Imaging termico marino PTZ: principi e applicazioni nelle operazioni della Guardia Costiera

L'ambiente marittimo è duro e imprevedibile, ponendo straordinarie richieste di ricerca - e - salvataggio e legge - Crews di applicazione. Nell'oscurità o nella nebbia, le telecamere tradizionali spesso falliscono, ma i sistemi termici - IR PTZ consentono agli operatori di "vedere" il calore. Riflettendo energia a infrarossi (calore) anziché luce visibile, gli immagini termiche rivelano barche, persone e ostacoli che l'occhio nudo o le normali telecamere non possono. I sistemi PTZ termici sono diventati cosìStrumenti essenzialiPer le guardie costiere - utilizzate per la navigazione, l'evitamento delle collisioni, la sorveglianza, il rilevamento delle minacce e la ricerca - e - salvataggio. Lasciano che gli equipaggi "trasformino l'oscurità in giorno", estendendo pattuglie tutto il giorno.

Figura: barca di pattuglia della Guardia Costiera al crepuscolo. Le telecamere PTZ termiche consentono alle navi di rilevare le firme di calore di altre barche, persone o pericoli anche nell'oscurità o nella bassa visibilità.

Principi di imaging termico

Un imager termico è un sensore di contatto non - A differenza delle normali videocamere (che richiedono luce visibile riflessa), le telecamere termiche rilevano differenze di calore. In pratica, una lente focalizza l'energia IR su un sensore di microbolometro (spesso 640 × 480 pixel o superiore) che misura le differenze di temperatura. Anche piccoli contrasti (piccoli come 0,01 ° C) sono rilevabili e visualizzati come scala di grigi o video falso - Oggetti caldi (persone, motori, vernice fresca, ecc.) "Glow" brillantemente contro l'acqua di mare o il cielo più fresco, facendoli risaltare. Poiché tutti gli oggetti al di sopra di Absolute Zero Emetti IR, i sistemi termici lavorano giorno o notte, sotto la pioggia, la nebbia, il fumo o l'abbagliamento. Ad esempio, le telecamere termiche individuano facilmente una persona in acqua di notte o detriti galleggianti dalla sua firma di calore, migliorando notevolmente la consapevolezza della situazione 24/7.

Funzionalità Pan - tilt - Zoom (PTZ)

Una fotocamera PTZ è una fotocamera di sorveglianza motorizzata che può fare la panoramica (swing sinistra/destra), inclinazione (su/giù) e zoom (ingrandito otticamente) sul comando. In un sistema PTZ termico, la fotocamera IR è montata su un gimbal che può essere guidato dall'operatore o dai controlli automatizzati. L'intera unità può ruotare a 360 ° e inclinare verticalmente per scansionare aree ampie, mentre una lente di messa a fuoco variabile ingrandisce gli obiettivi. Questi movimenti sono guidati da servomotori di precisione, consentendo il controllo remoto dell'obiettivo e del campo visivo della fotocamera. Ad esempio, una stazione a terra o una console a bordo può palire la fotocamera attraverso l'orizzonte e quindi utilizzare Zoom per ingrandire un contatto sospetto per l'identificazione. La capacità PTZ significa che una singola fotocamera può coprire grandi aree e bloccarsi su obiettivi in ??movimento come appaiono, senza bisogno di più telecamere fisse.

Caratteristiche chiave delle telecamere termiche marine PTZ

• Gyro - Stabilizzazione: Motion Ship (Pitch and Roll) sfoca un'immagine ingrandita. Le telecamere marine PTZ includono quindi gimbals meccanici stabilizzati. Le unità alte - End usano due - stabilizzazione dell'asse per contrastare il movimento della nave. Ad esempio, la fotocamera M364 di FLIR "elimina virtualmente gli effetti di pitch, sollevati e imbardati" usando sensori giroscopici e supporti motorizzati. In pratica, quando la nave ondeggia, i Gyros rilevano il movimento e i servos ruotano la fotocamera opposta per mantenere l'immagine stabile. Questa stabilizzazione è essenziale a lungo raggio, perché anche le piccole vibrazioni sono notevolmente ingrandite quando ingrandito. Con la stabilizzazione, gli orologiai ottengono una visione chiara e costante di bersagli lontani anche in mare accidentato.
  
  

• Imaging a sensore multi - Una tipica fotocamera multi -sensore potrebbe abbinare una fotocamera IR da 640 × 480 con una fotocamera a colori HD (ad esempio 1080p) e persino includere un riflettore a infrarossi o a LED. Ad esempio, FLIR M400 integra una fotocamera a colori HD da 30 × - Zoom e un riflettore a LED a fascio stretto accanto al suo sensore termico. Di notte, il canale termico rivela le firme di calore, mentre il canale visibile (con zoom e luce) fornisce un chiaro riconoscimento (ad esempio colori della nave, numeri ID). Questa fusione consente agli operatori di confermare e classificare i contatti: una vista termica contrassegna una fonte di calore e la telecamera HD la identifica quindi come una nave amichevole o una nave sospetto.

