2020年初,新冠肺炎(COVID-19)蔓延全國,一場對抗新冠病毒的戰(zhàn)役隨之拉開。
許多AI從業(yè)者也在用自己的專業(yè)知識、技術為共同抗擊疫情做努力。
以宇視科技(uniview)為例,在疫情期間,迅速推出包含“熱影”系列非接觸測溫產品以及云疫寶、復學保等疫情防控解決方案,為抗疫一線輸送更多更精準的科技彈藥。
1 需求分析
1 非接觸式體溫測量
疫情期間,除最直接的第一戰(zhàn)場醫(yī)院之外,還存在著一個更寬泛的第二戰(zhàn)場,包括火車站、機場、汽車站等人流密集的公共交通運營場所及園區(qū)、學校、小區(qū)、行政村等社會治安基層單元。
在第二戰(zhàn)場,體溫測量是工作的重心。
在臨床實踐中,體溫是一項重要的生理指標,體溫的變化通常標志著疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉歸。
發(fā)熱是包括某些傳染性疾病在內的很多疾病的前驅癥狀,在公共衛(wèi)生領域特別是疾病監(jiān)測工作中至關重要,因此發(fā)熱也是各國開展癥狀監(jiān)測的一項重要指標。
用于測量人體溫度的儀器儀表大致分為兩種類型:接觸式和非接觸式。
接觸式的儀器在用于公共場所人體檢測時存在以下缺點:
01 測溫速度慢,需要人為干預,逐一進行單體測溫;
02 測量時需要和被測對象接觸,在使用往往會因消毒不徹底而出現交叉感染的情況。
當前新冠病毒普遍存在初期被感染者出現四肢乏力、發(fā)熱等情況。
一些公共場所需要采用較高精度的非接觸式體溫檢測手段,來區(qū)分體溫正常人員和疑似感染人員。
由于公共場所人員流動性和持續(xù)性,要求對體溫檢測裝置能夠進行7×24h的持續(xù)測溫,加強對檢測區(qū)域人員的持續(xù)檢測防控。
2 口罩檢測
口罩檢測分為不帶口罩檢測以及帶口罩人員身份識別。
一些公共場所尤其是人流密集的地方,需要重點識別不帶口罩人員,以便進行善意提醒。
在企業(yè)復工或學校復學場景,出入口需要對帶口罩的人員進行身份識別,以便對白名單人員放行通過。
3 判斷疑似病例及密切接觸者
新冠病毒往往有一周以上的潛伏期,有的甚至長達一個月,而且潛伏期也存在人傳人的特征,因此在正式確診之前,病人去過的地方、接觸的人員都需要有跡可循,從而對新冠病人和密切接觸者進行醫(yī)學隔離觀察。
2 AI在防疫中的作用
1 體溫檢測
熱成像測溫儀工作原理
自然界中一切溫度高于絕對零度(-273.15℃)的物體,每時每刻都會向外輻射與自身性質、溫度相關的紅外線,紅外輻射的物理本質是熱輻射,也是一種電磁波。
紅外線是從物質內部發(fā)射出來,產生紅外線的根源是物質內部分子熱運動。
紅外輻射(紅外線)通常指波長從0.78~1000μm的電磁波,紅外波段的短波端與可見光紅光部分相鄰,長波端與微波相接。
紅外與電磁頻譜的其他波段一樣以光速傳播,遵守同樣的反射、折射、衍射和偏振等定律,只是波長、頻率不同而已。
因此紅外成像的原理同可見光的照相機、攝影機一樣!
但是,它不是人眼所能看到的可見光圖像,而是目標表面溫度分布的圖像。
熱成像測溫儀是將被測物體發(fā)射的紅外線輻射通過光學鏡頭收集后被紅外探測器所獲取,通過紅外探測器檢測被測物的紅外輻射能量。
輻射能量和溫度存在對應關系,通過信號處理系統(tǒng)將輻射能量即溫度通過不同灰度顯示出來,灰度的不同代表溫度不同。再通過黑體(用于標定紅外系統(tǒng)的基準源)進行測溫標定,建立灰度與溫度的準確對應關系,來實現測溫功能。
測溫儀的主要作用
1.非接觸人體溫度精確測量
隨著檢測技術的成熟,非接觸式測溫儀精度不斷提升,被廣泛應用于公共場所的人體測溫,其中遠距離(通常1~10米范圍)熱成像溫度測量技術已經普遍在各行業(yè)應用,有以下優(yōu)點:
距離上
采用被動式、遠距離非接觸式、非打擾式的測溫方法,被檢測人員無需停止、站立或做出任何動作,即可完成體溫檢測。同時,工作人員遠離被測人群,有效地避免交叉感染。
判斷上
紅外熱像儀可搜索出被檢測人員的體表溫度,并可通過內置軟件推算出體內溫度顯示,方便工作人員進行體溫排查。
排查上
屬于快速、大面積排查,紅外熱像儀使用非接觸成像測溫手段,測溫響應速度快,可在1S內排查視場內人群中一個或多個高溫個體(如使用傳統(tǒng)的體溫計檢測一般需要3分鐘/人次,普通點溫計、額溫計、耳溫計為單個人體檢測,一般檢測時間需要4~5秒/人次)。
告警上
