Автор:
Тепловизионные решения измерения температуры потока людей
По утверждению китайских властей, пик роста заболеваемости коронавирусом в стране уже пройден. Обуздать инфекцию в Китае, похоже, всё-таки удалось. Немалую роль в этом сыграл хотя и с опозданием, но чётко организованный массовый термографический контроль, в ходе которого применялись решения на базе оборудования крупнейших китайских производителей систем безопасности Dahua и Hikvision. Производители учли опыт «боевого» использования своих приборов в обновлённых версиях прошивок и уточнённых методиках применения. А поскольку угроза COVID-19 достигла глобальных масштабов, китайские компании переориентировали производственные мощности на экспорт — в том числе, на российский рынок.
Чтобы понять, не поднялась ли у человека температура, проще всего приложить ладонь к его лбу. Собственно говоря, термографический контроль именно это и делает при помощи специального оборудования и находясь на безопасном расстоянии от испытуемого. Измерив максимальную температуру поверхности лица бесконтактным способом, тепловизионная камера даёт оператору системы возможность обнаружить в потоке проходящих людей того, чьё здоровье в настоящий момент находится под вопросом, проще говоря — выявить источник инфекции, нахождение которого в человеческой массе может привести к заражению всех, кто находится с ним в контакте. Однако решений, способных одномоментно «окинуть взглядом» толпу людей и выявить среди них заболевших, на данный момент рынок не предлагает. Все варианты массового контроля сводятся к необходимости организовать «узкое горлышко» — поставить проходящих в колонну по одному, обследуя их поочерёдно. У лучших из существующих систем, получивших название термографических, среднее время измерения температуры в движущемся потоке людей, как правило, составляет менее секунды. Таким образом, системы успевают обрабатывать относительно быстро движущийся поток людей. Важный момент: тепловизоры, применяющиеся в обычных охранных системах, как правило, выполняют задачу обнаружения объектов, а не измерения их температуры. При температуре окружающей среды 35 — 36° С тепловизор не сможет эффективно работать в системе охраны периметра, поскольку окажется не в состоянии отделить объект от фона. Соответственно, от таких приборов не требуется «ловить» доли градуса. В отличие от дистанционного обнаружения людей и объектов, при измерении температуры тела превышение нормы на полградуса может свидетельствовать о развитии заболевания. В системах массового выявления людей с повышенной температурой тела применяются тепловизоры на неохлаждаемых матрицах (микроболометрах), пик чувствительности и разрешающей способности которых приходится именно на диапазон температур человеческого тела. В идеальных условиях точность прибора возрастает до десятых долей градуса. В реальности движение нагретого либо охлаждённого воздуха в сцене наблюдения способно снизить точность измерения. Поэтому производители систем настоятельно рекомендуют организовывать термографические замеры внутри помещений. Насколько надёжна такая проверка при условии, что показаниям термографа можно доверять? Иными словами, может ли человек, действуя осознанно, избежать термографического контроля? С точки зрения физики это вполне возможно сделать, закрыв лицо оптически прозрачным материалом, непроницаемым для теплового излучения — например, пластиковой плёнкой либо стеклом. Тепловизор, измеряющего температуру поверхности, такая уловка способна сбить с толку. Однако, проходя через контрольный пост, злоумышленник будет, скорее всего, замечен либо сотрудником охраны, либо, если это предусмотрено системой, его «отловит» видеоаналитика — именно в подобных целях в качестве термографов применяются гибридное устройства, совмещающие в себе телевизионную и тепловизионную камеры. Основанием для регистрации тревожного события в данном случает будет являться то, что на видеоизображении распознано лицо, однако величина максимальной температуры с тепловизионного модуля в систему не поступила. Впрочем, человеку с проявленными симптомами серьёзной болезни будет уже не до игры в прятки. Практики выявления людей с повышенной температурой тела в России выборочно применялись ещё в 2003 году — во время пандемии так называемой атипичной пневмонии (SARS). Посты контроля, в частности, пассажиров авиарейсов, прибывающих из стран с неблагоприятной эпидемиологической обстановкой, состояли из оператора и нескольких охранников. В распоряжении такой группы находился ручной тепловизор на штативе, глядя на небольшой ЖК-экран, оператор анализировал состояние проходивших мимо него людей по цветовому коду (либо интенсивности градаций серого, если прибор генерировал монохромное изображение). Автоматического тревожного оповещения о превышении установленной допустимой температуры в подавляющем большинстве