海洋PTZ熱成像：海岸警衛(wèi)隊行動中的原理和應用

海洋環(huán)境是苛刻和不可預測的，擺姿勢 極大的需求 在搜索- -救援和法律-執(zhí)法人員。在黑暗或霧氣中，傳統(tǒng)攝像機通常會失敗，但是熱- ir ptz系統(tǒng)讓操作員“看到”熱量。通過檢測紅外（熱）能量而不是可見光的光，熱成像儀揭示了肉眼或正常攝像機無法使用的船隻，人和障礙物。因此，熱PTZ系統(tǒng)已成為 基本工具 用於海岸警衛(wèi)隊 - 用於航行，避免碰撞，監(jiān)視，威脅檢測以及搜查- -救援。他們讓工作人員“變成黑暗變成一天”，全天候巡邏。

圖：黃昏的海岸警衛(wèi)隊巡邏艇。熱PTZ攝像機使容器能夠檢測到其他船隻，人或危害的熱特徵，即使在黑暗或視野較低的情況下也是如此。

熱成像原理

熱成像儀是 非接觸傳感器該檢測物體發(fā)出的紅外輻射（熱）並將其轉(zhuǎn)換為圖像。與普通的攝像機（需要反射的可見光）不同，熱攝像機會感覺熱差異。在實踐中，鏡頭將IR能量集中在測量溫度差異的微光儀傳感器上（通常為640×480像素或更高）。即使是微小的對比度（小至0.01°C）也可以檢測到，並顯示為灰度或虛假-彩色視頻。溫暖的物體（人，發(fā)動機，新鮮的油漆等）在涼爽的海水或天空中“發(fā)光”，使它們脫穎而出。因為絕對零發(fā)射IR的所有物體，熱系統(tǒng)都可以工作 白天或黑夜，在雨中，霧，煙霧或眩光。例如，熱攝像機在夜間很容易在水中發(fā)現(xiàn)一個人，或者通過其熱簽名浮動碎片，從而大大提高了24/7的情境意識。

PAN -TITT -ZOOM（PTZ）功能

A PTZ相機 是電動監(jiān)視攝像頭 平底鍋 （向左/右擺）， 傾斜 （上/下），和 飛漲 （光學上放大）在命令上。在熱PTZ系統(tǒng)中，IR攝像頭安裝在攝取儀上，該神經(jīng)儀可以由操作員或自動控件來指導。整個單元可以旋轉(zhuǎn)360°並垂直傾斜以掃描寬區(qū)域，而變量-焦點鏡頭放大目標。這些動作由精確伺服運動器驅(qū)動，從而允許對相機的目標和視野進行遙控。例如，海岸站或船上控制臺可以將相機鋪在地平線上，然後使用變焦擴大可疑的接觸以進行識別。 PTZ功能意味著單個相機可以覆蓋大面積，並在不需要多臺固定攝像機的情況下鎖定移動目標。

海洋PTZ熱攝像機的主要特徵

• 陀螺儀-穩(wěn)定： 船舶運動（螺距和滾動）模糊了變焦圖像。因此，海洋PTZ攝像機包括機械陀螺儀-穩(wěn)定的甲板。高-端單元使用兩個-軸穩(wěn)定來抵消容器運動。例如，F(xiàn)lir的M364相機“實際上消除了使用陀螺儀傳感器和電動安裝座的俯仰，抬高和偏航的影響”。在實踐中，當船搖擺時，陀螺儀檢測運動，伺服器旋轉(zhuǎn)相對的相對，以保持圖像穩(wěn)定。這種穩(wěn)定在遠距離上是必不可少的，因為在放大時，即使很小的振動也會大大放大。通過穩(wěn)定，守望者即使在粗糙的海洋中也可以清晰，巖石-穩(wěn)定的遠處目標視圖。
  
  

• 多-傳感器成像： 許多海洋PTZ單元結(jié)合了熱和可見-光通道的多功能性。典型的多-傳感器攝像機可能會將640×480 IR攝像機與高清顏色攝像頭（例如1080p）配對，甚至包括紅外線或LED聚光燈。例如，F(xiàn)lir M400集成了30×- Zoom HD顏色攝像機，並在其熱傳感器旁邊集成了一個緊密的光束LED聚光燈。晚上，熱通道揭示了熱特徵，而可見的通道（帶有變焦和光線）可提供清晰的識別（例如，容器顏色，ID號）。該融合使操作員可以確認並分類觸點：熱視圖標誌著熱源，而高清攝像頭則將其標識為友好的船或可疑船隻。

