A hőkamerás mizéria margójára

Avagy öntsünk tiszta vizet a képalkotós hőmérőzés poharába

A hőkamerás mizéria margójára
Most, hogy a statisztikák szerint (hazánkban) lecsengőben van a COVID19 járvány, talán nem nyúlok darázsfészekbe egy kis kitekintő írással, mely a hőkamerás bőrfelszínhőmérséklet detektálást igyekszik röviden áttekinteni. Eszemben sincs hosszú lére ereszteni mondanivalómat, különösen azért, mert aki eddig a szóig már eljutott, az eleve kíváncsi a következőkben említésre kerülő technológiákra, esetleg már foglalkozott is vele, így jó eséllyel bölcsebb e téren jelen sorok írójánál.

Valahol ott kezdődött az egész, hogy a járvány elején – főként a kínai tapasztalatokra építkezve – megállapították, hogy a COVID19 egyik jellemző tünete a magas láz. Ezt persze később finomították, de akkor már a biztonságtechnika „elszabadult” és a prognosztizálható piaci visszaesések előcsapás jellegű kompenzálására elkezdte nyomni a hőkamerás (hőképalkotós) megoldásokat – látványos sikerrel. Mondhatni (csipetnyi malíciával és leheletnyi túlzással): viszik, mint a cukrot (globálisan). Kedvenc klasszikusomat - Tondolos királyt (lásd: Rejtő Jenő - Minden jó, ha vége van) – idézve, a tipp jó! A hőképalkotás révén valóban képet kaphatunk egy adott bőrfelület hőmérsékletéről, néhány „apró” körülmény szem előtt tartása mellett. Ezek egy része technológiai hátterű, míg mások a fizikai és/vagy „szimpla biológia” jelzővel illethetők.

A biofizikai megtévesztés
Az egyszerűség kedvéért kezdjük az utóbbival. Röviden, számtalan olyan egészségügyi állapot ismert, mely nem (szükségszerűen) fertőző, de az egyén bőrfelszíni hőmérsékletét megemeli. Ilyen lehet a Hölgyek esetében a havi ciklus időszaka, valamint bármely ember esetében pl. a vesegyulladás, elhanyagolt fogászati problémák, napszúrás, agyrázkódás, szélsőségesebb allergiás reakciók stb. Külön figyelmet érdemel, hogy egyes – szív, de akár erekciós problémákat kezelő – gyógyszerek és gyógyhatású szerek (pl. ginko származékok), kitágítva az arc kapillárisait (is) fals riasztást generálhatnak hőkamerás ellenőrzés esetén. Szem előtt kell továbbá tartani, hogy a testmozgás is hasonló hatást eredményezhet. Természetesen, az egyén szubjektív sajátosságaitól (edzettségi szint, testtömeg, izzadékonyság stb.) is hasonló hatást generálhat.

Maradva még a nem technológia-függő sajátosságoknál, a (bio-) fizika is kellő képpen bekavarhat a hőképalkotás „lázellenőrzésbe”. Azaz a kültéri hőmérsékleti és időjárási viszonyok kellő mértékben és ideig befolyásolhatják a bőrfelszín hőmérsékletét ahhoz, hogy egy hőkamerás mérés fals negatív / pozitív eredmény produkáljon. A teljesség igénye nélkül, a hideg szél, a (csupasz bőrt elérő) csapadék, a napsütés stb. mind olyan tényező, melyek magas valószínűséggel torzíthatják és mérés eredményét. Nem véletlen, hogy a belső (orrközeli) szemsarok hőmérsékletét javasolják mérni a szakértők. Ez persze nem annyira kivitelezhető egy nagyáteresztőképességű belépési pont esetében.


Plusz ilyen esetben a szemüveg nem a rendszer barátja, de erről később. Torzító fizikai hatást jelent, ha a vizsgált illető csak a mérést megelőzően vette le a (homlokra húzott) sapkáját / homlokpántját.

Röpke gondolat a technológiáról
Technikatörténeti érdekesség, hogy az első, használható hőkamera megalkotása egy magyar: Tihanyi Kálmán nevéhez fűződik. Mindez közel 100 éve, 1929-ben történt. Átugorva a világháborút és a hidegháború közel háromnegyedét, 1979-ben jelent meg a Honeywell, a (zömében) ma is használt, hűtés nélküli, könnyen hordozható, vanádium-oxid (VOx) mikrobolométerre épülő hőképalkotási technológiával. Zanzásítva a lényeget: a mikrobolométer esetén az érzékelő elemek elektromos ellenállásának változását használják fel a hő érzékelésére.