устройств тогда ещё не было. Эффективность такого рода досмотра снижало действие «человеческого фактора» — усталость оператора. Сегодня посты такого рода жители российских мегаполисов могут наблюдать на станциях метрополитена. Попытки получить количественную оценку эффективности использования ручных тепловизоров в московском метрополитене успехом не увенчались. Рискнём предположить, что похвастаться особенно нечем: вряд ли техника прошлого поколения способна приносить пользу в условиях новых угроз. Каким же образом массово фиксировали заболевших в Китае? На постах контроля по всей стране применялись в основном так называемые гибридные термографы, о которых упоминалось выше. Примечательно, что тепловизионное и телевизионное изображения в этих устройствах совмещаются электронным путём и обрабатываются совместно. Поскольку инфракрасные лучи средневолнового диапазона, которые улавливает тепловизор, имеют иную природу, чем лучи видимого света, здесь используется совсем другая оптика. В частности, объектив тепловизора оптически непрозрачен. Различны и величины фокусного расстояния обоих объективов, захватывающих в кадр одну и ту же сцену; этот факт может серьёзно озадачить даже бывалого, но слабо знакомого с тепловизионной техникой специалиста. В Китае применялись как посты быстрого развёртывания, так и стационарные установки, к примеру, в вестибюлях станций метрополитена. В стационарных системах, как правило, расстояние до испытуемых устанавливалось бОльшим, чем в мобильных. Это потребовало применения длиннофокусной оптики – как телевизионной, так и тепловизионной. Пропускная способность стационарных систем, в частности, используемого в Гонконге решения на базе оборудования китайской компании Dahua, достигает 10 тысяч человек в час. Преимущество гибридного термографа перед обычным ручным тепловизором состоит в том, что дублирование изображения в спектре видимого света позволяет применить к нему всю мощь современной видеоаналитики. В частности, встроенные алгоритмы телевизионной камеры обнаруживают и выделяют на изображении человеческие лица. Это позволяет сосредоточить замеры температуры лишь в обозначенных зонах сцены. В частности, за счёт этого из анализа исключаются попавшие в поле зрения термографа посторонние предметы с повышенной температурой поверхности (например, стаканчик с горячим напитком). Видеоаналитика на базе искусственного интеллекта, усиленного алгоритмами глубокого обучения (deep learning), способна не только фиксировать попытки уклониться от контроля температуры, но и учитывать наличие головных уборов, включая даже балаклавы, а также очков, усов/бороды, разного рода украшений и т.п. Термографический анализ производится автоматически: при настройке оборудования на посту контроля оператор системы задаёт участки изображения, внутри которых ведутся измерения, а также задаёт предельные значения температуры, при превышении которых производится звуковое и текстовое оповещение. Стоп-кадры с изображением испытуемых, температура тела которых превышает установленный предел, сохраняются в памяти устройства и/или отправляются на подключенный к термографу ПК. Важно отметить, что современные ручные термографы также шагнули далеко вперёд по сравнению с handheld-тепловизорами предыдущих поколений. В частности, в устройствах бюджетного класса марки Hikvision предусмотрено тревожное оповещение по фактам превышения заданной допустимой температуры тела. Эта функция позволяет существенно повысить эффективность контроля и снизить нагрузку на операторов с учётом их условий работы, требующих обязательного применения индивидуальных средств защиты: расстояние до испытуемых у ручного термографа, по рекомендациям производителя, должно составлять от 1 до 1,5 метров. Поскольку сегодня на карту поставлены жизнь и здоровье всего населения страны, в традиционных ценовых войнах на рынке технических средств безопасности должно наступить перемирие. В конце концов, производители сами не заинтересованы в том, чтобы рисковать репутацией, вводя в заблуждение критически нуждающихся в их продукте клиентов. Термографические решения, о которых идёт речь, появились в экстренных условиях применения и разрабатывались в сжатые сроки. Однако инженеры-разработчики смогли добиться стабильной и эффективной работы оборудования, и решения практически на ходу дорабатывались, образовав в результате адекватное по соотношению цены и качества рыночное предложение. И вполне возможно, что термография поможет по максимуму сгладить последствия появления коронавируса COVID-19 в России. Волна предложений средств тепловизионного анализа, вполне естественно сопровождающая меры противодействия пандемии COVID-19, пока ещё опережает фронт волны заболеваемости. В качестве продолжения начатой темы – особенности использования термографии и продукты, предлагаемые ключевыми игроками. Американский