відеоінформація про результати вимірювання відображається у звичному для оператора вигляді.
Щоб тепловізор реагував лише на температуру людей, у ньому вже прописано алгоритм детектування осіб. Устаткування зчитує температуру з термальної матриці в необхідних точках - у разі в області чола. Без цього «фільтра» тепловізор спрацьовував би на чашки гарячої кави, лампочки розжарювання тощо. Серед додаткових функцій — контроль наявності засобів захисту та дотримання дистанції.
Зазвичай на вході в приміщення тепловізійні комплекси інтегруються із системами контролю та управління доступом. Комплекс підключається до сервера, який обробляє алгоритми відеоаналітики, що надходять дані, і передає їх на автоматизоване робоче місце оператора (АРМ).
Якщо тепловізійна камера визначає підвищену температуру, звичайна камера знімає фото відвідувача та відправляє в систему контролю для ідентифікації з базою співробітників або відвідувачів.
Калібрування тепловізійних комплексів: від еталонних зразків до машинного навчання
Для налаштування та роботи потокового безконтактного вимірювання температури зазвичай застосовують абсолютно чорне тіло (АЛТ), яке за будь-якої температури поглинає електромагнітне випромінювання у всіх діапазонах. Воно встановлюється в полі зору тепловізійної камери та використовується для калібрування тепловізора. В АЧТ підтримується еталонна температура 32-40 ° С (залежно від виробника), з якою обладнання «звіряється» щоразу, вимірюючи температуру інших об'єктів.
Користуватися такою системою незручно. Так, для коректної роботи тепловізора чорне тіло має 10-15 хвилин прогріватись до потрібної температури. На одному об'єкті на ніч відключали тепловізійний комплекс, а вранці АЧТ не встигало добре нагрітися. В результаті у всіх, що входять на початку зміни, фіксувалася підвищена температура. Згодом розібралися, тепер тепловізійний комплекс на ніч не відключають.
Наразі ми розробляємо експериментальну технологію, яка дозволяє обійтися без АЧТ. Виявилося, що наша шкіра за своїми характеристиками близька до чорного тіла, і обличчя людини можна використовувати як еталон. Ми знаємо, що у більшості людей температура тіла становить 36,6 °С. Якщо, наприклад, протягом 10 хвилин відстежувати людей з однаковою температурою та прийняти цю температуру за 36,6 °С, можна відкалібрувати тепловізор за їхніми особами. Ця технологія, реалізована за допомогою штучного інтелекту, показує непогані результати — не гірше, ніж у тепловізійних комплексів із АЧТ.
Там же, де АЧТ, як і раніше, використовується, штучний інтелект допомагає в калібруванні тепловізорів. Справа в тому, що більшість тепловізійних комплексів передбачає ручне встановлення тепловізора та його налаштування на АЧТ. Але тоді за змін умов калібрування доводиться робити заново, інакше тепловізори починають показувати температуру з відхиленнями або реагувати на відвідувачів з нормальною температурою. Ручне калібрування — це ще радість, тому ми розробили модуль на основі штучного інтелекту, який відповідає за виявлення АЧТ і налаштовує все сам.
Чи можна замаскуватися від алгоритмів
Штучний інтелект та машинне навчання часто використовуються у безконтактній біометрії. На плечі ІІ лягають детектування облич у потоці для вимірювання температури, ігнорування сторонніх об'єктів (гаряча чашка з кавою або чаєм, елементи освітлення, електроніка). Ну а навчання алгоритмів на розпізнавання облич у масках — must have будь-якої системи з 2018 року, ще до коронавірусу: на Близькому Сході люди закривають значну частину особи з релігійних міркувань, а в багатьох азіатських країнах давно використовують маски для захисту від грипу чи міського смогу. Розпізнати наполовину приховане обличчя складніше, але й алгоритми вдосконалюються: сьогодні нейромережі детектують обличчя в масках з такою ж ймовірністю, як рік тому без масок.
Здавалося б, що проблемою при ідентифікації мали стати маски та інші засоби індивідуального захисту. Але практично ні наявність маски, ні зміна зачіски чи форми окулярів впливають точність розпізнавання. Алгоритми для детектування осіб використовують точки з області ока-вуха-ніс, які залишаються відкритими.
Єдина "відмовна" ситуація з нашої практики пов'язана із зміною зовнішності за допомогою пластичної хірургії. Співробітниця після пластичної операції не змогла пройти через турнікети: біометричні процесори не змогли її ідентифікувати. Довелося оновлювати фото, щоб доступ геометрії обличчя знову запрацював.
Можливості тепловізійних комплексів
Точність вимірювання та її швидкість залежать від дозволу матриці тепловізора та інших його характеристик. Але за будь-якою матрицею стоїть ПЗ: за визначення об'єктів у кадрі, за їх ідентифікацію та фільтрацію відповідає алгоритм відеоаналітики.
Наприклад, алгоритм одного з комплексів вимірює температуру у 20 осіб одночасно. Пропускна спроможність комплексу — до 400 осіб за хвилину, цього достатньо для використання на великих промислових підприємствах, в аеропортах та на вокзалах. При цьому тепловізори фіксують температуру на відстані до 9 метрів із точністю плюс-мінус 0,3 °С.
Є простіші комплекси. Однак вони можуть ефективно справлятися зі своїми завданнями. Одне з рішень – інтеграція тепловізора у рамку металодетектора. Такий комплект обладнання підійде для пропускних пунктів із невеликим потоком відвідувачів – до 40 осіб за хвилину. Подібне обладнання детектує обличчя людей та вимірює температуру з точністю до 0,5 ° С на відстані до 1 метра.
Проблеми при роботі з тепловізорами
Безконтактний вимір температури людей у потоці поки що не можна назвати досконалим. Наприклад, якщо в холодну погоду людина довго була на вулиці, на вході тепловізор покаже температуру на 1–2 °С нижче за реальну. Через це система може пропустити на об'єкт людей із підвищеною температурою. Це можна вирішити різними способами, наприклад:
- а) створити тепловий коридор, щоб перед виміром температури люди адаптувалися та відходили від морозу;
- б) у морозні дні додавати до температури всіх вхідних 1–2 °С – щоправда, так під підозру потраплять ті, хто приїхав машиною.
Інша проблема – цінник точних тепловізійних комплексів. Це пов'язано з високою собівартістю виробництва тепловізійної матриці, яка потребує точного калібрування, германієвої оптики і т.д.
Джерело: habr.com