Termowizja wkracza w coraz to nowe dziedziny życia, znajdując zastosowanie w medycynie, usprawniając pracę służb bezpieczeństwa czy instalatorów. Szerokie zainteresowanie tą technologią zauważyć można także w przemyśle spożywczym oraz w automotive. Wciąż poszukiwane są nowe zadania dla urządzeń termowizyjnych. Ciekawe możliwości otwierają się m.in. dzięki połączeniu kamer termowizyjnych z systemami analizującymi treść obrazu i wywołującymi reakcję.

Fot. 1. Drony wyposażane w kamery termowizyjne wykorzystywane są między innymi w energetyce do monitorowania odległej infrastruktury. FOT: ADOBE STOCK Fot. 1. Drony wyposażane w kamery termowizyjne wykorzystywane są między innymi w energetyce do monitorowania odległej infrastruktury. FOT: ADOBE STOCK

Obecnie kamery termowizyjne najczęściej pełnią następujące funkcje:

  • Termografia w powietrzu. W zakres tego zadania wchodzi wykrywanie ludzi i obiektów w polu detekcji, a także inspekcja geograficzna. Do tego zadania wykorzystywane są drony oraz płatowce.
  • Termografia w budynkach, a w szczególności kontrola szczelności budynków i wycieków CO.
  • Termografia aktywna w przemyśle. Jej zadaniem jest nieinwazyjne i bezkontaktowe przeprowadzanie testów materiałów.
  • Monitoring parametrów technicznych i instalacji elektrycznych. Dotyczy m.in. prac związanych z klejeniem, uszczelnianiem i kontrolą poprawności wykonania instalacji. Sprawdza się zwłaszcza w niebezpiecznych warunkach.
  • Inspekcja urządzeń mechanicznych. Polega na wykrywaniu zmian w temperaturze elementów urządzeń.
  • Szybka termografia. Związana jest z działaniami w obszarze obserwacji i kontroli procesów chemicznych.
  • Bezpieczeństwo. W zakres tego zadania wchodzą wszelkie działania mające na celu ochronę granic oraz infrastruktury krytycznej.

Poniżej szerzej omówię kilka wybranych funkcji kamer termowizyjnych.

Termowizory w pandemicznej rzeczywistości

Zagrożenie, jakim jest pandemia, koronawirusa SARS CoV-2 poszerzyła i tak obszerny już katalog zastosowań kamer termowizyjnych. Dzięki tej technologii możliwe jest wczesne wykrywanie zarażonych osób, zwłaszcza tych, które poruszają się w miejscach publicznych, w obiektach użyteczności publicznej, takich jak dworce czy galerie handlowe, a także w szpitalach. Rzecz jasna, za pomocą kamery termowizyjnej nie można wykryć patogenu, ale możliwe jest znalezienie osoby nawet w tłumie bądź w gąszczu obiektów, która ma podwyższoną temperaturę, co może być symptomem choroby COVID-19. Do takiego zadania przeznaczone są zarówno ręczne kamery termowizyjne dedykowane do selektywnego mierzenia temperatury i wykorzystywane przez służby porządkowe, jak i kamery, które mogą dokonać błyskawicznego i dokładnego odczytu temperatury wielu osób jednocześnie. Dzięki temu każda osoba, która jest w polu detekcji kamery i u której temperatura ciała przekracza 37,3 stopni Celsjusza jest typowana i może zostać poddana izolacji.

Nowatorskie oprogramowania</h2?

Coraz częściej zastosowanie znajdują programy pozwalające na automatyczną analizę obrazu. Algorytmy stosowane w oprogramowaniu kamer sięgają do rozwiązań stosowanych w uczeniu maszynowym. Nie tylko wychwytują obraz, ale też poddają go analizie, gromadzą i przesyłają informacje o zdarzeniach. Przydatną funkcję stanowi także możliwość tworzenia statystyk i raportów, przydatnych dla analityków. Warte uwagi są również funkcje uzyskane dzięki zmodyfikowaniu algorytmów do czytania tekstu (np. OCR, ACR). Dzięki nim kamera termowizyjna, niezależnie od pory dnia i warunków atmosferycznych, jest w stanie nawet z dużej odległości odczytać i poddać analizie m.in. zapisy alfanumeryczne i piktogramy.
Warto także w tym miejscu zwrócić uwagę na drony i roboty, które obecnie bywają wyposażane w kamery termowizyjne. Pracują one zarówno w przemyśle, jak i w służbach ratowniczych czy Policji. Ich zadaniem jest najczęściej docieranie do trudno dostępnych przestrzeni lub miejsc, w których istnieje zagrożenie dla życia człowieka. Wykorzystywane są do odnajdywania ofiar katastrof, a także do prowadzenia monitoringu podległych im obszarów.

Innowacje dzięki procesorom

Nowe rozwiązania w kamerach termowizyjnych możliwe są m.in. dzięki zastosowaniu najnowszych procesorów, które łączą w sobie funkcje procesorów graficznych z procesorami DSP i RISC (Reduced Instruction Set Computing). Są to procesory wielordzeniowe, które wraz z pamięcią podręczną tworzą wysoko wydajny zestaw, przy niskim poborze mocy. Jest to bardzo korzystne, bowiem kamery IP najczęściej zasilane są za pomocą PoE, a trzeba pamiętać, że w klasie 3. występują ograniczenia do 15,4 W.
Dzięki innowacyjnym procesorom kamery termowizyjne mogą pracować w systemach deep learning (uczenia głębokiego). Ta funkcja ma największe znaczenie w termowizji wzbogaconej o analizę obrazu. Deep learning poprawia detekcję wcześniej zdefiniowanych wzorców, ale też, co istotne, pomaga kamerom wraz z upływem czasu „nauczyć” się nowych wzorców. Oczywiście, tak zaawansowane funkcje wymagają spożytkowania dużych mocy obliczeniowych. I choćby z tej właśnie przyczyny duża wydajność, zapewniana przez najnowsze procesory, jest tak bardzo istotna. Ważne jest także to, że współczesne procesory wyposażone są w dużą pamięć RAM, dzięki czemu możliwe jest przechowywanie tymczasowych danych, zebranych w trakcie uczenia głębokiego sieci neuronowych.
Warto zwrócić w tym miejscu uwagę na jedną z ciekawszych funkcji przy analizie obrazu, jaką jest umiejętność budowania modeli 3D. Oprogramowanie sczytuje ruch obiektów, analizuje głębię i – z pomocą dodatkowych czujników – pozwala kamerze na zbudowanie modelu oglądanej scenerii. To z kolei pozwala na odczytanie zależności pomiędzy wielkością obiektu i miejsca, w jakim się znajduje. Dzięki temu możliwe jest śledzenie obiektów nawet wtedy, gdy znajdują się w bardzo złożonych scenach.

Damian Żabicki

x