отраслевой веб-ресурс, практикующий обзоры для платных подписчиков, но, тем не менее, не свободный от некоторой тенденциозности, в одной из свежих публикаций утверждает, что новые тепловизоры якобы намеренно снижают показания измеряемой температуры, чтобы снизить вероятность ложных срабатываний. Такой жёсткий «пиар» со стороны американцев во многом связан с опасениями в очередной раз потерять сразу несколько вертикальных рынков: предложение находится на стыке госзаказа, здравоохранения и охраны общественного порядка. Возможно, критики бюджетных термографов отчасти правы: если тепловизор куплен у сомнительного поставщика и изначально предназначен, к примеру, для контроля утечек тепла в строительстве и коммунальном хозяйстве, верить таким измерениям нельзя. Именно поэтому рекомендуемое решение для экстренного внедрения массового контроля температуры тела – термографическая система. Такой комплекс должен быть надлежаще откалиброван и защищён от сбоев, чтобы обеспечить максимальное качество результатов измерений. Калибровка и её влияние на качество измерений Каким образом возможно проконтролировать работу термографического комплекса? Так или иначе, любая калибровка сводится к измерению температуры объекта с заведомо предсказуемыми свойствами. Генеральный директор компании «ТЕРАТЕК» Александр Прокопенко рекомендует: «В термографических системах, где требуется высокая точность измерений, лучше применять калибровку по имитатору абсолютно чёрного тела. Возможно, многим «безопасникам» этот системный компонент пока ещё незнаком. Он представляет собой физический объект, который должен быть размещён таким образом, чтобы его изображение находилось в верхнем углу поля зрения камеры. Температура и интенсивность излучения калибратора определяются его фабричными установками. В частности, для массового выявления людей с повышенной температурой тела, как правило, используются имитаторы абсолютно чёрного тела, настроенные на температуру +40° С». Важно, что в большинстве систем предусмотрена не только автоматическая, но и ручная калибровка: оператор имеет возможность корректировать отображаемую системой температуру, увеличивать либо уменьшать результаты измерений на произвольно заданную величину. Судя по всему, именно в связи с этим забили тревогу критики термографических комплексов. Однако в условиях, близких к ЧС, подобные действия можно было бы квалифицировать как саботаж. Тем не менее, остаётся вероятность того, что неопытный пользователь системы не справится с настройками: они достаточно просты, но требуют чёткого усвоения. В частности, производители рекомендуют калибровать систему автоматически, в том числе и в части поправки на температуру окружающей среды. Возможно ли применение комплекса в отсутствие калибратора? Некоторые производители в виде определённого «послабления» предлагают измерять температуру тела контрольной группы испытуемых вначале термографом, а затем традиционным медицинским градусником. Вычислив среднюю разницу в показаниях по группе, оператор устанавливает поправочное значение вручную. Эта процедура при тщательном исполнении даёт вполне приемлемые результаты, однако заметно увеличивает штатное время развёртывания системы, учитывая, что гибридные термографы нуждаются в предварительном «разогреве» в течение получаса. В отличие от полностью «ручных» систем недавнего прошлого, на фронтах борьбы с коронавирусом используются, если уж прибегать к аналогии, приборы с «самонаведением». Телевизионная камера, используя встроенную аналитику, фиксирует в потоке человеческие лица, а совпадающий с ней по полю зрения тепловизор получает соответствующие метаданные и фиксирует максимальную температуру только лишь в нужной зоне кадра, в свою очередь, добавляя к потоку метаданных результаты своих измерений. Это позволяет не только сократить время, затрачиваемое на одно измерение, но и отсеять автоматические тревоги при появлении в кадре разного рода нагретых предметов. В системах, где получение непрерывного потока показаний является критически важным, может применяться резервирование телевизионных и тепловизионных камер, а также архивное хранение, глубина которого определяется как общей стратегией противодействия вирусной угрозе, так и оперативной обстановкой. Термографы на рынке Предложения ключевых производителей, отреагировавших на экстренный запрос рынка, во многом идентичны. Во всех предлагаемых продуктах фигурируют тепловизионные модули, обеспечивающие точность замера температуры до 0,3—0,5°C в диапазоне вероятных температур тела испытуемых. Основным предметом конкуренции стал набор опций, способных повлиять на организационные моменты: скорость развёртывания, варианты тревожного оповещения, возможность передачи данных в системы верхнего уровня. За редкими исключениями, все упомянутые выше продукты и линейки не предполагают прямых продаж оборудования «через корзину»: термографическая система выявления людей с повышенной температурой тела является предметом проектирования. Чтобы учесть особенности конкретного объекта, требования к пропускной способности, уровень подготовки персонала, а также вписаться в бюджетные ограничения, рекомендуем обращаться в специализированные организации. ИА «Безопасность Сегодня» (текст, фотоиллюстрации). Группа компаний ТЕРАТЕК (исходные материалы, консультации)