A ’90-es években megjelent még az ún. „amorf szilícium” alapú mikrobolométer, mely vanádium-oxid réteg helyett amorf szilíciumot használtak. Bizonyára hatékony, de biztonságtechnikai (hadászati, rendvédelmi) alkalmazásra a VOx-ot használják manapság; tekintetbe véve, hogy szemben a szilíciummal, jelentősen alacsonyabb a beégés (közvetlen napsütés) valószínűsége, alacsonyabb zajszintet produkál. alacsonyabb az energiafogyasztása stb.

Honeywell szabadalma 1996-ban járt le, ezt követően kezdtek megjelenni a nagyközönségnek szánt hőkamerák. A technológia részletezése nélkül itt érdemes megjegyezni, hogy a hűtött képalkotóval rendelkező hőkamerák képalkotása nagyságrendekkel részletgazdagabb, (hőmérséklet) mérési eredményeit tekintve messze pontosabb, mint amit a hűtés nélküli versenytársakból ki lehet préselni. A dolog szépséghibája, hogy számos termékverzió esetében ez a hűtés alig pár Kelvint jelent. Ennek megfelelően olyan hűtőmegoldás szükséges, mely a kamerák árát rendkívüli mód megnövelik. Ennek megfelelően a tömegesen alkalmazott hőkamerák kivétel nélkül hűtésnélküliek, a maguk hendikepjével (pl. nagyságrendekkel „zajosabb” kép), de relatíve megfizethetőbb árkategóriájával.

Némely esetben erőteljesebb vita alakult ki több fórumon is, hogy a hőképalkotás esetében fontosabb érték az érzékelő felbontásánál a NETD – azaz a termikus érzékenység (zanzásítva), értsd: a legkisebb hőmérsékletkülönbség, amit az adott eszköz (a megfelelő optikával) megjeleníteni képes. Nem mondom, hogy alaptalan a felvetés, de maradjunk annyiban, hogy az adott projekt céljainak függvényében, egyéb paraméterek azonossága mellett a NETD mondhatja ki a végső szót. Ökölszabályként elmondható, hogy minél kisebb értéket jelenítenek meg NETD-ként, annál valószínűbb (egyéb paraméterek egyezőségét feltételezve), hogy részletgazdagabb, jobb hőmérsékleti szegmentálást nyújtó képet kapunk. Ismerjük el, hogy ez azért nem árt, ha pl. több személyen szeretnénk egyidejűleg bőrfelszíni hőmérséklet detektálást végezni, és / vagy a tárgyhőmérséklethez közeli környezeti hőmérséklet esetén. Mindazonáltal, akárcsak a látható fény tartományában üzemelő kamerák esetében, a magasabb képfelbontás a képtartalomelemzésnél (ideértve a hőmérséklet mérését is) nem hátrány, hiszen adott területet több „pixel” képez le.

Jó néhány paramétert (pl. reflexiós hő kompenzáció stb.) átugorva még egy apróság. Az adott optika fókusztávolsága pontosan ugyan olyan hatással bír a képalkotásra és tartalomelemzésre, mint a látható fény tartományában üzemelő kamerák esetében. Magyarán, egy széles látószögű optika ugyan „jó nagy” horizontot fog be, de az egyes arcra (pláne) homlokra eső pixelek száma alacsony. Ámbátor a hőkamerák eléggé messzire látnak, az előbbiekben felsoroltak alapján nem véletlen, hogy a bőrfelszínihőmérséklet detektálását (szűk pontosság mellett) 1.5 – 5m közötti tartományban garantálják a gyártók, nem többszáz méterre. Ami az optikát illeti, ez a hőkamerák egyik legdrágább eleme, mivel lencse tagjai germániumból készülnek tekintettel arra, hogy az üveg erre nem alkalmas. Ebből adódik, hogy ablak / üvegportál / szemüveg „megvakítja” a kamerát.

A technológiai „csapdák” között megemlítendő a légkondicionálók, légfüggönyök, radiátorok, halogén és egyéb (magas hőkibocsátású izzók) a szimpla huzat, a homogén (ember esetében pl. 36°C körüli) háttér stb. megtévesztő hatása. Nem véletlen, hogy az USA Gyógyszerügyi Hivatala (FDA) is kibocsátott egy iránymutatót a témakörrel kapcsolatosan. „Meglepő” módon, ez egybe cseng a vonatkozó IEC szabványokban szereplő ajánlásokkal.

