Sind fünf Sekunden viel oder wenig? Heißen Kaffee zu trinken ist nicht genug, eine Karte anzubringen und zur Arbeit zu gehen - viel. Aber manchmal bilden sich sogar aufgrund einer solchen Verzögerung an den Kontrollpunkten Warteschlangen, insbesondere am Morgen. Lassen Sie uns nun die Anforderungen zur Verhinderung von COVID-19 erfüllen und mit der Messung der Temperatur aller eintretenden Personen beginnen. Die Transitzeit wird 3-4 mal länger, aus diesem Grund wird eine Menschenmenge auftauchen, und anstatt das Virus zu bekämpfen, werden wir ideale Bedingungen für seine Verbreitung erhalten.
Um dies zu verhindern, müssen Sie entweder Personen in einer Warteschlange anordnen oder diesen Prozess automatisieren. Bei der zweiten Option ist es erforderlich, die Temperatur einer großen Anzahl von Personen gleichzeitig abzulesen, ohne sie mit zusätzlichen Aktionen zu beladen. Dies kann durch Hinzufügen einer Wärmebildkamera zum Videoüberwachungssystem erfolgen.und führen Sie mehrere Aktionen gleichzeitig aus: Identifizieren Sie Gesichter, messen Sie die Temperatur und bestimmen Sie das Vorhandensein einer Maske. Wir haben auf unserer Konferenz " Biometrics Against Pandemic " darüber gesprochen, wie solche Systeme funktionieren, und werden Ihnen unter dem Strich mehr darüber erzählen.
Wo werden Wärmebildsysteme eingesetzt?
Eine Wärmebildkamera ist ein optoelektronisches Gerät, das im Infrarotspektrum "sieht". Ja, das ist das Gleiche aus Actionfilmen über schneidige Spezialeinheiten und Filmen über den Predator, der ein gewöhnliches Bild in Rot- und Blautönen wunderschön malt. In der Praxis ist nichts Ungewöhnliches daran und sie werden häufig verwendet: Mit Wärmebildkameras bestimmen sie die Position und Form von Objekten, die Wärme abgeben, und messen ihre Temperatur.
In der Industrie werden Wärmebildkameras seit langem zur Überwachung der Temperaturen in Produktionslinien, Industrieanlagen oder Rohrleitungen eingesetzt. Wärmebildkameras sind häufig entlang des Umfangs schwerwiegender Objekte zu sehen: Wärmebildsysteme "sehen" die Wärme, die eine Person abgibt. Mit ihrer Hilfe erkennen Sicherheitssysteme auch bei absoluter Dunkelheit das unbefugte Betreten eines Objekts.
Aufgrund von COVID-19 werden Wärmebildkameras zunehmend in biometrische Identifikationssysteme zur Zugangskontrolle integriert. Beispielsweise können in BioSKUD integrierte Wärmebildgeräte (eine umfassende Lösung von Rostelecom, die in Russland entwickelt und hergestellt wird) die Temperatur von Personen messen, Bewegungen verfolgen und Personen mit hohen Temperaturen hervorheben.
In Russland gibt es keine verbindlichen Standards für die Verwendung von Wärmebildsystemen, aber es gibt eine allgemeine Empfehlung von Rospotrebnadzor , wonach die Temperatur aller Besucher und Mitarbeiter kontrolliert werden muss. Und Wärmebildsysteme erledigen dies fast sofort, ohne dass zusätzliche Maßnahmen von Mitarbeitern und Besuchern erforderlich sind.
Wie berührungslose Temperaturmesssysteme funktionieren
Die Basis des Systems ist ein Wärmebildkomplex, der aus Wärmebildkameras und herkömmlichen Kameras besteht, die in einem gemeinsamen Gehäuse verpackt sind. Wenn Sie den Korridor entlang gehen und eine pralle zweiäugige Kamera in Ihr Gesicht schaut, ist dies die Wärmebildkamera. Die chinesischen Scherze machen sie manchmal in einem weißen Etui und fügen kleine "Ohren" hinzu, damit sie eher wie Pandas aussehen.
Für die Integration in BioSKUD und den Betrieb von Gesichtserkennungsalgorithmen sind einfache Optiken erforderlich - zur Identifizierung und Überprüfung des Vorhandenseins persönlicher Schutzausrüstung (Masken) für ankommende Personen. Darüber hinaus können Sie mit einer herkömmlichen Kamera den Abstand zwischen Personen oder zwischen Personen und Geräten überwachen. In der Software werden Videoinformationen zu den Messergebnissen in einer dem Bediener vertrauten Form angezeigt.
