机器视觉的改进加强边境监视

战术基础设施，如围栏，道路和照明对于确保国家的边界​​至关重要。但是，它一个人不足以防止人们的非法运动和违禁品到一个国家。

“技术是所有陆、海、空领域感知的主要驱动力——这只会变得更加明显海关和边境保护局(CBP)面临着未来的威胁，”CBP官员在2015年关于国土安全的参议院听证会上的证词表示。

机器视觉的指纹遍布这项技术。“从固定和移动监视系统、地面传感器、成像系统和其他先进技术获得的信息增强了态势感知，使美国海关与边境保护局能够更好地检测、识别、监测和适当应对国家边境地区的威胁，”证词说。

例如，在亚利桑那州的美墨边境，综合固定塔(IFT)系统持续探测和跟踪所谓的“感兴趣的项目”。IFT的建造是为了抵御严酷的沙漠环境，它配备了雷达、商用现货日光摄像机和热成像传感器，以及微波发射器，将数据发送给诺加勒斯站的边防人员进行分析和决策。

在陆上、海上和空中监视的所有三条战线上，机器视觉公司都在提供成像系统——更频繁地是对生成的数据进行分析——以满足政府机构在边境安全应用中灵活性、成本效益和易于部署的目标。

管理多样化的条件
边境监控应用中使用的视觉系统长期存在的问题是如何管理室外环境的多样性，以及其波动的照明和天气条件，以及不同的地形。尽管存在这些挑战，“在某些地方，您可以实施控制来提高系统的智能性，”该公司总裁兼首席执行官Rex Lee博士说金字塔成像（佛罗里达州坦帕）。他指的是那些在美国南部边境监视火车是否有非法乘客的顾客。

李博士说：“这些列车必须在一个格子架下行驶，格子架可以配备适当的传感器和照明设备，以帮助检查列车。”。

负责边境安全的政府机构在夜间和其他弱光条件下使用红外摄像机检测目标，但热成像也有其局限性。“当你可以在高对比度条件下使用红外相机时，它的工作效果非常好，”李博士说。“但是，如果你试图在华氏98.6度的沙漠地面（华氏100度）上接一个人，沙漠发射的辐射几乎是光谱的同一部分。因此，客户依靠光谱的其他部分，如短波红外（SWIR），试图捕捉差异。”

由于机动艇的发动机具有热特征，红外成像在监测机动艇方面效果很好。“水的好处在于它相对均匀，很容易‘洗掉’背景，看到异常情况，”李博士说。

但问题是海洋覆盖的面积很大。李博士说：“看到所有这些都是一种折衷，既要有一整套系统来监测水，也要有高空系统，在这种情况下，你很难从一个非常大的整体视图中看到非常微小的东西。”

CMOS优于CCD
边境监控应用中使用的成像系统的一个关键变化是从CCD转移到CMOS传感器，因为后者超越了前者的质量和性能。为了适应这一变化，两年前Adimec Advanced Image Systems BV（埃因霍温，荷兰）集成了最新一代的CMOS图像传感器 - 这在其TMX系列崎岖的商业现成高端安全应用的摄像机。TMX摄像机以全高清分辨率保持RGB彩色图像的最大帧速率为60 fps或30 fps。

此外，Adimec全球安全业务线总监Leon van Rooijen表示，CMOS图像传感器正在成为电子倍增ccd (EMCCDs)的替代品。由于emccd在弱光条件下的性能优于ccd，因此它们经常被部署在港口或海岸监视等应用中。

但EMCCD有明显的缺点。例如，需要冷却EMCCD以提供最佳性能。“这在集成了功耗的意义上是非常挑战，也是您需要为传感器提供高电压的事实，”Van Rooijen说。“如果您需要在没有维护的情况下长期运行的系统，则EMCCD不是最佳解决方案。”

为了解决这些挑战，Adimec正在致力于图像处理，“最大限度地利用最新一代CMOS，以接近全球安全客户使用EMCCD所习惯的性能，而不存在成本、集成度和可靠性方面的所有缺点，”van Rooijen说。

Adimec还在处理减轻边界监视系统的犯罪率，特别是在非常长的范围内，特别是作为使用模拟视频的系统现在正在迈向更高分辨率的成像以覆盖较大区域。

“当长距离成像时，通过从地面上升，海拔，海平面，上升或蒸发的水在阴霾中，van Rooijen说。”“我们将在我们平台中嵌入的低延迟硬件中显示湍流缓解，并将与系统集成商合作，以优化土地和海洋应用，因为它们具有湍流最大的问题。”

不仅仅是图片
与工业应用部署的机器视觉系统一样，边界安全系统会生成需要分析的大量数据。“传统上的监控行业始于融入分析速度较慢，”金字塔成像博士李博士说。“我们在那里看到了重要机会，并一直与我们的一些客户合作，以​​便在检测到的内容和分析那种入侵方面的分析更加自动化，然后能够采取适当的回应。”

有些公司开发了在持续监测中识别异常的软件。例如，如果机场的乘客突然放弃了一个行李箱，那么该软件将检测到物体无人看管，因为它周围的其他一切都将继续移动。

即使在所有入境点都有强大的基于视觉的监视能力，美国边境巡逻和国土安全仍必须应对一个更大的威胁。“美国在检查来的人方面做得很好，但我们在了解他们是否会离开方面做得很差，”李博士说。“我们知道如何使用技术来解决这个问题，但这也带来了自己的问题。

“这是最好的地方，在TSA线的X射线机上，您可以在那里有一个机制来记录每个人，”Lee博士继续。“但这将是昂贵的，因为你必须在美国的每个机场都这样做。监控和录制减速速度，而TSA则在很大的压力下加速。“政府机构讨论的另一个监督选择在每次有人飞行时都在TSA在TSA处采取非接触式指纹。“大部分美国公众不会容忍这一点，”李博士说。“他们会争辩说，指纹识别是过于巨大的政府监督，这将导致大量的压力和推动力。”

尽管如此，在过去十年的民意调查中，美国人认识到有必要确保入境港的安全。得益于CMOS性能、缓解不同环境条件的新技术以及分析的持续自动化，机器视觉将继续提供并改进该服务。