Комплексные системы безопасности
проектированиеинтеграциямонтажпоставка
Комплексные системы безопасности
проектированиеинтеграциямонтажпоставка

Правда и мифы о современных дистанционных «градусниках» (часть 3)

24.07.2020

Правда и мифы о современных дистанционных «градусниках» (часть 3)

Почему невозможно точно измерить температуру сразу нескольких людей в одном кадре?

Для ответа на этот вопрос обратимся к теории. Как мы уже упоминали, лучшим местом на лице человека для измерения температуры являются слезные протоки. Максимальный размер этой области у глаза взрослого человека в среднем равен 5 мм, а для достижения минимально допустимой точности определения температуры на матрице микроболометра под ее покрытие необходимо выделить участок 3 х 3 пикселя (для увеличения точности измерений температуры необходимо и соответствующее увеличение размеров пиксельной маски).

Для простоты понимания будем считать разрешение только по горизонтали. Разделив размер исследуемой области на размер маски, мы получим относительный коэффициент, определяющий зависимость максимально возможного размера изображения от разрешающей способности матрицы болометра при заданной точности измерения температуры:

5 мм / 3 пкс = 1,6 мм/пкс

Таким образом, тепловизионная камера с разрешением 320 пикселей по горизонтали позволяет нам получать корректное измерение температуры слезного канала человека на изображении размером всего лишь чуть более полуметра:

320 пкс x 1,6 мм/пкс = 512 мм

В такой формат кадра трудно втиснуться даже двум людям, находящимся рядом, не говоря уже о дружных компаниях из 5-6 персон с разноцветными температурными маркерами над головами, которые в последнее время очень часто появляются в рекламных роликах, продвигающих новые тепловизионные приложения. А ведь некоторые из этих приложений используют болометрические сенсоры с разрешением всего 160 пикселей по горизонтали, что еще в два раза сужает реальную область точных измерений.

Конечно, на практике можно снимать и обрабатывать температуру не со слезных проток, а со всей поверхности лица, увеличивая таким образом отображаемую картину в десять и более раз, что скорее всего и делают многие из «скороспелых» современных тепловизионных решений. Проблема заключается в том, что в этих случаях утверждения производителя о высокой точности измерений и эффективности системы полностью соответствуют докладу доктора «о средней температуре по больнице» из бородатого анекдота.

Существует только один корректный метод увеличения площади обрабатываемого кадра без потери точности измерений – это повышение разрешающей способности неохлаждаемого микроболометра тепловизионной камеры. И у именитых производителей, таких как FLIR Systems, Inc., уже появились модели тепловизоров с инфракрасным разрешением 640 х 480 пикселей (FLIR A700™ SERIES). Но, во-первых, стоимость таких моделей существенно превышает стоимость приборов с разрешением 320 х 240 пикселей. Во-вторых, размер изображения при этом увеличивается всего лишь вдвое, что опять же недостаточно для точного измерения температуры одновременно 3-4 и более человек, находящихся в кадре. Для решения подобных задач требуются микроболометры с разрешением от 12 Мп, которых пока просто не существует.

Определенные проблемы с точностью возникают и при измерении температуры у людей, находящихся на разном расстоянии от камеры по глубине кадра. Многочисленные эксперименты показывают, что температура одного и того же человека, измеренная стационарным тепловизором в двух точках, отстоящих друг от друга на 3 м, различается примерно на 1 градус. И зависимость температуры от дальности при этом не является линейной функцией. Мало того, у детей эта кривая не такая, как у взрослых. Тогда о какой точности одномоментного измерения температуры нескольких людей, идущих друг за другом, можно говорить?

В каких местах следует устанавливать тепловизоры?

Еще в 2017 году международная организация по стандартизации обновила специальный документ под номером ISO/TR 13154:2017, содержащий руководящие указания по развертыванию, внедрению и эксплуатации скрининг-термографов для выявления людей с повышенной температурой тела. В частности, данный документ определяет те места, где использование подобных устройств является наиболее оправданным и эффективным:

  • Входы госпиталей и больниц, включая приемные отделения;
  • Входы критически важных инфраструктурных объектов;
  • Входы предприятий и учреждений;
  • Входы учебных заведений;
  • Входы административных зданий, включая полицейские отделения и пожарные части;
  • Входы прочих общественных зданий;
  • Общественный транспорт.

Трудно что-либо добавить к этому практически исчерпывающему списку, а потому его актуальность и сегодня не вызывает никаких сомнений.

