همزمان با گسترش ویروس کرونا تقاضا برای نصب دوربین حرارتی در سراسر جهان گسترش یافته است. مقامات کشورهای مختلف تمایل دارند تا از این دوربین‌ها به عنوان ابزاری برای برای کمک به تشخیص تب استفاده کنند. اما برخی در مورد میزان دقت آنها مطمئن نیستنید، به همین جهت در این مقاله موارد زیر را بررسی خواهیم کرد:

• مهمترین مسائلی که به دقت مربوط می‌شوند
• نمونه هایی که تا کنون نصب و راه اندازی شده‌اند
• مثال‌هایی از مسائل و مشکلاتی که تا کنون با آنها مواجه شده‌ایم
• مسائل مربوط به تغییرات دما
• بهینه سازی دقت
• بررسی گزینه های مختلف از FLIR و Optotherm در ایالات متحده تا تأمین کنندگان مختلف چینی از جمله Dahua ، Hikvision و Sunell
• بررسی ادعاهای مربوط به عملکرد این محصولات و تفاوت قیمت محصولات حرارتی ارائه شده.
• بررسی اهمیت روزافزون این محصول

بررسی موارد مربوط به دقت در دوربین های حرارتی

طی بررسی موارد مختلف مربوط به این نوع دوربین‌ها به 4 موضوع اساسی برخورد کردیم که به دقت این محصول مربوط می‌شد:

• دقت سنجش دمای دوربین حرارتی : با این که برخی از تولید کنندگان ادعا می‌کنند دقت اندازه‌گیری این دوربین‌ها همان 0.3 درجه سانتیگراد است، ما از صحت این موضوع مطمئن نیستیم. کاربران سیستم‌های نظارتی می‌توانند برای مقایسه دقت این دستگاه‌ها از واحد لاکس (واحد سنجش نور برابر با یک لومن در متر مربع) استفاده کنند.
• مکان‌یابی: بسیاری از دوربین‌هایی که برای تشخیص دما به کار می‌روند، به نحوی نصب می‌شوند که به صورت عمود بر شخص ثابت یا در حال حرکت قرار می‌گیرند. این موضوع به میزان قابل توجهی دقت خواندن را کاهش می‌دهد، زیرا ممکن است نحوۀ قرار گرفتن شخص طوری باشد که دمای کنار سر اندازه‌گیری شود و این قسمت معمولا دمای پایین‌تری دارد.
• خواندن دما از روی پیشانی و سایر نواحی صورت به شدت تحت تأثیر عوامل محیطی قرار دارد. به عنوان مثال، در فرودگاه ها افرادی که از محوطۀ بیرونی وارد ساختمان می‌شوند. در روزهای گرم و آفتابی یا وقتی که دمای هوا خیلی پایین باشد ممکن است. تحت تاثیر دما قرار گرفته باشند. یا افرادی که دیر آمده‌اند و می‌دوند تا به پرواز برسند ممکن است گرگرفته باشند و دمای سطح پوست آنها بالا رود.
• خیلی به ندرت پیش می‌آید که بر استفاده از دستگاه‌های blackbody (که به عناصر گرمایی مجهز هستند) تاکید شود اما در چنین سیستم‌هایی استفادۀ مکرر از آنها ضروری است. به همین علت هزینه و پیچیدگی نصب و اجرای آنها افزایش پیدا می‌کند.

 قیمت دوربین حرارتی

جدا از مسائل مربوط به میزان دقت این دوربین‌ها، یکی دیگر از مسائل مهمی که به چشم می‌خورد، اختلاف قیمت فاحش این محصولات است. قیمت این دوربین‌ها از 10000 دلار برای دوربین‌های آمریکایی مانند FLIR، Optotherm و برخی از سیستم‌های چینی که منحصرا بر تشخیص دمای بدن متمرکز شده‌اند شروع می‌شود و در مدل‌های ضعیف‌تر چینی به صدها دلار می‌رسد. هرچند FLIR دوربین‌های ارزان‌قیمتی دارد که دمای بدن را هم تشخیص می‌دهند اما به دلیل محدودیت‌های آن در دقت اندازه‌گیری پیشنهاد نمی‌شود.