• Gamma di zoom ottico e rilevamento: le telecamere PTZ termiche utilizzano lenti zoom ottiche continue per individuare oggetti distanti. I fattori di zoom variano in base al modello (comunemente 4 ×, 14 ×, ecc. Nel canale IR). Lo zoom restringe il campo visivo e ingrandisce la scena, consentendo il rilevamento di piccoli contatti a lungo raggio. Ad esempio, Flir M400 offre fino a 4 × zoom termico continuo (e zoom visibile 30 ×) in modo che le navi o le persone rimangono "chiare, croccanti" anche al massimo ingrandimento. Lo zoom ottico elevato estende la gamma di rilevamento di molti chilometri, rendendo possibile la sorveglianza lunga - gamma.

• Integrazione radar/AIS (Slew - a - cue): i sistemi PTZ avanzati possono collegarsi con il radar o l'AIS (Sistema di identificazione automatica). Con una corretta integrazione, la selezione di un contatto radar o AIS sul grafico si abbassa automaticamente (ruoterà) la fotocamera verso quel bersaglio. Flir chiama questa fotocamera "Slew - a - Cue". In pratica, un capitano tocca un obiettivo rilevato sul display multi - function (MFD) e il PTZ ruota immediatamente a quel cuscinetto e inizia a monitorare il bersaglio. La fotocamera può quindi bloccare il contatto scelto e seguire il suo movimento. Ciò riduce notevolmente il carico di lavoro dell'operatore, poiché la fotocamera termica è diretta dai principali sensori di sorveglianza della nave. Molti sistemi utilizzano protocolli NMEA in modo che la fotocamera risponda alla posizione del cursore radar o si incentra automaticamente su binari ARPA (Aiuti automatici di tracciamento del radar).

• Tracciamento automatico: oltre i segnali radar, alcune fotocamere PTZ offrono il monitoraggio Digital Auto - Una volta che un obiettivo è designato in vista, il processore della fotocamera può seguirlo continuamente senza ulteriori input. Ad esempio, i modelli M400XR e M500 di FLIR includono aVideo - TrackerModalità: una volta che un oggetto in movimento è bloccato in vista, il sistema lo mantiene centrato mentre si muove. Questo monitoraggio funziona perfettamente sia in modalità termica che visibile, consentendo ai sensori di commutazione di un operatore senza perdere il target. Il monitoraggio automatico - è prezioso per il monitoraggio di barche, persone o griglie di ricerca senza regolare costantemente la fotocamera.

• Modalità di visualizzazione migliorate: le telecamere termiche spesso forniscono palette e sovrapposizioni speciali. Ad esempio, "Instalert" evidenzia il punto più caldo della scena (colorarlo rosso/arancione) e "Icealert" segna oggetti insolitamente freddi (blu/verde). Queste modalità rendono più facile scegliere persone o sparare a colpo d'occhio. Alcuni sistemi supportano anche la realtà aumentata: ad es. ClearCruise ? di Raymarine sovrappone target AIS, waypoint grafici e aiuti di navigazione direttamente sull'immagine termica dal vivo. In altre parole, le boe, le altre navi o le caratteristiche del terreno del grafico possono essere disegnate sul feed della fotocamera, dando agli equipaggi una vista combinata intuitiva dei dati di video e grafici termici.

• Design robusto: le telecamere marine PTZ sono costruite per tutte le operazioni meteorologiche. Usano contenitori impermeabili e corrosione - resistenti e possono funzionare a temperature estreme. Ad esempio, FLIR Gimbals include i riscaldatori di finestre Auto - Attivazione per prevenire la condensa o la ciliegina sulla finestra del sensore. Ciò garantisce un'immagine chiara anche quando lo spruzzo di mare, la pioggia o il freddo potrebbero altrimenti negare l'obiettivo. In breve, queste unità sono progettate per sopravvivere al mare alto e un uso prolungato in mare.

Applicazioni nelle forze dell'ordine della Guardia Costiera e Maritime

Ricerca e salvataggio: le telecamere PTZ termiche sono inestimabili per SAR. Poiché vedono il calore umano, aiutano gli equipaggi a trovare persone bloccate o esagerate di notte o in scarsa luce. Ad esempio, un elicottero della Guardia Costiera degli Stati Uniti ha schierato una telecamera a infrarossi Flir in avanti durante una ricerca notturna di un escursionista mancante, sperando di raccogliere il calore del corpo contro il terreno scuro. (Sebbene non tutte le ricerche finiscano in salvataggio, il team FLIR in questo caso "ha usato in particolare l'imaging termico per raccogliere qualsiasi firme di calore corporeo". Più in generale, le agenzie riferiscono che l'imaging termico consente loro di prolungare le ore di ricerca ben oltre il tramonto. Un imager termico può rilevare persone, giubbotti di salvataggio o persino razzi di salvataggio da solo calore, dando ai soccorritori un "vantaggio" critico. La Guardia Costiera e gli equipaggi dei partner si basano abitualmente su queste telecamere per spazzare costine, campi di ghiaccio o acque libere 24/7, aumentando significativamente le possibilità di trovare sopravvissuti.