Двухсенсорная тепловизионная IP-видеокамера IDIS DC-TH2012W (IDIS) Двухсенсорная тепловизионная IP-видеокамера DC-TH2012W предназначена для круглосуточного видеонаблюдения с дистанционным измерением температуры. Видимое изображение базируется на 1/3.2” матрице Sony с прогрессивной разверткой и имеет угол обзора 56° (гор.), 71° (диаг.). Разрешение сенсора тепловизора 160 х 120 пикселей, температурная чувствительность 0.05 °C, диапазон работы 0 ̴ 120 °C. Камера поддерживает дисплей с тремя режимами (визуальный / тепловой / наложение) и имеет водонепроницаемый (IP66) наружный корпус. Используется до 10 точек измерения температуры, идет активация тревоги по температурному порогу. Совместимость по Onvif. Опционально поставляется солнцезащитный козырек, обогреватель, вентилятор и лампа инфракрасного излучения. Камера рассчитана на эксплуатацию в диапазоне внешних температур от 0 до +50 °C. Камера будет актуальна в местах большого скопления людей, таких как вокзалы, аэропорты, торговые центры, метрополитен, учебные заведения, медицинские учреждения, отели. Модель DC-TH2012W позволяет формировать качественное видеоизображение при полной темноте для человеческого глаза, а также в условиях тумана, снега, пыли, задымления, среди растительности и т.д.
IP-терминал TFR80-210T1 (BEWARD) IP-терминал TFR80-210T1 с диагональю экрана 7” оснащен функциями встроенного распознавания лиц и бесконтактного измерения температуры людей. ИК-датчик высокой точности позволяет IP-терминалу быстро и точно измерять температуру тела. Это необходимо в борьбе с распространением вирусных заболеваний (в том числе таких, как коронавирусная инфекция COVID-19). Процесс диагностики температуры занимает всего 0,3 секунды, предотвращая тем самым образование очередей, способствующих обострению эпидемиологической обстановки. Различные режимы доступа могут комбинироваться между собой, обеспечивая гибкую настройку контроля доступа (например, детекция маски на лице сканируемого, карта доступа и т.д.). Терминал является незаменимым средством для мониторинга состояния здоровья больших групп людей в фойе общественных зданий, офисных помещениях, гостиницах и супермаркетах. При этом терминал значительно дешевле тепловизионных систем. IP-терминал оснащен фирменной технологией распознавания лиц BEWARD Bi-Scan. Сканирование возможно на расстоянии до 2 метров со скоростью менее 0,5 секунды при размере встроенной базы лиц в 24 000 пользователей. Алгоритм Bi-Scan исключает возможность прохода по фотографии (распечатанной на бумаге или с мобильных устройств). В комплекте поставки IP-терминала – крепление на стену или на турникет (на выбор). В качестве аксессуара может использоваться напольная стальная стойка высотой 1350 мм.
Тепловизионные комплексы Dahua Thermal Solution для дистанционного мониторинга температуры человеческого тела (Dahua) Тепловизионный комплекс способен оперативно выявлять людей с повышенной температурой, что значительно повышает эффективность карантинных мер в борьбе с коронавирусной инфекцией. Эти аппаратно-программные комплексы отличаются исключительно высокой точностью, недоступной обычным промышленным тепловизорам и бесконтактным термометрам. Dahua Thermal Solution – полностью готовое решение, специально разработанное для применения в общественных местах при массовом дистанционном мониторинге температуры тела. В составе комплекса используется гибридная камера, объединяющая в одном корпусе видеокамеру высокого разрешения и тепловизор. Видеокамера передает обычное изображение, а встроенная функция искусственного интеллекта определяет лица. После обнаружения лица на этом участке изображения производится мониторинг температуры, но уже на тепловизионном изображении. Такой подход позволяет избежать ложного срабатывания на разнообразные нагретые предметы, которые случайно или намеренно могут оказаться в зоне мониторинга, и мониторить только температуру лица или его открытых участков, если оно защищено медицинской маской. Также в состав комплекса Dahua Thermal Solution входит специальная версия программного обеспечения DSS Express, которая умеет обрабатывать температурные тревоги. При превышении заданного температурного порога гибридная тепловизионная камера передает тревожное сообщение в программное обеспечение, кроме этого для привлечения внимания оператора комплекса может быть задействована встроенная сирена и световая вспышка.