紅外熱像儀可使用外部電源供電,連續(xù)進行人體溫度采樣;具有全自動溫度搜索功能,現場人員只需持續(xù)地通過視場區(qū)域,紅外熱像儀即可快速、方便地進行體溫排查。當視場內有高溫個體通過時,紅外熱像儀可指示高溫個體位置,并發(fā)出聲音或顏色警示。
因此,在公共場所如車站、機場、輪渡碼頭、學校等場所,通常選擇采用非接觸式體溫測量方式,用于對出入口行人快速測量,及時發(fā)現體溫異常人員,執(zhí)行快速干預手段,防止公共場所下出現大范圍感染的風險。同時最大程度上保護在公共場所進行疫情保障的一線人員。
科學測量和精準感知是疫情防控最有力抓手,目前測溫精度主要從兩個指標體現:絕對溫度的準確度和溫度的分辨率。
針對絕對溫度的準確度,實際只有在實驗室環(huán)境才有可能達到。
熱成像測溫儀主要是對人員的體表溫度進行篩查,由于檢測的是體表溫度,所以受到人員進出環(huán)境的影響較大,如濕度、溫度、陽光以及自身的熱效應等,同時也跟目標的檢測距離有很大關系。
一般來說,推薦設備安裝在無風、溫度恒定的室內環(huán)境,要避免畫面中出現其他高溫源。
針對一些外因的影響,目前大多數熱成像攝像機采用溫度補償和環(huán)境參數設定的方式來對測試溫度進行校準。
醫(yī)學研究表明額頭溫度一般在35.8℃~37.8℃。所以檢測過程的閾值設定是一個比較重要參數,該參數一般通過典型人員數據采集獲得,并根據不同環(huán)境和條件進行設置,所以會有一個測溫距離和環(huán)境的要求。
另外溫度分辨率主要反映的是熱值的靈敏度問題,原理上來說傳感器是模擬器件,所以在轉換為電信號時一定會有噪聲存在,如何抑制噪聲和準確測量是一個非常重要的因素,反映在實際使用中就是測溫的穩(wěn)定性。
2.異常體溫報警
熱成像一般在使用過程中,根據經驗會設置一個閾值,當發(fā)現市場內溫度出現溫度超過閾值的異常個體,客戶端界面會自動彈出報警,并伴隨聲音提醒,現場工作人員可根據報警信息進行二次體溫確認或執(zhí)行其它措施。
3.體溫記錄
體溫作為通行人的基本屬性信息記錄在數據庫,為日后的反查與回溯提供依據。
測溫儀的形態(tài)
測溫儀根據場景不用,可以有不同的形態(tài)和功能。
如在機場、地鐵等人流密集場所,測溫儀一般以槍機或筒機形態(tài)存在,主要檢測大流量人群的溫度,當體溫超過一定閾值,通過告警傳送給工作人員,由工作人員進行二次核驗或者采取隔離措施等。
在一些企業(yè)園區(qū)、校園、小區(qū)等封閉場所,測溫儀一般與門禁配合使用,主要控制人員進入,如溫度在正常范圍,則聯動門禁道閘放開通行,如果超過閾值,則不允許進入。
2 口罩檢測
口罩檢測分為兩類功能,一種是不帶口罩檢測,一種是帶口罩身份識別。
一些場所,如企業(yè)園區(qū),根據特殊時期管控需求,對進出人員進行口罩佩戴檢測,未帶口罩者即使身份檢測通過,也無法進入區(qū)域,降低交叉感染風險。
另外在一些公共區(qū)域,對大流量人群是否佩戴口罩進行檢測,未帶口罩的進行善意提醒。還有一類應用場景如企業(yè)復工單位,上下班考勤時,由于人員流動較大,不方便摘下口罩,直接帶著口罩進行身份信息確認。
3 判斷疑似病例及密切接觸者
疫情暴發(fā)后,很多新冠病人因一些主觀或客觀原因,確診之前的活動和密切接觸者無法被有效查詢到。
人工詢問方式效率低、漏洞多、排查難度大;利用ReID(行人重識別)技術可以有效解決這個問題。
在保護個人隱私前提下,利用密集部署在各路口、商城、超市、出入口的攝像機做技術分析,可找到密切接觸者,經身份信息確認,可通過短信推送、電話等方式通知密切接觸者注意隔離,從而助力疫情管控精準預防、及時干預。
積力之所舉,則無不勝也。
疫情防控成為常態(tài)下,宇視將同眾AI企業(yè)一起傾盡全力行動,助力疫情防治,持續(xù)釋放自身技術優(yōu)勢,為疫情防控輸送更精準的科技彈藥,共同打贏這場疫情防控陣地戰(zhàn)。
宇視科技(uniview)為全球公共安全和智能交通的解決方案提供商,以可視、智慧、物聯產品技術為核心的引領者。我們自2011年12月獨立運營以來,沿承深厚的IT技術積累、堅持全面的開放合作,以不斷創(chuàng)新、不斷超越為路徑,2017年進入全球市場前6位(IHS數據),快速行進在通往全球視頻監(jiān)控領域領導者的路上。
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