Damit die Wärmebildkamera nur auf die Temperatur von Personen reagiert, verfügt sie bereits über einen Gesichtserkennungsalgorithmus. Das Gerät liest die Temperatur an den richtigen Stellen aus der Wärmematrix - in diesem Fall an der Stirn. Ohne diesen "Filter" würde die Wärmebildkamera durch Tassen heißen Kaffee, Glühbirnen usw. ausgelöst. Zusätzliche Funktionen umfassen die Überwachung des Vorhandenseins von Schutzausrüstung und die Einhaltung des Abstands.
In der Regel werden am Eingang des Gebäudes Wärmebildsysteme in Zugangskontroll- und -verwaltungssysteme integriert. Der Komplex ist mit dem Server verbunden, der die eingehenden Daten mithilfe von Videoanalysealgorithmen verarbeitet und an die automatisierte Workstation (AWP) des Bedieners überträgt.
Wenn eine Wärmebildkamera eine erhöhte Temperatur erkennt, nimmt eine herkömmliche Kamera ein Foto des Besuchers auf und sendet es zur Identifizierung mit der Basis der Mitarbeiter oder Besucher an das Steuerungssystem.
Kalibrierung von Wärmebildsystemen: von Referenzproben bis zum maschinellen Lernen
Zum Einrichten und Betreiben einer berührungslosen Streaming-Temperaturmessung wird üblicherweise ein absolut schwarzer Körper (schwarzer Körper) verwendet , der bei jeder Temperatur elektromagnetische Strahlung in allen Bereichen absorbiert. Es wird im Sichtfeld der Wärmebildkamera installiert und dient zur Kalibrierung der Wärmebildkamera. Im schwarzen Körper wird die Referenztemperatur (je nach Hersteller) bei 32–40 ° C gehalten, wobei das Gerät jedes Mal „überprüft“ wird, um die Temperatur anderer Objekte zu messen.
Es ist unpraktisch, ein solches System zu verwenden. Damit die Wärmebildkamera ordnungsgemäß funktioniert, muss sich der schwarze Körper 10 bis 15 Minuten lang auf die gewünschte Temperatur erwärmen. An einer Stelle wurde der Wärmebildkomplex nachts ausgeschaltet, und am Morgen hatte der schwarze Körper keine Zeit, sich richtig aufzuwärmen. Infolgedessen hatten alle zu Beginn der Schicht eintretenden Personen eine erhöhte Temperatur. Später haben wir es herausgefunden, jetzt ist der Wärmebildkomplex nachts nicht ausgeschaltet.
Wir entwickeln derzeit eine experimentelle Technologie, die es ermöglicht, auf den schwarzen Körper zu verzichten. Es stellte sich heraus, dass unsere Haut in ihren Eigenschaften einem absolut schwarzen Körper nahe kommt und das Gesicht einer Person als Referenz verwendet werden kann. Wir wissen, dass die meisten Menschen eine Körpertemperatur von 36,6 ° C haben. Wenn Sie beispielsweise Personen mit derselben Temperatur 10 Minuten lang verfolgen und diese Temperatur auf 36,6 ° C einstellen, können Sie die Wärmebildkamera anhand ihrer Gesichter kalibrieren. Diese mit Hilfe künstlicher Intelligenz implementierte Technologie zeigt gute Ergebnisse - nicht schlechter als die von Wärmebildsystemen mit schwarzem Körper.
Wo der schwarze Körper noch verwendet wird, hilft künstliche Intelligenz bei der Kalibrierung von Wärmebildkameras. Tatsache ist, dass die meisten Wärmebildsysteme die manuelle Installation einer Wärmebildkamera und deren Anpassung an den schwarzen Körper beinhalten. Wenn sich die Bedingungen ändern, muss die Kalibrierung erneut durchgeführt werden. Andernfalls zeigen die Wärmebildkameras die Temperatur mit Abweichungen an oder reagieren auf Besucher mit normaler Temperatur. Die manuelle Kalibrierung ist immer noch eine Freude, daher haben wir ein auf künstlicher Intelligenz basierendes Modul entwickelt, das für die Erkennung von Schwarzkörperflüssigkeiten verantwortlich ist und alles selbst konfiguriert.
Ist es möglich, sich von Algorithmen zu tarnen?
Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen werden häufig in der kontaktlosen Biometrie eingesetzt. Die KI ist dafür verantwortlich, Gesichter im Strom zu erkennen, um die Temperatur zu messen, und Fremdkörper (eine heiße Tasse Kaffee oder Tee, Beleuchtungselemente, Elektronik) zu ignorieren. Nun, die Ausbildung von Algorithmen zur Erkennung von Gesichtern in Masken ist seit 2018 ein Muss in jedem System, noch vor dem Coronavirus: Im Nahen Osten bedecken Menschen aus religiösen Gründen einen erheblichen Teil ihrer Gesichter, und in vielen asiatischen Ländern werden Masken seit langem zum Schutz vor Grippe oder urbanem Smog verwendet. Es ist schwieriger, ein halb verborgenes Gesicht zu erkennen, aber auch die Algorithmen verbessern sich: Heute erkennen neuronale Netze maskierte Gesichter mit der gleichen Wahrscheinlichkeit wie vor einem Jahr ohne Masken.
Es scheint, dass Masken und andere persönliche Schutzausrüstung zu einem Problem bei der Identifizierung geworden sein sollten. In der Praxis wirken sich jedoch weder das Vorhandensein einer Maske noch eine Änderung der Frisur oder Form der Brille auf die Erkennungsgenauigkeit aus. Gesichtserkennungsalgorithmen verwenden Augen-Ohr-Nase-Punkte, die offen bleiben.
Die einzige "Versagens" -Situation unserer Praxis ist eine Veränderung des Aussehens mit Hilfe der plastischen Chirurgie. Nach einer plastischen Operation konnte die Mitarbeiterin die Drehkreuze nicht passieren: Biometrische Verarbeiter konnten sie nicht identifizieren. Ich musste das Foto aktualisieren, damit der Zugriff auf die Gesichtsgeometrie wieder funktioniert.
Möglichkeiten von Wärmebildsystemen
Die Messgenauigkeit und ihre Geschwindigkeit hängen von der Auflösung der Wärmebildmatrix und ihren anderen Eigenschaften ab. Hinter jeder Matrix steht jedoch Software: Der Videoanalysealgorithmus ist für die Identifizierung von Objekten im Frame sowie für deren Identifizierung und Filterung verantwortlich.
Beispielsweise misst der Algorithmus eines der Komplexe gleichzeitig die Temperatur von 20 Personen. Die Kapazität des Komplexes beträgt bis zu 400 Personen pro Minute, was für den Einsatz in großen Industrieunternehmen, Flughäfen und Bahnhöfen ausreicht. Gleichzeitig erfassen Wärmebildkameras die Temperatur in einer Entfernung von bis zu 9 Metern mit einer Genauigkeit von plus oder minus 0,3 ° C.
Es gibt einfachere Komplexe. Sie können ihre Aufgaben jedoch effektiv bewältigen. Eine Lösung besteht darin, die Wärmebildkamera in den Metalldetektorrahmen zu integrieren. Ein solches Gerät ist für Kontrollpunkte mit einem geringen Besucherstrom geeignet - bis zu 40 Personen pro Minute. Solche Geräte erkennen die Gesichter von Personen und messen die Temperatur mit einer Genauigkeit von 0,5 ° C in einem Abstand von bis zu 1 Meter.
Probleme bei der Arbeit mit Wärmebildkameras
Die berührungslose Messung der Temperatur von Personen im Strom kann noch nicht als perfekt bezeichnet werden. Wenn eine Person beispielsweise bei kaltem Wetter längere Zeit draußen war, zeigt die Wärmebildkamera am Eingang eine Temperatur an, die 1–2 ° C unter der tatsächlichen Temperatur liegt. Aus diesem Grund kann das System Personen mit erhöhter Temperatur das Betreten des Objekts ermöglichen. Dies kann auf verschiedene Arten gelöst werden, zum Beispiel:
- a) einen Wärmekorridor schaffen, damit sich die Menschen vor dem Messen der Temperatur anpassen und sich vom Frost entfernen;
- b) An frostigen Tagen erhöhen Sie die Temperatur aller ankommenden um 1–2 ° . Auf diese Weise werden jedoch diejenigen, die mit dem Auto anreisen, verdächtigt.
Ein weiteres Problem ist der Preis für Präzisions-Wärmebildsysteme. Dies ist auf die hohen Produktionskosten der Wärmebildmatrix zurückzuführen, die eine genaue Kalibrierung, Germaniumoptik usw. erfordert.