Ako sledovať ľudí bez zásahu do súkromia?

Pomôže nám IoT sensor navrhnutý v Košiciach. 

Pri pohľade na túto machuľu málokoho napadne niečo konkrétne. My v FPT Slovakia tam však vidíme 2 osoby, ktoré vchádzajú do miestnosti a ich telesná teplota je nižšia ako 37 stupňov Celzia. Vďaka nízkemu rozlíšeniu 8×8 pixelov však nedokážeme tieto osoby identifikovať ani určiť ich pohlavie či farbu pleti. Kto to predsa len dokáže, nech nám pošle životopis a my mu garantujeme job.

Pozrime sa však na to, ako sa to celé začalo. Približne pred rokom, keď mnohí z nás ešte len začínali investovať do komodít typu múka a mydlo, sme sa v FPT začali zamýšľať nad tým, ako umožniť rýchly návrat ľudí naspäť na pracovisko, do ich prirodzeného pracovného prostredia. Z tejto myšlienky vznikol interný projekt s cieľom vyvinúť a implementovať systém pre automatizované meranie teploty. V tom čase sa totiž predpokladalo, že meranie teploty je pomerne efektívny spôsob identifikácie ľudí nakazených vírusom COVID-19. Po niekoľkých prototypoch sme sa dopracovali k finálnemu riešeniu, ktorého základom je špeciálny senzor tzv. Thermopile Array senzor.

Tento snímač je citlivý na teplo vyžarované človekom. Funguje teda na podobnom princípe ako pohybové snímače používané vo svetlách s tým rozdielom, že vo svetle je len jeden snímač a v nami použitom senzore ich je 64 umiestených v matici 8×8. Keďže snímame teplo a nie obraz, identifikácia osôb je vylúčená. Na druhej strane, nameraný údaj o teplote je značne skreslený, výsledkom čoho je teplota človeka len 22 stupňov namiesto očakávaných 37. Príčinou tohto javu je niekoľko. Pohlcovanie vyžarovaného tepla prostredím, samotné oblečenie, ročné obdobie, ako aj fakt, že pokožka človeka môže mať odlišnú teplotu v porovnaní s telesnou teplotou. Z tohto dôvodu sme do zariadenia implementovali kalibračné algoritmy, ktorých úlohou je vypočítať straty a kompenzovať ich tak, aby sme sa dostali ku skutočnej telesnej teplote. Na tento výpočet používame okrem teploty okolia aj meranie vzdialenosti od osoby. Tieto parametre spolu s vyžarovaným teplom vzorkujeme a analyzujeme v reálnom čase 100x za sekundu. Výslednú teplotu zobrazíme, až keď odchýlka merania predstavuje zanedbateľnú hodnotu, čo je v priemere 2–3 sekundy. Unikátnosť nášho riešenia teda spočíva v tom, že dokážeme vytvoriť obraz podobný termokamere, no bez použitia kamery a teda snímania tváre či iných objektov.

Približne v rovnakom čase, v akom sme intenzívne riešili projekt automatizovaného merania teploty, nás oslovil zákazník s požiadavkou na monitorovanie obsadenosti mítingových miestností. Pochopiteľne, tento problém sa dá pomerne jednoducho vyriešiť pomocou snímačov pohybu. Vtedy nám však napadlo, že ak dokážeme merať teplotu človeka, pomocou toho istého snímača by sme mali vedieť aj detegovať osobu či viaceré osoby.

Začali sme pracovať na modifikácii pôvodného projektu a po sérii testov a prototypov sa nám podarilo vytvoriť unikátny snímač, ktorý dokáže nielen detegovať viaceré osoby, ale ich aj klasifikovať a sledovať v rámci zorného uhla 60 stupňov, čo sú pri montáži na strope približne 2×2 metre. Algoritmus pracuje v reálnom čase s rýchlosťou približne 10 snímok za sekundu, pričom každá jedna snímka sa najprv izoluje od okolitého šumu. Následne pomocou bikubickej interpolácie dopočíta ďalšie body a tak zvýši rozlíšenie z 8×8 pixelov na 640×640 pixelov. V tejto fáze je možné na snímku aplikovať algoritmus, ktorého úlohou je nájsť v obraze „machule“. Podobné algoritmy sa používajú aj v NASA pri hľadaní nových vesmírnych objektov na oblohe. Po sérii ďalších prepočtov sme schopní vypočítať centroid, teda pomyselný stred človeka, klasifikovať ho pomocou unikátneho ID a začať sledovať jeho pochyb v súradnicovom systéme. Vďaka virtuálnej čiare v strede monitorovanej oblasti vieme jednoznačne určiť, či daná osoba vchádza alebo vychádza z miestnosti.

Je potrebné zdôrazniť, že tento senzor môže byť použitý aj v iných oblastiach, ako len pri monitorovaní vyťaženosti miestnosti resp. počítaní ľudí. Svoje uplatnenie nájde všade tam, kde z bezpečnostných alebo iných dôvodov nie je možné nasadiť kameru a použitie klasického pohybového senzora je nepostačujúce.

Pridanou hodnotou počas pandémie je aj fakt, že tento senzor dokáže zároveň merať teplotu osoby vchádzajúcej do miestnosti. Takto plní hneď niekoľko úloh: monitorovanie efektivity používania miestnosti, určenie počtu osôb v reálnom čase a dodržiavanie protipandemických opatrení – maximálneho počtu osôb pre daný priestor a zároveň meranie teploty pri vstupe. A to všetko bez nutnosti obsluhy.

Tento systém na monitorovanie mítingových miestnosti v kombinácii s rezervačným systémom zdieľaných stolov momentálne testujeme a neustále vylepšujeme v interných podmienkach FPT Slovakia.