海洋PTZサーマルイメージング：沿岸警備隊の原則と用途

海上環(huán)境は過酷で予測不可能であり、検索に並外れた要求をもたらします-および-救助と法-執(zhí)行乗組員。暗闇や霧の中では、従來のカメラはしばしば故障しますが、熱- IR PTZシステムにより、オペレーターが熱を「見る」ことができます。目に見える光の代わりに赤外線（熱）エネルギーを検出することにより、サーマルイメージャーは、肉眼または通常のカメラができないボート、人、障害物を明らかにします。したがって、熱PTZシステムはなりました必須ツール海岸の警備員の場合 - ナビゲーション、衝突回避、監(jiān)視、脅威の検出、および検索-および-救助に使用されます。彼らは乗組員に「暗闇を日に変える」ことを許可し、24時間パトロールを延長しました。

図：夕暮れの沿岸警備隊のパトロールボート。熱PTZカメラにより、船舶は、暗闇や視界が低い場合でも、他のボート、人、または危険の熱署名を検出できます。

熱イメージングの原理

熱イメージャーは、オブジェクトから放出された赤外線（熱）を検出し、畫像に変換する非接觸センサーです。通常のビデオカメラ（反射した可視光が必要）とは異なり、サーマルカメラは熱の違いを感知します。実際には、レンズは、溫度差を測定するマイクロボロメーターセンサー（多くの場合640×480ピクセル以上）に焦點を合わせます。小さなコントラスト（0.01°Cという小さい）でも検出可能で、グレースケールまたは偽のビデオとして表示されます。暖かいオブジェクト（人、エンジン、新鮮な塗料など）は、冷たい海水や空に対して明るく「輝き」し、目立たせます。絶対ゼロ上のすべてのオブジェクトがIRを放出するため、雨、霧、煙、またはまぶしさの中で、熱システムは晝夜を問わず動作します。たとえば、サーマルカメラは、夜間に水中に人を簡単に見つけたり、熱の署名で浮かんだ破片を見つけ、24時間年中無休の狀況認識を大幅に向上させます。

Pan – Tilt – Zoom（PTZ）機能

PTZカメラは、コマンドでパン（左/右にスイング/右）、傾斜（上下）、ズーム（光學的に拡大）できる電動監(jiān)視カメラです。熱PTZシステムでは、IRカメラはジンバルに取り付けられており、オペレーターまたは自動コントロールが操縦できます。ユニット全體が360°を回転させ、垂直方向に傾けて幅広い領域をスキャンできますが、可変-フォーカスレンズはターゲットにズームインします。これらの動きは、精密サーボモーターによって駆動され、カメラの目的と視野のリモートコントロールが可能になります。たとえば、海岸駅または船上コンソールは、地平線上にカメラをパンし、ズームを使用して識別のために疑わしい連絡先を拡大できます。 PTZ機能とは、単一のカメラが複數(shù)の固定カメラを必要とせずに、広い領域をカバーし、ターゲットが表示されるときに移動するターゲットにロックすることができることを意味します。

海洋PTZサーマルカメラの主要な機能

• ジャイロ-安定化：船の動き（ピッチとロール）はズームした畫像を曖昧にします。したがって、海洋PTZカメラには、機械的なジャイロ-安定化されたジンバルが含まれます。高-エンドユニットは、容器の動きに対抗するために2つの-軸安定化を使用します。たとえば、FlirのM364カメラは、ジャイロセンサーと電動マウントを使用して、「ピッチ、ヒーブ、ヨーの効果を?qū)g質(zhì)的に排除します」。実際には、船が揺れると、ジャイロは動きを検出し、サーボは反対側のカメラを回転させて畫像を安定させます。この安定化は、ズームしたときに小さな振動でさえ大幅に拡大されるため、長距離で不可欠です。安定化により、ウォッチスタンダーは、荒れた海でも遠くのターゲットを明確で巖の安定した視界を獲得します。
  
  

• マルチ-センサーイメージング：多くの海洋PTZユニットは、汎用性のためにサーマルと可視-光チャネルを組み合わせています。典型的なマルチ-センサーカメラは、640×480 IRカメラとHDカラーカメラ（1080pなど）を組み合わせて、赤外線またはLEDスポットライトを含めることもできます。たとえば、FLIR M400は、30×- Zoom HDカラーカメラと、その熱センサーに加えて、タイトな-ビームLEDスポットライトを統(tǒng)合します。夜間には、熱チャネルが熱の署名を明らかにし、可視チャネル（ズームと光のある）は明確な認識（容器色、ID番號など）を提供します。この融合により、オペレーターは連絡先を確認および分類できます。サーマルビューは熱源にフラグを立て、HDカメラはそれを友好的な船または容疑者の容器として識別します。

