זיהוי איומים מעבר לגבולות הראייה האנושית, חיישן: מערכת תוכנה חדשה מוצאת, עוקבת אחר עצמים נעים קטנים כמו פיקסל

מערכת תוכנה פטנט חדשה שפותחה במעבדות הלאומיות של Sandia יכולה למצוא את עקומות התנועה בהזרמת וידאו ותמונות מלוויינים, מל"טים ומצלמות אבטחה למרחקים רחוקים ולהפוך אותם לאותות כדי למצוא ולעקוב אחר אובייקטים נעים קטנים כמו פיקסל אחד. המפתחים אומרים שמערכת זו יכולה לשפר את הביצועים של כל אפליקציית חישה מרחוק.

"היכולת לעקוב אחר כל פיקסל ממרחק חשובה, וזו בעיה מתמשכת ומאתגרת", אמר טיאן מא, מדען מחשבים ומפתח שותף של המערכת. "עבור מערכות מעקב אבטחה פיזיות, למשל, ככל שאתה יכול לזהות איום אפשרי רחוק יותר, כך יש לך יותר זמן להתכונן ולהגיב. לעתים קרובות האתגר הגדול ביותר הוא העובדה הפשוטה שכאשר חפצים ממוקמים הרחק מהחיישנים, גודלם באופן טבעי נראה קטן בהרבה. רגישות החיישנים פוחתת ככל שהמרחק מהמטרה גדל".

מא ורוברט אנדרסון החלו לעבוד על מערכת Multi-Frame Moving Object Detection System בשנת 2015 כפרויקט מחקר ופיתוח מכוון מעבדת Sandia. מאמר על MMODS פורסם לאחרונה ב חיישנים.

זיהוי פיקסל נע אחד בים של 10 מיליון

היכולת לזהות אובייקטים באמצעות מערכות חישה מרחוק מוגבלת בדרך כלל למה שניתן לראות במסגרת וידאו בודדת, בעוד ש-MMODS משתמשת בשיטה חדשה, רב-פריים, כדי לזהות אובייקטים קטנים בתנאי ראות נמוכה, אמר מא. בעמדת מחשב זורמים פנימה זרמי תמונה מחיישנים שונים, ו-MMODS מעבד את הנתונים עם סינון תמונה פריים אחר פריים בזמן אמת. אלגוריתם מוצא תנועה במסגרות הווידאו ומתאים אותה לאותות יעד שניתן לתאם ולאחר מכן לשלב אותם על פני קבוצה של רצפי פריימים של וידאו.

תהליך זה משפר את יחס האות לרעש או את איכות התמונה הכוללת מכיוון שניתן לתאם את האות של המטרה הנע לאורך זמן וגדל בהתמדה, בעוד שתנועה מרעשי רקע כמו רוח מסוננת מכיוון שהיא נעה באופן אקראי ואינה מתואמת.

לפני פריסת MMODS לשיפור חישה מרחוק, מא ואנדרסון הדגימו את יעילותו על נתונים מדומים עם אובייקטי יעד קטנים כמו פיקסל אחד עם יחס אות לרעש קרוב ל-1:1, כלומר אין הבחנה בין אות לרעש.

חפצים אלה בדרך כלל אינם ניתנים לזיהוי הן לעיניים אנושיות והן לחיישנים. מערכת גלאי הבסיס השיגה סיכוי של 30% לזיהוי עצם נע. כאשר MMODS נוספה למערכת זו, היה לה סיכוי של 90% לזיהוי מבלי להגדיל את שיעור אזעקות השווא.

בהדגמה נוספת, החוקרים השתמשו ב-MMODS כדי לזהות עצמים נעים מנתונים חיים שנאספו עם מצלמה מרוחקת בפסגת הר Sandia. ללא ידע מוקדם על כבישי אלבקרקי, MMODS זיהה כלי רכב שנעים ברחבי העיר.

"בהתחשב בכך שלמצלמת וידאו מודרנית יש כ-10 מיליון פיקסלים, היכולת לזהות ולעקוב אחר פיקסל אחד בכל פעם היא התקדמות גדולה בטכנולוגיית ראייה ממוחשבת", אמר מא. "MMODS הוכח כמשפר את רגישות הזיהוי המודרני ב-200 עד 500% ועובד עבור עצמים הנעים במהירות ובאטיות, אפילו בתנאי ראות גרועים."