• 光學變焦和檢測範圍： 熱PTZ攝像機使用連續(xù)的光學變焦鏡頭來發(fā)現(xiàn)遙遠的物體。變焦因子因模型（通常為4×，14×等）而異?？s放會縮小視野並放大場景，從而可以在遠距離進行小型觸點。例如，F(xiàn)LIR M400提供高達4倍連續(xù)的熱變焦（和30倍可見的變焦），以便即使在最大放大倍率下，容器或人也會保持“透明，清晰”。高光學變焦可將檢測範圍擴展到數(shù)公里，從而使長-範圍監(jiān)視成為可能。

• 雷達/AIS集成（slew - - -提示）： 高級PTZ系統(tǒng)可以與船舶的雷達或AIS（自動標識系統(tǒng)）鏈接。通過適當?shù)募?，在圖表上選擇雷達或AIS觸點將自動將相機轉(zhuǎn)向該目標。 Flir稱之為這個 相機“殺滅- -提示”。 實際上，船長在多-功能顯示（MFD）上敲擊了檢測到的目標，而PTZ立即旋轉(zhuǎn)到該軸承並開始跟蹤目標。然後，相機可以鎖定在選定的觸點上並跟隨其運動。這大大減少了操作員的工作量，因為熱攝像機是由船隻的主要監(jiān)視傳感器指示的。許多系統(tǒng)使用NMEA協(xié)議，使攝像機響應雷達光標位置，或自動以ARPA（自動雷達繪圖輔助）為中心。

• 自動跟蹤： 除了雷達提示之外，一些PTZ攝像機還提供數(shù)字自動-跟蹤。一旦指定了目標，相機的處理器就可以在無需進一步輸入的情況下不斷遵循它。例如，F(xiàn)lir的M400XR和M500型號包括 視頻-跟蹤器 模式：一旦移動對像被鎖定在視圖中，系統(tǒng)就將其在移動時將其居中。無論是在熱模式還是可見模式下，該跟蹤都可以無縫地工作，使操作員開關傳感器而不會失去目標。自動跟蹤對於監(jiān)視船，人員或搜索網(wǎng)格而不經(jīng)常調(diào)整相機是無價的。

• 增強的顯示模式： 熱攝像機通常會提供特殊的調(diào)色板和覆蓋。例如， ”Instalert”突出了場景中最熱的地方（紅色/橙色）和“ICEALERT” marks unusually cold objects (blue/green). These modes make it easier to pick out people or fires at a glance. Some systems also support augmented reality: e.g. Raymarine’s ClearCruise? overlays AIS targets, chart waypoints, and navigational aids directly on the live thermal image. In other words, buoys, other ships, or land features from the chart can be drawn on the camera feed, giving crews an intuitive熱視頻和圖表數(shù)據(jù)的結(jié)合視圖。

• 堅固的設計： 海洋PTZ攝像機均為所有-天氣操作建造。他們使用防水，腐蝕-耐藥的外殼，並且可以在極端的溫度下運行。例如，flir gimbals包括自動-激活窗戶加熱器，以防止傳感器窗口上的冷凝或結(jié)冰。即使海洋噴霧，雨或寒冷可能會霧化鏡頭，這也確保了清晰的圖像。簡而言之，這些單元經(jīng)過精心設計，可在海上生存和長時間使用。

海岸警衛(wèi)隊和海事執(zhí)法部門的申請

搜救和救援： 熱PTZ攝像機對於SAR是無價的。因為他們看到了人類的熱量，所以他們可以幫助工作人員在夜間或昏暗的光線下發(fā)現(xiàn)滯留或過於舷外的人。例如，一架美國海岸警衛(wèi)隊的直升機在夜間尋找失蹤的徒步旅行者時部署了一個過渡的紅外攝像頭，希望能在黑暗的地形上加熱她的身體熱量。 （雖然並非每個搜索都以救援而結(jié)束，但在這種情況下，F(xiàn)LIR團隊特別是“使用熱成像來拾取任何人體熱簽名”。）更廣泛地，代理商報告說，熱成像可以讓它們 延長搜索時間過去的日落。熱成像儀可以單獨通過熱量來檢測人員，救生衣，甚至可以救出耀斑，從而為救援人員提供關鍵的“頭開始”。海岸警衛(wèi)隊和合作夥伴通常依靠這些攝像機來清掃海岸線，冰場或開放水，大大增加了尋找倖存者的機會。