Pattuglia marittima e forze dell'ordine: le guardie costiere e la polizia del porto usano le unità Termiche PTZ per pattuglie di routine di grandi corsi d'acqua. Le telecamere consentono un rapido rilevamento di attività illegali di notte, ad esempio, individuando barche da pesca, contrabbandieri o navi non autorizzate al largo. Flir osserva che sistemi come la loro serie Seaflir sono "essenziali" di giorno - a - Day Missions come pattuglie offshore e prevenire la pesca illegale. Esistono sistemi specializzati per l'interdizione: Spi Corp. descrive una fotocamera PTZ marittima a lungo raggio (la serie M11) esplicitamente "ottimizzata per applicazioni marittime" ed efficace nel monitorare i corsi d'acqua per il contrabbando di droghe. In pratica, una telecamera di pattuglia termica potrebbe scansionare una costa oscura o il porto e rivelare immediatamente motori caldi o persone che sarebbero invisibili contro l'acqua nera. I contrabbandieri o i bracconieri interdicanti diventano quindi più pratici: gli ufficiali possono rintracciarli e perseguirli prima di avvicinarsi alla costa.

Evitamento di navigazione e pericolo: anche ruoli di applicazione esterni, le telecamere PTZ termiche migliorano la sicurezza di navigazione di routine. Aiutano gli equipaggi a evitare collisioni con pericoli difficili da vedere di notte. Ad esempio, detriti galleggianti, piccole boe di pesca o persino iceberg di colore scuro - possono distinguersi come contrasti termici. Come diceva un ufficiale, le telecamere termiche possono rilevare "oggetti galleggianti, incluso il ghiaccio, in qualsiasi condizione di illuminazione". Allo stesso modo, in acque congestite o bagliori - riempite (ad esempio alba/tramonto), una vista termica può tagliare l'abbagliamento ottico per rivelare le firme di calore di altre navi. Integrando con i display di navigazione, le telecamere termiche possono anche individuare i rischi di collisione identificati dal radar, avvisando l'equipaggio per intraprendere azioni evasive. In breve, queste telecamere fungono da potente sistema di visione notturna/bassa - Light Vision per il ponte della nave, migliorando notevolmente la sicurezza quando la visibilità è limitata.

Vantaggi per la sicurezza e la sicurezza marittima

Le telecamere PTZ termiche forniscono round - la visione dell'orologio e ampliano significativamente l'efficacia operativa. "Danno le forze dell'ordine il potere di completare le missioni 24 × 7", perché funzionano ugualmente bene in oscurità, crepuscolo e giorno. Gli equipaggi notano che l'imaging termico aggiunge un vero "sesto senso" alle operazioni marine. Ad esempio, anche piccole differenze di temperatura che l'occhio umano mancherebbe diventerebbe ovvio, in modo che gli orologiai possano individuare in modo proattivo le persone nell'acqua o vasi nascosti ben oltre la normale gamma di luce. Le telecamere termiche si esibiscono anche in modo affidabile in condizioni meteorologiche avverse - vedendo attraverso nebbia leggera, fumo, pioggia o bagliore - quindi le pattuglie non sono costrette a dimettersi quando le condizioni peggiorano.

L'integrazione delle unità PTZ termiche con elettronica a bordo produce un quadro situazionale completo. Le telecamere possono sovrapporre video termici con dati grafici e radar. Ad esempio, la funzione ClearCruise AR unisce video termici in diretta con obiettivi AIS e marcatori di navigazione, quindi un pattugliatore riconosce immediatamente se un blip caldo è una nave da carico amichevole o una barca sconosciuta. Slew - a - cue integrazione significa sistemi termici, radar e grafici funzionano in concerto, riducendo il carico di lavoro dell'operatore. In effetti, la fotocamera diventa un moltiplicatore di forza: un operatore che monitora la PTZ può coprire un'area che altrimenti avrebbe bisogno di molte barche o vedetti di pattuglia.

Forse soprattutto, i sistemi PTZ termici sono la vita - Risparmio e costo - Efficace. Le agenzie riferiscono che una singola ricerca - e - Rescue Success spesso giustifica il costo dell'attrezzatura in tempo risparmiato. Come ha osservato un revisore, "una singola missione di ricerca e salvataggio potrebbe pagare per un imager termico nell'uomo - risparmio dell'ora da solo, per non parlare della capacità di salvare la vita di una persona". In casi reali, le vittime individuate rapidamente dal calore vengono salvate più velocemente rispetto alla ricerca casuale. Dando alle forze dell'ordine marittimo e alle squadre di salvataggio questa visione migliorata - in effetti "vedendo le telecamere termiche PTZ, migliorano notevolmente la sicurezza sia per i soccorritori che per il pubblico che proteggono.