بیشتر بخوانید:   دوربین‌ مداربسته تحت شبکه     بهترین دوربین‌ مدار بسته      دوربین حرارتی        دوربین اچ دی

  دوربین تشخیص چهره

مشکل اصلی: عدم وجود آزمایش‌های مستقل

مسئله اصلی این است که هیچ آزمایش و بررسی مستقلی در مورد عملکرد یا دقت سنجش دما در دوربین‌های حرارتی و یا استاندارد مشخصی برای مبنی قرار دادن وجود ندارد. به همین دلیل تولیدکنندگان به خودشان اجازه داده‌اند تا از دستگاهی که به منظور تشخیص بدن انسان و آتش سوزی ساخته شده است به عنوان ابزاری برای مشخص کردن میزان دما و یا تب در افراد استفاده کنند. ما شدیدا و فورا نسبت به خرید هرگونه دستگاه حرارتی ارزان قیمت که امکان تشخیص دما را دارد، هشدار می‌دهیم.

نمونه‌هایی از نصب و راه‌اندازی دوربین‌های حرارتی

اولین مثال ما از ووهان یعنی منشاء اصلی این بیماری همه‌گیر است. جایی که یکی از خبرنگاران نیویورک تایمز عکسی که در لابی هتل و توسط دوربین‌های حرارتی از او گرفته شده بود را در صفحۀ توییتر خود منتشر کرد.

علیرغم ترجمه و جستجو به دو زبان انگلیسی و چینی، نتوانستیم نام تولید کننده را پیدا کنیم. متن روی صفحه نمایش نشان می‌دهد که دستگاه از ترکیب دوربین ‌های رنگی و حرارتی استفاده می‌کنند. دوربین رنگی برای نمایش دادن بر روی مانیتور و دوربین حرارتی برای اندازه گیری دما.

در بعضی موارد ، مردم مستقیماً به سمت دوربین در حال حرکت هستند ، مانند این عکس AFP  که از دوربین FLIR در مالزی ثبت شده است:

در اینجا مورد دیگری وجود دارد که شخص مستقیماً در حال حرکت به سمت دوربین حرارتی است اما توجه کنید که چگونه سر او به سمت دیگر می‌چرخد. این ویدیوی خبری AFP از فرودگاهی در هانوی، ویتنام و با استفاده از تجهیزات OptoTherm ثبت شده است:

در نمونۀ زیر، دوربین (که با کادر قرمز مشخص شده است) نسبت به عبور و مرور محل در زاویۀ مناسبی قرار دارد. همانطور که در گزارش نیویورک تایمز آمده یک مرکز تجاری در تایلند را نشان می‌دهد:

ازدحام جمعیت تشخیص دما را دشوارتر می‌سازد. توجه داشته باشید که هشدار قرمز برای دمای بالای 38 درجه سانتیگراد (100.4 درجه فارنهایت) است.

در مقابل، در جاهای دیگر از دستگاه‌های دیگری برای اندازه‌گیری استفاده کرده‌اند. این کار به صورت شخص به شخص انجام شده است. مانند مثال زیر که در فیلیپین اجرا شده:

البته کاملا مشخص است که برتری دوربین‌های حرارتی نسبت به این دستگاه‌ها این است. که برای استفاده از این دستگاه‌ها شخص موظف است دما را اندازه‌گیری کند، که این کار به زمان و کارکنان بیشتری نیاز دارد.

از سوی دیگر در روش اندازه‌گیری درجه حرارت توسط فرد درصد خطا کاهش پیدا می‌کند. زیرا در روش دوربین ممکن است زاویه سر افراد با دوربین حرارتی درست نباشد و یا سنسور زیادی به فرد نزدیک باشد.

نمونه‌هایی از مشکلات در خصوص دوربین های حرارتی

یکی از مشکل‌های شایع این است که دمای خوانده شده بیش از حد پایین است. به خصوص وقتی که سمت کناری سر شخص رو به دوربین باشد:

همچنین نمونه‌هایی از دماسنج مادون قرمز دستی موجود است که به شدت از لحاظ دقت در تشخیص مسئله دارند. همانطور که در تصویر زیر میبینید خبرنگار اقتصادی این تصویر را توئیت کرده. که نشان می‌دهد دماسنج مادون قرمز دستی درجه حرارت بدن او را 32.1 درجه سانتیگراد / 89.8 درجه فارنهایت تشخیص داده است.  اگر واقعا دما بدن این شخص این مقدار بود باید از پایین بودن شدید دمای بدنش از بین می‌ر‌فت.