海事巡邏和執(zhí)法部門：海岸警衛(wèi)和港口警察使用熱PTZ單位進行大型水道的常規(guī)巡邏。這些攝像機允許在夜間快速檢測非法活動 - 例如，發(fā)現(xiàn)遙遠近海的釣魚船，走私者或未經(jīng)授權的船隻。 Flir指出，像Seaflir系列之類的系統(tǒng)在白天是“必不可少的” - - - -日常任務，例如離岸巡邏和防止非法捕魚。存在專門系統(tǒng)的攔截系統(tǒng)：SPI Corp.描述了一款長-範圍海上PTZ攝像機（M11系列）明確“針對海上應用進行了優(yōu)化”，並有效地監(jiān)視了水道以進行毒品走私。在實踐中，熱巡邏攝像機可能會掃描黑暗的海岸或港口，並立即揭示溫暖的發(fā)動機或?qū)谒目床灰姷娜?。因此，禁止走私者或偷獵者變得更加實用 - 官員可以在接近岸上進行追蹤和追蹤。

導航和避免危險： 即使是外部執(zhí)行角色，熱PTZ攝像機也可以提高常規(guī)導航安全性。他們幫助船員避免遇到危險的碰撞，這些危險在晚上很難看到。例如，漂浮的碎屑，小釣魚浮標甚至是深色-彩色冰山可以像熱對比一樣脫穎而出。正如一位官員所說，熱攝像機可以檢測“在任何照明條件下的浮動物體，包括冰的浮動物體”。同樣，在充血或眩光-充滿的水域（例如日出/日落）中，熱視圖可以切開光眩光，以揭示其他船隻的熱特徵。通過與導航顯示器集成，熱攝像機還可以發(fā)現(xiàn)雷達確定的碰撞風險，從而提醒機組人員採取逃避行動?？偠灾?，這些相機充當強大的夜晚/低-光線視覺系統(tǒng)，用於船橋，當可見度受到限制時，可大大提高安全性。

海上安全和保障的好處

熱PTZ攝像機提供 圓形-時鐘視覺 並顯著擴大操作效率。他們“賦予執(zhí)法部門完成任務24×7的權力，因為它們在黑暗，暮光和白天都同樣出色。機組人員指出，熱成像為海洋操作增添了真正的“第六感”。例如，即使是人眼的小溫度差異也會變得顯而易見，因此守望者可以主動發(fā)現(xiàn)水中的人或遠遠超出正常光範圍的隱藏容器。熱攝像機在不利的天氣中也可靠地表現(xiàn)出色 - 通過輕霧，煙霧，雨或眩光，因此在情況惡化時，巡邏隊不會被迫站立。

將熱PTZ單元與船上電子設備的集成產(chǎn)生 完整的情況圖。攝像機可以覆蓋熱視頻和圖表和雷達數(shù)據(jù)。例如，ClearCruise AR功能將實時視頻與AIS目標和導航標記融合在一起，因此巡邏器立即意識到溫暖的碎片是友好的貨船還是未知的船。 slew - -提示集成是指伴奏，雷達和圖表系統(tǒng)的工作，從而減少操作員的工作量。實際上，攝像機變成了力量乘數(shù)：一個監(jiān)視PTZ的操作員可以覆蓋否則需要許多巡邏船或監(jiān)視的區(qū)域。

也許最重要的是，熱PTZ系統(tǒng)是 生命-節(jié)省和成本-有效。代理商報告說，單個搜索-和-救援成功通常證明設備的及時成本是合理的。正如一位評論家指出的那樣：“一個搜救任務可以單獨節(jié)省一個人的熱成像儀，更不用說挽救一個人的生命的能力了?！痹趯嶋H情況下，與隨機搜索相比，被熱量迅速發(fā)現(xiàn)的受害者更快地拯救了小時。通過給海上執(zhí)法和救援團隊，這種增強的願景（實際上是“看不見”）PTZ熱攝像機顯著提高了他們保護的響應者和公眾的安全性。