Úgy „általánosságban” az FDA kiemeli, hogy a hőmérsékletazonosítási céllal alkalmazott rendszerek működtetését csak alapos – megfelelő minőségű és mennyiségű – képzésen átesett személyzet végezze. Tekintettel arra, hogy a legprecízebb mérési eredményeket ígérő rendszerek csak egy referencia hőmérsékletet kibocsátó eszköz („black body”) alkalmazása mellett garantálják a kívánt eredményességet, ezek telepítése nem elhagyható. Továbbá az „aktív szolgálat” előtt min. 30 perccel javasolt bekapcsolni a készülek(ek)et, hogy a szükséges önkalibrálást elvégezhessék.

Ami a működtetési (vizsgálati) környezetet illeti, az FDA javaslata, hogy olyan helyiségben történjen a vizsgálat, ahol stabil 20-24 °C-os hőmérséklet és max. 50%-os relatív páratartalom biztosítható, továbbá minimálisra csökkenthető a zavaró tényezők (huzat, napfény, radiátor, légkondicionáló stb.) hatása. Talán az egyik „legmeghökkentőbb” javaslatuk: egy időben mindössze egy (1) embert vizsgáljon a rendszer, természetesen úgy, hogy a „fekete test” is egyidejűleg látszódjon a képterületen.

Most lássuk röviden, hogy a vizsgálat alá vont alanynak milyen feltételeknek javasolt megfelelnie:
  • Az illető ne viseljen maszkot, szemüveget, sapkát, sálat, homlokpántot. A haja ne lógjon a homlokába, az arca legyen tiszta és száraz.
  • Kerülendő a jelentősen eltérő archőmérsékleti területek kialakulása, így vizsgálat előtt ne használjon (pl.) alkoholos arctisztítókendőt, ne viseljen sapkát, homlokpántot stb. (lásd fenti pont).
  • Legalább 15 percen keresztül akklimatizálódjon a vizsgálati helyiségben; illetve 30 percen át, ha előtte tornázott, nehéz fizikai munkát végzett, fürdött, hideg/meleg borogatást használt az arcán.


  • Túlzásnak tűnhet, de érdemes szem előtt tartani: az FDA műszaki irányelvek célja, egy adott technológia 100%-ot közelítő hatékonyságú működésének támogatása. Az IEC szabvány javasolja, hogy a kamera párhuzamosan kerüljön elhelyezésre az arccal, illetve egy arcot min. 240x180 pixel képezzen le. Itt emlékezzünk meg néhány tizedmásodpercig a felbontás vs NETD vitáról!

    A teljes képhez hozzá tartozik, hogy az IEC szabvány még nem foglalkozik a Mesterséges Intelligencia hatásaival, így fogadjuk el, hogy a fejlettebb algoritmusok mankójával a „hardveres” küszöbök egy része megugorható. Hangsúlyozom, egy része, nem valamennyi!

    Összefoglalva
    A magam részéről oda vagyok minden technológiai fejlesztésért, szubjektív kedvencem a videotechnika és határterületei, ideértve a hőképalkotást is. Nagy reményekkel és elvárásokkal tekintek az MI jellegű megoldásokra. Millió és egy dologról nem esett szó jelen szösszenet keretében, mint pl. a kettős képalkotóval ellátott kamerák és az MI jellegű alkalmazások sem kerültek górcső alá. Ettől függetlenül csak javasolni tudom, hogy minden esetben, amikor kétségbeesett megrendelő rimánkodik hőkamerás rendszerért, mert retteg a COVID19-től, igyekezzünk neki a legtöbb információt biztosítani ahhoz, hogy a legjobb döntést hozhassa meg.

    Szerző: O.V.SZ.

    Hirdetés
    hírdetés
    SecuriFocus

    A SecuriFocus.com Magyarország első, a biztonságvédelmi szolgáltatások piacára szakosodott online hír- és információs portálja.
    www.securifocus.com

    SecuriForum

    A SecuriForum Biztonságtechnikai és Tűzvédelmi Kiállítás & Konferencia a SecuriFocus Kft. által szervezett rendezvény.
    www.securiforum.com

    Elérhetőség

    SecuriFocus Kft.
    1118 Budapest
    Nagyszeben u. 24/A
    Tel: (30) 515-3500
    Email: info@securifocus.com
    Kerítésvédelem a SIEZA fejlesztésében - PERIDECT+
    Olvasta már?
    Kerítésvédelem a SIEZA fejlesztésében - PERIDECT+