در مثال قبل نه مدل و نه سازنده و نه هیچ یک از جزئیات و ویژگی‌های دستگاه مشخص نبود. اما نکتۀ مهم تشخیص اشتباه بود که به خوبی در تصویر نشان داده شد.

نمونه دیگری از عدم تشخیص دقیق در دماسنج مادون قرمز توسط یکی از خبرنگارهای نیویورک تایمز توئیت شد. او نوشت که دستگاهش مدام 34 درجه سانتیگراد را نشان می‌دهد:

دمای پوست پایین تر از دمای بدن است

به احتمال زیاد دلیل پایین‌تر نشان دادن دمای بدن سردتر بودن پوست از دمای واقعی (داخلی) بدن است. اپتوترم ها به آن «خطای دمای پوست» میگویند و توضیح می‌دهند که این اختلاف تنها چند درجه است.

بهینه‌سازی میزان دقت دستگاه

بر اساس نظر یکی از کارشناسان برای رسیدن به دقیق‌ترین نتایج فرد باید روبروی دوربین قرار بگیرد. اگر عینک می‌زند آن را بردارد. طوری بایستد که دوربین بتواند دمای گوشۀ داخل چشم او را اندازه‌گیری نماید.

وجود شیشه بر سر راه دوربین حرارتی مانند شیشه عینک می‌تواند در روند اندازه‌گیری دما اختلال ایجاد کند. علاوه بر این، کانال داخلی چشم دمایی بالاتر و دقیق‌تر از پوست ساطع می‌کند.

به‌علاوه، مانند تمام دوربین‌ها به طور کلی، تراکم پیکسلی عامل مهمی است که باید در نظر گرفته شود. تراکم پیکسلی پایین‌تر باعث افزایش مسائل مربوط به دقت می‌شود:

تلاش برای اندازه‌گیری دمای بدن فردی از راه دور به طور چشمگیری دقت را کاهش می‌دهد. توصیه می‌شود فاصله فرد تا دوربین حرارتی طوری باشد که یک چهارم از سطح چشم با 9 تا 16 پیکسل پوشش داده شود، تا FoV دوربین به طور موثری محدود شود.

یکی از تکنیک‌هایی که گاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد، اندازه گیری نسبی است. در این روش در جمعیتی که روبروی دوربین قرار دارند؛ شخصی که در میان آنها بیشترین دما را دارد، جدا کرده و بررسی می‌کنند. اما در این روش هم احتمال خطا وجود دارد به خصوص اگر دوربین فقط دمای کنار سر را با زاویه‌ای ضعیف بخواند یا بر اثر مسافت خطا وجود داشته باشد. این احتمال وجود دارد که افرادی که تب دارند شناسایی نشوند.

استفاده از دستگاه‌های Black Body یا بدنه سیاه در کنار دوربین حرارتی

بسیاری از این سیستم‌ها از یک دستگاه black body استفاده می‌کنند. وسیلۀ گرانقیمتی که از سطوح آن گرما ساطع می‌شود تا دقت اندازه‌گیری دوربین های حرارتی بهبود یابد.

مشکل اینجاست که اختلاف دمای طبیعی انسان (مثلاً 37 درجه سانتیگراد) و تب (مثلاً 38 درجه سانتیگراد) بسیار اندک است (فقط 2.7٪) بنابراین حتی خطاهای جزئی در اندازه گیری دما می تواند باعث خطا شود.

هدف استفاده از دستگاه black body رسیدن به دمای دقیق و صحیح است. در نتیجۀ آن کاهش خطای اندازه‌گیری سیستم است.

دستگاه black body در میدان دید دوربین حرارتی قرار می‌گیرد. همانطور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید:

در تصویر زیر هم مثالی از Uniview و دستگاه black body می‌بینید که به همین صورت پیاده‌سازی شده است:

بیشتر بخوانید:   هایک ویژن   نصب دوربین مدار بسته     تی وی تی   قیمت دوربین مداربسته

دوربین مداربسته