Imágenes térmicas marinas PTZ: principios y aplicaciones en las operaciones de la Guardia Costera

El ambiente marítimo es duro e impredecible, posando demandas extraordinarias en Búsqueda - y - Rescate y ley - Ejecitos de aplicación. En la oscuridad o la niebla, las cámaras tradicionales a menudo fallan, pero los sistemas térmicos - ir ptz permiten que los operadores "ven" el calor. Al detectar la energía infrarroja (calor) en lugar de la luz visible, las imágenes térmicas revelan botes, personas y obstáculos que el ojo desnudo o las cámaras normales no pueden. Los sistemas PTZ térmicos se han convertido en Herramientas esenciales Para los guardias de la costa: utilizado para la navegación, evitación de colisiones, vigilancia, detección de amenazas y búsqueda - y - rescate. Dejaron que las tripulaciones "conviertan la oscuridad en el día", extendiendo las patrullas las 24 horas.

Figura: Barco de patrulla de la Guardia Costera al anochecer. Las cámaras PTZ térmicas permiten que los vasos detecten firmas de calor de otros barcos, personas o peligros incluso en la oscuridad o la baja visibilidad.

Principios de imágenes térmicas

Un resumen térmico es un Sensor de contacto no -Eso detecta la radiación infrarroja (calor) emitida por objetos y la convierte en una imagen. A diferencia de las cámaras de video normales (que requieren luz visible reflejada), las cámaras térmicas detectan diferencias de calor. En la práctica, una lente enfoca energía IR en un sensor de microbolómetro (a menudo 640 × 480 píxeles o más) que mide las diferencias de temperatura. Incluso los contrastes peque?os (tan peque?os como 0.01 ° C) son detectables y se muestran como escala gris o video en color. Objetos cálidos (personas, motores, pintura fresca, etc.) "brillan" brillantemente contra el agua de mar o el cielo más frescos, haciéndolos destacarse. Debido a que todos los objetos por encima de la emisión cero absoluta, los sistemas térmicos funcionan día o noche, bajo lluvia, niebla, humo o resplandor. Por ejemplo, las cámaras térmicas detectan fácilmente a una persona en el agua por la noche o en escombros flotantes por su firma de calor, mejorando en gran medida la conciencia situacional 24/7.

Funcionalidad Pan - Tilt -Zoom (PTZ)

A Cámara PTZ es una cámara de vigilancia motorizada que puede Cacerola (balancearse a la izquierda/a la derecha), Inclinación (arriba/abajo), y Zoom (Magnificar ópticamente) en el comando. En un sistema PTZ térmico, la cámara IR está montada en un cardán que puede ser dirigido por el operador o los controles automatizados. Toda la unidad puede girar 360 ° e inclinarse verticalmente para escanear áreas amplias, mientras que una lente variable - Focus se acerca a los objetivos. Estos movimientos son impulsados ??por servomotores de precisión, lo que permite el control remoto del objetivo y el campo de visión de la cámara. Por ejemplo, una estación de tierra o consola a bordo puede dar la cámara a través del horizonte y luego usar Zoom para ampliar un contacto sospechoso para su identificación. La capacidad de PTZ significa que una sola cámara puede cubrir grandes áreas y bloquear en objetivos móviles tal como aparecen, sin necesidad de múltiples cámaras fijas.

Características clave de las cámaras térmicas marinas PTZ

• Gyro - Estabilización: El movimiento del barco (Pitch and Roll) desdibuja una imagen zoom. Por lo tanto, las cámaras PTZ marinas incluyen giroscopios mecánicos - Gimbals estabilizados. Altas unidades finales usan dos - estabilización del eje para contrarrestar el movimiento del vaso. Por ejemplo, la cámara M364 de FLIR "prácticamente elimina los efectos del tono, el tirón y la gui?ada" utilizando sensores de giroscopios y monturas motorizadas. En la práctica, cuando el barco se balancea, los giroscos detectan el movimiento y los servos giran la cámara opuesta para mantener la imagen estable. Esta estabilización es esencial a largo plazo, porque incluso las peque?as vibraciones se magnifican en gran medida cuando se acercan. Con la estabilización, los observadores de vigilancia obtienen una vista clara y rocosa de los objetivos distantes incluso en mares agitados.
  
  

• Multi - Imágenes del sensor: Muchas unidades PTZ marinas combinan canales de luz térmicos y visibles para la versatilidad. Una cámara de sensor múltiple típica puede combinar una cámara IR de 640 × 480 con una cámara de color HD (por ejemplo, 1080p) e incluso incluir una atención infrarroja o LED. Por ejemplo, el FLIR M400 integra una cámara de color HD 30 × - Zoom y un foco de luz del LED de haz junto con su sensor térmico. Por la noche, el canal térmico revela firmas de calor, mientras que el canal visible (con zoom y luz) proporciona un reconocimiento claro (por ejemplo, colores de embarcaciones, números de identificación). Esta fusión permite a los operadores confirmar y clasificar los contactos: una vista térmica marca una fuente de calor, y la cámara HD la identifica como un barco amigable o un recipiente sospechoso.