Что нужно учитывать при выборе тепловизионной системы и ее развертывании на объекте?

Грамотный подход к организации качественной термометрии на любом объекте доступа практически всегда разбивается на две последовательные задачи:

  • как выбрать необходимое оборудование;
  • как правильно его установить и использовать.

Ниже в сжатом виде приведены основные рекомендации по решению этих задач, выданные ведущими специалистами отрасли, много лет занимающимися разработкой и реализацией термографических приложений.

Ключевые рекомендации по выбору оборудования:

  1. Используйте оборудование известных производителей, имеющих проверенную репутацию. Наиболее предпочтительными являются образцы тепловизоров, специально разработанные для борьбы с распространением инфекций во время предыдущих эпидемий (SARS, свиной грипп и др.).
  2. Желательно, чтобы тепловизор имел допуск FDA 510k, разрешающий его применение в качестве вспомогательного средства измерения температуры поверхности тела человека на территории США. Дополнительным аргументом «за» может служить присутствие прибора в Госреестре СИ РФ (Государственный реестр средств измерений Российской Федерации), так как это подтверждает, что заявленная производителем погрешность измерений тепловизора соответствует реальной.
  3. Не стоит доверять тем системам и приборам, в описании которых присутствуют заведомо недостоверные сведения, такие как завышенные показатели точности (недостижимые при используемой технологии), информация о полной автоматизации и отсутствии необходимости периодического контроля и коррекции параметров, ложные претензии на возможность обнаружения конкретной инфекции, одновременное измерение температуры у большой группы лиц и т.д.
  4. Разрешающая способность тепловизора должна быть как можно выше. Это положительно влияет как на точность измерений, так и на возможность увеличение дистанции до точки измерения.
  5. Выбирайте приборы с минимальным показателем теплового контраста NETD, не превышающим уровня в 50 мК.
  6. Тепловизионное оборудование в обязательном порядке должно поддерживать общепринятые открытые протоколы типа ONVIF для быстрой реализации необходимых интеграционных связей.
  7. Отдавайте предпочтение оптико-тепловизионным комплексам, которые способны наиболее полно реализовать совместные возможности тепловизора и камеры видимого диапазона: использование функций детекции и распознавания лиц, наложение термограмм на фотографии, ведение журналов событий и т.д.

Ключевые рекомендации по установке и использованию тепловизионной системы:

  1. Старайтесь тщательно контролировать температурный фон и состояние окружающей среды в местах установки и эксплуатации тепловизионных систем. Слишком яркие осветительные приборы, прямой солнечный свет, наличие в поле зрения камер посторонних предметов с высокой излучательной способностью могут отрицательно влиять на точность проводимых измерений. А температурный фон в таких помещениях, по рекомендациям ISO, не должен выходить за пределы диапазона 18-24°C.
  2. Настраивайте аппаратуру таким образом, чтобы измерение температуры лица человека осуществлялось в области слезных проток у переносицы.
  3. Для максимально точного результата измерений лицо человека должно находиться в анфас по отношению к объективу тепловизионной камеры. Расстояние от лица до объектива для камеры разрешением 320×240 пикселей должно составлять не более 1,2 метра; для камеры разрешением 640 × 480 пикселей – не более 3 метров.
  4. При использовании АЧТ располагайте его в поле зрения камеры на одинаковом расстоянии с «зоной интереса», в которой производится измерение температуры лиц проходящих людей.
  5. Производите измерение температуры строго у одного лица (согласно рекомендациям FDA, IEC и ISO).
  6. Если административными мерами можно добиться того, чтобы проходящие через зону контроля люди снимали головные уборы, очки, медицинские маски и убирали волосы, сильно прикрывающие лицо, смело применяйте такие меры. Это позволит значительно повысить точность измерений.

Даже поверхностный анализ приведенных рекомендаций по выбору и установке тепловизионного оборудования показывает, насколько сложной и нетривиальной может оказаться задача организации точного термографического скрининга людей. А если учесть, что каждый конкретный объект, как правило, имеет индивидуальные особенности, способные влиять на точность измерений, то напрашивается вполне очевидный вывод – подобные задачи должны решать профессионалы. Профессионалы, обладающие необходимыми знаниями, опытом и внушительным портфелем безупречно выполненных заказов.



Товары в статье

К списку статей



Другие статьи

Hikvision DS-2CD2522FWD-IS (2,8 мм) добавлен в закладки

Запрос цены

Заказать звонок