Теплотелевизионный регистратор температуры тела АСТРОН -ТТ2019 (АО «ОКБ «АСТРОН ») Предназначен для автоматизированного бесконтактного определения людей с повышенной температурой тела на пунктах пропуска и досмотра. Главные отличительные характеристики АСТРОН -ТТ2019: точность измерения температуры +/- 0,3 °C (при использовании АЧТ); звуковой сигнал тревоги; угол обзора камеры видимого спектра совмещен с углом тепловизора; разрешение тепловизора 384х288, шаг пикселя 17 мкм, спектральный диапазон 7–14. Питание теплотелевизионного регистратора 24 или 220В (в зависимости от требований). Тепловизионный модуль, составляющий основу АСТРОН -ТТ2019, оснащён функциями, позволяющими менее чем за одну секунду бесконтактным методом с высокой точностью (до 0,3 °C) определить наличие повышенной температуры тела человека в зоне наблюдения. В устройстве предусмотрена возможность интеграции в систему контроля доступа для блокировки пропускных устройств (турникета, шлагбаума и т.п.) в случае тревожного события. Ключевые составляющие теплотелевизионного регистратора температуры тела АСТРОН -ТТ2019 (тепловизионный модуль и ПО АСТРОН -ТТ2019) являются полностью российскими продуктами.
Термографические решения (Hikvision) В решениях используются интеллектуальные алгоритмы глубокого обучения, которые обеспечивают высокую точность измерения, а также позволяют устройствам обнаруживать в кадре лица людей, измерять их температуру и не реагировать на нецелевые горячие предметы (напитки, нагретые поверхности и т.д.). Точность измерения составляет более 99% (±0.5 °C). При использовании специального калибратора температуры («черного тела») этот параметр повышается до ±0.3 °C. Термографические камеры Hikvision способны измерять температуру до 30 лиц в кадре одновременно, а скорость измерения ручного термографа составляет 60 человек в минуту, что делает тепловизионные решения Hikvision эффективным средством для термографического контроля на крупных объектах с большим потоком людей. В зависимости от модели и фокусного расстояния дистанция до измеряемого человека может составлять до 9 метров, что обеспечивает надежную защиту оператора и измеряемого лица, снижает риски заражения. В линейке решений компании представлены ручные, мобильные и стационарные термографические камеры, а также системы контроля доступа с функциями распознавания лиц и измерения температуры для организации термографического контроля.
Комплекс STX-IP21TM для дистанционного измерения температуры (Smartec) Комплекс STX-IP21TM выполняет бесконтактное измерение температуры тела одновременно с распознаванием лиц людей в потоке. Устройство с высокой точностью измеряет температуру более 16 человек в кадре, даже если они используют медицинские маски. Это позволяет эффективно решать задачи температурного контроля в образовательных учреждениях, на объектах здравоохранения, транспорта, промышленности и торговли. В компактном корпусе биспектрального устройства сочетаются тепловизионный модуль на основе неохлаждаемого микроболометра IRFPA и IP-камера видимого диапазона с широкоугольным моторизованным объективом. Тепловизор с высокой скоростью определяет температуру движущихся людей, а камера формирует четкое изображение лиц для внесения в базу данных. Если фиксируется превышение порогового значения температуры, STX-IP21TM немедленно передает сигнал тревоги. Устройство STX-IP21TM поставляется полностью готовым к работе в комплекте с калибрующим прибором (Black body) и настенным кронштейном. Комплекс работоспособен при температурах от -30 до +60 °C. Возможен выбор вариантов стационарного или мобильного развертывания.
Коронавизор KS U-HBM (KARNEEV SYSTEMS) Коронавизор KS U-серии используется для эпидемиологического контроля и создан для выявления людей с повышенной температурой в реальном времени. Коронавизор широко применяется на предприятиях, таможне, в аэропортах, на вокзалах, в школах, больницах, бизнес-центрах и других общественных местах для проверки и выявления людей с повышенной температурой. Устройство оснащено 4 МП видеокамерой высокого разрешения с детектором лиц и высокочувствительным тепловизором, который способен в одну секунду измерять температуру до 30 человек. Возможна работа как без АЧТ, так и с АЧТ KS U-BB1 с точностью измерений ±0.3 °C. При обнаружении человека с повышенной температурой формируется тревожное оповещение оператору, подается звуковой сигнал, и может быть заблокирован турникет. В комплекте с коронавизором KS U-серии поставляется мощное и простое в использовании, встроенное в тепловизор программное обеспечение. Для работы необходим только компьютер и веб-браузер. Устройство можно подключить к СКУД, системе распознавания лиц и системе видеонаблюдения предприятия. Устройство совместимо со всеми VMS-системами российского производства.
Внимание! Копирование материалов, размещенных на данном сайте допускается только со ссылкой на ресурс http://www.tzmagazine.ru