• Zoom óptico y rango de detección: Las cámaras PTZ térmicas usan lentes ópticas ópticas continuas para detectar objetos distantes. Los factores de zoom varían según el modelo (comúnmente 4 ×, 14 ×, etc. en el canal IR). Zooming reduce el campo de visión y magnifica la escena, permitiendo la detección de peque?os contactos a largo plazo. Por ejemplo, el FLIR M400 ofrece hasta 4 × zoom térmico continuo (y zoom visible 30 ×) para que los vasos o las personas permanezcan "claros, nítidos" incluso con el máximo aumento. El alto zoom óptico extiende el rango de detección en muchos kilómetros, lo que hace posible la vigilancia larga del rango.

• Integración de radar/ais (slew - a - cue): Los sistemas PTZ avanzados pueden vincularse con el radar o AIS del barco (sistema de identificación automática). Con una integración adecuada, la selección de un radar o contacto con AIS en la tabla da?ará automáticamente (girará) la cámara hacia ese objetivo. Flir llama a esto Cámara "Sip - a - Cue". En la práctica, un capitán aprovecha un objetivo detectado en la pantalla de funciones múltiples (MFD), y el PTZ gira instantáneamente a ese rodamiento y comienza a rastrear el objetivo. La cámara puede bloquear el contacto elegido y seguir su movimiento. Esto reduce en gran medida la carga de trabajo del operador, ya que la cámara térmica está dirigida por los principales sensores de vigilancia del recipiente. Muchos sistemas usan protocolos NMEA para que la cámara responda a la posición del cursor de radar o se centre automáticamente en las pistas ARPA (ayuda automática de trazado de radar).

• Seguimiento automático: Más allá de las se?ales de radar, algunas cámaras PTZ ofrecen seguimiento de autos digitales. Una vez que se designa un objetivo a la vista, el procesador de la cámara puede seguirlo continuamente sin más información. Por ejemplo, los modelos M400XR y M500 de FLIR incluyen un Video - rastreador Modo: una vez que un objeto en movimiento está bloqueado a la vista, el sistema lo mantiene centrado a medida que se mueve. Este seguimiento funciona sin problemas, ya sea en modo térmico o visible, permitiendo que un operador cambie los sensores sin perder el objetivo. El seguimiento automático es invaluable para monitorear barcos, personas o cuadrículas de búsqueda sin ajustar constantemente la cámara.

• Modos de visualización mejorados: Las cámaras térmicas a menudo proporcionan paletas y superposiciones especiales. Por ejemplo, "Installar"Destaca el lugar más popular de la escena (coloreándolo rojo/naranja) y"Icealert"Marca objetos inusualmente fríos (azul/verde). Estos modos hacen que sea más fácil elegir personas o incendios de un vistazo. Algunos sistemas también admiten la realidad aumentada: por ejemplo, la ClearCruise ? de Raymarine se superpone a los objetivos AIS, las puntas de los gráficos y las ayudas de navegación directamente en la imagen térmica. Vista combinada intuitiva de los datos térmicos de video y gráfico.

• Dise?o resistente: Las cámaras PTZ marinas están construidas para todas las operaciones meteorológicas. Utilizan recintos resistentes impermeables y corrosión y pueden funcionar a temperaturas extremas. Por ejemplo, los gimbals FLIR incluyen automáticamente los calentadores de ventana para evitar la condensación o la formación de hielo en la ventana del sensor. Esto asegura una imagen clara incluso cuando el rocío, la lluvia o el frío podrían empa?ar la lente. En resumen, estas unidades están dise?adas para sobrevivir a alta mar y un uso prolongado en el mar.

Aplicaciones en la Guardia Costera y la aplicación marítima de la ley

Buscar y rescate: Las cámaras PTZ térmicas son invaluables para SAR. Debido a que ven el calor humano, ayudan a los equipos a encontrar personas varadas o por la borda por la noche o con poca luz. Por ejemplo, un helicóptero de la Guardia Costera de los Estados Unidos desplegó una cámara infrarroja de FLIR FLIR durante una búsqueda nocturna de un excursionista desaparecido, con la esperanza de recoger el calor de su cuerpo contra el terreno oscuro. (Si bien no todas las búsquedas terminan en rescate, el equipo FLIR en este caso específicamente "usó imágenes térmicas para recoger cualquier firma de calor corporal".) En general, las agencias informan que las imágenes térmicas les permiten extender las horas de búsquedabien pasando la puesta del sol. Un resumen térmico puede detectar a las personas, chalecos salvavidas o incluso rescatar bengalas solo por calor, dando a los rescatistas una "ventaja" crítica. Los equipos de la Guardia Costera y los socios confían habitualmente en estas cámaras para barrer las costas, los campos de hielo o el agua abierta las 24 horas, los 7 días de la semana, aumentando significativamente las posibilidades de encontrar sobrevivientes.