• 光學ズームと検出範囲：サーマルPTZカメラは、連続した光ズームレンズを使用して、遠くのオブジェクトを見つけます。ズーム因子はモデルによって異なります（通常、IRチャネルでは4x、14xなど）。ズームズームは視野を狹め、シーンを拡大し、長距離で小さな接點を検出できるようにします。たとえば、FLIR M400は最大4倍連続熱ズーム（および30倍の可視ズーム）を提供しているため、容器や人々は最大倍率でも「明確で鮮明」のままです。高い光學ズームは、検出範囲を數(shù)キロ延長し、長い範囲の監(jiān)視を可能にします。

• レーダー/AIS統(tǒng)合（SLEW - to - cue）：高度なPTZシステムは、船のレーダーまたはAIS（自動識別システム）とリンクできます。適切な統(tǒng)合により、チャートでレーダーまたはAISの連絡先を選択すると、カメラがそのターゲットに向かって自動的にスリー（回転）されます。 Flirはこのカメラを「スルー-からキュー」と呼びます。実際には、キャプテンはMulti - Function Display（MFD）で検出されたターゲットをタップし、PTZは即座にそのベアリングに回転し、ターゲットの追跡を開始します。その後、カメラは選択した連絡先にロックして、その動きに従うことができます。これにより、サーマルカメラは船舶の主要な監(jiān)視センサーが指示されるため、オペレーターのワークロードを大幅に削減します。多くのシステムはNMEAプロトコルを使用して、カメラがレーダーカーソル位置に応答するか、ARPA（自動レーダープロットエイド）トラックに自動的に中心にします。

• 自動追跡：レーダーキューを超えて、一部のPTZカメラはデジタルオート-追跡を提供します。ターゲットが視界に指定されると、カメラのプロセッサは、それ以上の入力なしで継続的に従うことができます。たとえば、FLIRのM400XRおよびM500モデルにはaが含まれますビデオ-トラッカーモード：移動するオブジェクトがビューにロックされると、システムは動きながら中心に保ちます。この追跡は、サーマルモードであれ可視モードであろうとシームレスに機能し、ターゲットを失うことなくオペレーターがセンサーを切り替えるようにします。自動-追跡は、カメラを常に調(diào)整することなく、ボート、人、または検索グリッドを監(jiān)視するために非常に貴重です。

• 拡張されたディスプレイモード：サーマルカメラは、多くの場合、特別なパレットとオーバーレイを提供します。たとえば、「Instalert」は、シーンで最もホットなスポット（赤/オレンジ色を著色する）と「icealert」を強調(diào)し、異常にコールドオブジェクト（青/緑）をマークします。これらのモードにより、人を選んだり、一目で発砲したりすることができます。一部のシステムは、拡張現(xiàn)実もサポートしています。 RaymarineのClearCruise?は、AISのターゲット、チャートウェイポイント、およびナビゲーションエイズのライブサーマルイメージを直接オーバーレイします。言い換えれば、チャートのブイ、他の船、または土地機能をカメラフィードに描くことができ、サーマルビデオとチャートデータの直感的なビューを乗組員に提供します。

• 頑丈なデザイン：マリンPTZカメラは、すべての-気象操作のために構築されています。彼らは防水、腐食-耐性エンクロージャーを使用し、極端な溫度で動作する可能性があります。たとえば、Flir Gimbalsには、センサーウィンドウの凝縮やアイシングを防ぐために、自動-ウィンドウヒーターのアクティブ化が含まれます。これにより、海のスプレー、雨、または寒さがレンズに霧を浸すことができる場合でも、明確な畫像が保証されます。要するに、これらのユニットは、公海に耐えられ、海での長時間の使用を?qū)g現(xiàn)するように設計されています。

沿岸警備隊および海事法執(zhí)行機関の申請

検索と救助：サーマルPTZカメラは、SARにとって非常に貴重です。彼らは人間の熱を見ているので、乗組員は夜や貧弱な光の中で立ち往生している、または船外にいる人を見つけるのを助けます。たとえば、米國の沿岸警備隊のヘリコプターは、暗い地形に対する體の熱を拾うことを望んで、行方不明のハイカーを探している夜の視聴カメラを展開しました。 （すべての検索が救助で終了するわけではありませんが、この場合のFLIRチームは、特に「熱イメージングを使用して體の熱署名を拾い上げます」。）より広く、政府機関は、熱イメージングにより、日沒を過ぎて検索時間を延長できると報告しています。サーマルイメージャーは、人、ライフジャケット、さらには熱だけで救助フレアを検出し、救助者に重要な「ヘッドスタート」を與えます。沿岸警備隊とパートナーの乗組員は、これらのカメラに日常的に依存して、24時間年中無休で海岸線、氷の畑、または開いた水を一掃し、生存者を見つける可能性を大幅に増やします。

海上パトロールと法執(zhí)行機関：沿岸警備隊と港警察は、大きな水路の日常的なパトロールに熱PTZユニットを使用しています。このカメラは、夜間の違法な活動を迅速に検出できるようになりました。たとえば、漁船、密輸業(yè)者、または不正な船をはるかに沖合に発見します。 Flirは、Seaflirシリーズのようなシステムは、オフショアパトロールや違法漁業(yè)の防止など、日中は「不可欠」であると述べています。阻止用の専門システムが存在します：SPI Corp.は、長い範囲の海上PTZカメラ（M11シリーズ）を明示的に「海上用途向けに最適化」し、薬物密輸のための水路の監(jiān)視に効果的であると説明しています。実際には、サーマルパトロールカメラは暗い海岸や港をスキャンし、すぐに溫かいエンジンや黒い水に対して見えない人々を明らかにするかもしれません。したがって、密輸業(yè)者や密猟者を阻止することは、より実用的になります。役員は、海岸に近づく前に追跡して追求することができます。

ナビゲーションとハザードの回避：外部の執(zhí)行役割でさえ、熱PTZカメラは日常的なナビゲーションの安全性を向上させます。彼らは、乗組員が夜に見るのが難しい危険との衝突を避けるのを助けます。たとえば、フローティングの破片、小さな釣りのブイ、または暗い色の氷山は、熱コントラストとして際立っている可能性があります。ある役員が言ったように、サーマルカメラは「照明條件での氷を含む浮遊物體」を検出できます。同様に、混雑したまたはまぶしさ-塗りつぶされた水（例：日の出/日沒）では、サーマルビューは光學的なまぶしさを通り抜けて、他の船の熱署名を明らかにすることができます。ナビゲーションディスプレイと統(tǒng)合することにより、サーマルカメラはレーダーによって特定された衝突リスクを発見し、乗組員に回避的な行動をとるように警告することもできます。要するに、これらのカメラは、船の橋の強力な夜/低-軽いビジョンシステムとして機能し、視界が限られている場合は安全性を大幅に向上させます。

海事の安全性とセキュリティのための利點

サーマルPTZカメラは丸い-時計ビジョンを提供し、運用上の有効性を大幅に拡大します。彼らは「法執(zhí)行機関に24×7のミッションを完了する力を與えます。なぜなら、彼らは暗闇、夕暮れ、日に同様にうまく機能するからです。クルーは、熱イメージングが海洋作戦に真の「6番目の感覚」を追加することに注目しています。たとえば、人間の目が見逃すことが明らかになるわずかな溫度の違いでさえ、ウォッチスタンダーは、通常の光の範囲をはるかに超える水または隠れ容器を積極的に見つけることができます。また、サーマルカメラは、軽い霧、煙、雨、またはまぶしさを通して見ている悪天候でも確実に機能するため、條件が悪化したときにパトロールは立ち止まらせられません。

熱PTZユニットと船上の電子機器の統(tǒng)合により、完全な狀況像が得られます。カメラは、チャートとレーダーデータを使用してサーマルビデオをオーバーレイできます。たとえば、Clearcruise AR機能は、ライブサーマルビデオとAISターゲットとナビゲーションマーカーと合併するため、パトロラーは溫かいブリップがフレンドリーな貨物船であるか未知のボートであるかを即座に認識します。 SLEW - to - cue統(tǒng)合とは、熱、レーダー、およびチャートシステムがコンサートで動作し、オペレーターのワークロードを削減することを意味します。実際、カメラは力の乗數(shù)になります。PTZを監(jiān)視する1つのオペレーターは、そうでなければ多くのパトロールボートや展望臺を必要とする領域をカバーできます。

おそらく最も重要なことは、熱PTZシステムは壽命-節(jié)約とコスト-有効です。代理店は、単一の検索-および-救助の成功が、多くの場合、節(jié)約された時間の機器コストを正當化することが多いと報告しています。あるレビュアーが指摘したように、「単一の捜索救助ミッションは、人の命を救う能力は言うまでもなく、人間の貯蓄だけで、熱のイメージャーに支払うことができます」。実際の場合、熱によってすぐに発見された犠牲者は、ランダム検索よりも早く救助されます。海上法執(zhí)行機関と救助チームに、この強化されたビジョン（事実上「目に見えないものを見る」）を與えることにより、PTZサーマルカメラは、レスポンダーと保護する一般の両方の安全性を著しく改善します。