Patrulla marítima y aplicación de la ley:Los guardias de la costa y la policía del puerto usan unidades PTZ térmicas para patrullas de rutina de grandes vías fluviales. Las cámaras permiten una rápida detección de actividades ilegales por la noche, por ejemplo, ver barcos de pesca, contrabandistas o buques no autorizados en alta mar. FLIR se?ala que los sistemas como su serie SeaFlir son "esenciales" en misiones de día - a - Día, como patrullas en alta mar y prevención de la pesca ilegal. Existen sistemas especializados para la interdicción: SPI Corp. describe una cámara PTZ marítima larga de rango (la serie M11) explícitamente "optimizada para aplicaciones marítimas" y efectiva para monitorear las vías fluviales para el contrabando de drogas. En la práctica, una cámara de patrulla térmica podría escanear una costa o puerto oscuro e inmediatamente revelar motores cálidos o personas que serían invisibles contra el agua negra. La interdicción de contrabandistas o cazadores furtivos se vuelve más práctico: los oficiales pueden rastrear y perseguirlos antes de que se acerquen a la costa.

Navegación y evitación de riesgos: Incluso fuera de los roles de cumplimiento, las cámaras PTZ térmicas mejoran la seguridad de la navegación de rutina. Ayudan a los equipos a evitar colisiones con peligros que son difíciles de ver por la noche. Por ejemplo, los desechos flotantes, las peque?as boyas de pesca o incluso los icebergs de color oscuro pueden destacarse como contrastes térmicos. Como dijo un oficial, las cámaras térmicas pueden detectar "objetos flotantes, incluido el hielo, en cualquier condición de iluminación". Del mismo modo, en aguas congestionadas o llenas de resplandor (por ejemplo, amanecer/puesta de sol), una vista térmica puede cortar a través de un resplandor óptico para revelar las firmas de calor de otros barcos. Al integrarse con las pantallas de navegación, las cámaras térmicas también pueden detectar riesgos de colisión identificados por radar, alertando a la tripulación para que tome medidas evasivas. En resumen, estas cámaras actúan como un poderoso sistema nocturno/bajo de visión de luz para el puente del barco, mejorando en gran medida la seguridad cuando la visibilidad es limitada.

Beneficios para la seguridad marítima y la seguridad

Las cámaras PTZ térmicas proporcionan ronda - la visión del reloj y expandir significativamente la efectividad operativa. "Dan a la policía el poder de completar misiones 24 × 7", porque funcionan igualmente bien en la oscuridad, el crepúsculo y el día. Los equipos se?alan que la imagen térmica agrega un verdadero "sexto sentido" a las operaciones marinas. Por ejemplo, incluso peque?as diferencias de temperatura que el ojo humano extra?aría ser obvio, por lo que los observadores de vigilancia pueden detectar de manera proactiva a las personas en el agua o los vasos ocultos mucho más allá del rango de luz normal. Las cámaras térmicas también funcionan de manera confiable en un clima adverso, ver a través de la niebla ligera, el humo, la lluvia o el resplandor, por lo que las patrullas no se ven obligadas a retirarse cuando las condiciones empeoran.

La integración de unidades PTZ térmicas con electrónica a bordo produce un imagen situacional completa. Las cámaras pueden superponer el video térmico con datos de gráfico y radar. Por ejemplo, la característica de Clearcruise AR fusiona el video térmico en vivo con objetivos de AIS y marcadores de navegación, por lo que un patrullero reconoce instantáneamente si un blip cálido es un barco de carga amigable o un barco desconocido. La integración de cue se aplica a la integración de la referencia significa que los sistemas térmicos, de radar y de gráficos funcionan en concierto, reduciendo la carga de trabajo del operador. En efecto, la cámara se convierte en un multiplicador de fuerza: un operador que monitorea el PTZ puede cubrir un área que de otro modo necesitaría muchos barcos o vigilantes de patrulla.

Quizás lo más importante, los sistemas PTZ térmicos son Vida - Salvamiento y costo - Efectivo. Las agencias informan que una sola búsqueda - y - El éxito de rescate a menudo justifica el costo del equipo en el tiempo ahorrado. Como se?aló un revisor, "una sola misión de búsqueda y rescate podría pagar por un resumen térmico en el hombre - Hour Savings solo, sin mencionar la capacidad de salvar la vida de una persona". En casos reales, las víctimas vistas rápidamente por calor son rescatadas horas más rápidas que por búsqueda aleatoria. Al dar a los equipos marítimos de la ley y los equipos de rescate esta visión mejorada, en efecto "al ver a los invisibles", las cámaras térmicas PTZ mejoran notablemente la seguridad tanto para los respondedores como para el público que protegen.