Система контроля операторов рентгено-телевизионных установок

Изобретение относится к устройствам обеспечения безопасности. Технический результат заключается в повышении точности определения состояния оператора. Система контроля операторов рентгено-телевизионных установок (РТУ) содержит автоматизированное рабочее место контроля состояний (АРМКС), соединенное с модулем взаимодействия с РТУ, камерой контроля состояния, сенсорным дисплеем, динамиками и станцией супервайзера. Рабочее место оператора включает блок получения изображения, соединенный с блоком идентификации и верификации, блоком определения лица оператора, который соединен с блоком модели расстановки ключевых точек и блоком выдачи реакции. Блок модели расстановки ключевых точек соединен с блоком тригонометрии, который связан с блоком изменения контрастности, который соединен с блоком векторной модели. Блок векторной модели соединен с блоком вычисления углов направления взгляда оператора, который соединен с блоком тождественности, связанным с блоком хранения профилей состояния, блоком взаимодействия с модулем интеграции с РТУ и блоком идентификации и верификации. Блок тождественности соединен с блоком выдачи реакции, при этом блока выдачи реакции соединен с блоком взаимодействия с модулем интеграции с РТУ, блоком журналирования, сенсорным дисплеем оператора и динамиками. Модуль интеграции с РТУ включает блок сбора состояния РТУ, соединенный с блоком взаимодействия и модулем интеграции с РТУ, и блок остановки ленты РТУ, соединенный с модулем интеграции с РТУ. Камера контроля состояния связана с АРМКС. Станция супервайзера связана с АРМКС. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам обеспечения безопасности, и может быть использовано на объектах транспортной инфраструктуры, объектах топливно-энергетических комплексов и иных объектах, требующих повышенной концентрации внимания операторов рентгено-телевизионных установок.

В настоящее время в данной области наиболее актуальными являются следующие задачи:

- обеспечение возможности немедленной остановки ленты рентгено-телевизионных установок в случае таких действий оператора контроля как засыпание, покидание рабочего места, потеря бдительности, направленности взгляда за пределы экрана монитора, поворот головы;

- минимизация риска несанкционированного проникновения в контролируемую зону недосмотренного объекта;

- улучшение качества обслуживания пунктов досмотра, в том числе досмотра багажа;

- повышение эффективности работы операторов рентгено-телевизионных установок;

- увеличение пропускной способности пунктов досмотра.

Известна встраиваемая система, способная выполнять распознавание лиц и оценку положения головы на видеоизображениях, включающая в себя: процессор; блок памяти, соединенный с процессором; устройство захвата изображения, соединенное с процессором и блоком памяти, и сконфигурированное для захвата последовательности видеокадров; и подсистема распознавания лиц и оценки положения головы, соединенная с устройством захвата изображения и включающая в себя маломасштабный модуль CNN, связанный с ограничением максимального входного размера, причем подсистема совместного распознавания лиц и оценки положения головы сконфигурирована так, чтобы получать видеоизображения; обнаружение части изображения лица кандидата в видеоизображении (заявка US2019026538, МПК G06K9/00, 24.01.2019 - аналог).

Известна также система мониторинга и оценки состояния человека-оператора, включающая: инфракрасную камеру, обеспечивающую последовательность тепловых изображений лица оператора; средство пространственной ориентации упомянутого лица на каждом изображении путем извлечения множества признаков из каждого изображения в указанных последовательностях тепловых изображений со ссылкой на двустороннюю симметрию лица относительно каждого из указанных множеств признаков, упомянутое пространственно ориентированное лицо разделено на сетку ячеек, причем каждое упомянутое тепловое изображение регистрирует температуру для каждой ячейки на указанной сетке; средство для анализа указанной последовательности тепловых изображений, причем указанный анализ позволяет определить изменение пространственной ориентации указанной грани и изменение температуры каждой ячейки в указанной сетке, а также изменение температуры и положения указанных признаков на указанной грани указанного оператора; средство для использования указанного анализа для оценки состояния указанного оператора, причем это условие определяется в отношении выполнения задачи оператором, оценка имеет ссылку на данные, относящиеся к данному условию и задаче, и коррелируется с одним или несколькими из указанных вариантов, определенных таким анализом. Функционально данное устройство представляет собой последовательно соединенные камеру, блок обработки кадров, блок анализа поведения оператора и блок оценки его состояния (патент US7027621, МПК G06K9/00, 11.04.2006 – прототип).

Известные устройства недостаточно эффективны для выполнения задач по обеспечению и поддержанию защищенности на объектах транспортной инфраструктуры, объектах топливно-энергетических комплексов и иных объектах, требующих повышенной концентрации внимания операторов, поскольку отсутствует возможность сбора информации о текущем состоянии рентгено-телевизионной установки, выдача управляющих сигналов на рентгено-телевизионную установку, а так же выдача сообщения о наступлении события безопасности в систему сбора результатов технического мониторинга и контроля. Также, известные устройства являются недостаточно эффективными в виду использования в своей основе неизменяемых алгоритмов по определению состояний операторов. Данные алгоритмы не учитывают окружающие условия объекта эксплуатации и возможные промежуточные состояния и погрешности. Кроме того, известные устройства не могут идентифицировать и верифицировать оператора, находящегося перед камерой, что делает невозможным использование данных устройств как устройства разграничения и ограничения доступа по заданным правилам.

Технический результат от использования может быть выражен в повышении точности определения состояния оператора путем совершенствования используемых алгоритмов и включения в исследуемые параметры дополнительных параметров, характеризующих окружающие условия и промежуточные состояния оператора.

Предложенное решение позволяет адаптировать систему контроля под любой объект эксплуатации за счет использования сверточных нейронных сетей, в качестве инструмента определения состояния оператора, и модуля интеграции с рентгено-телевизионными установками, в качестве элемента взаимодействия с РТУ и механизма противодействия проникновения недосмотренного объекта в контролируемую зону. 

Сверточные нейронные сети могут использоваться с учетом различающихся условий объекта эксплуатации, перечень детектируемых состояний является дополняемым и изменяемым, а универсальный модуль взаимодействия с рентгено-телевизионными установками может взаимодействовать с различными рентгено-телевизионными установками. 

Система оснащена подсистемой идентификации и верификации операторов рентгено-телевизионной установок, что обеспечивает реализацию механизмов разграничения доступа в зависимости от настроенных правил безопасности и ограничения доступа к РТУ в зависимости от длительности непрерывной работы одного оператора за РТУ. Это позволяет снизить вероятность нахождения и работы за рентгено-телевизионной установкой операторов в уставшем состоянии и автоматизировать процесс контроля длительности работы оператора РТУ в зависимости от установленных временных порогов в соответствии с регулирующими документами.

Кроме того, система оснащена станцией супервайзера, обеспечивающей централизованное управление настройками и профилями состояний операторов, что позволяет создавать центры мониторинга за состояниями операторов.

Заявленный технический результат реализуется следующим образом.

Система контроля операторов рентгено-телевизионных установок (РТУ) содержит автоматизированное рабочее место контроля состояний (АРМКС) 1, соединенное с модулем взаимодействия с РТУ 5, камерой контроля состояния 2, сенсорным дисплеем 16, динамиками 17 и станцией супервайзера 20. 

Рабочее место оператора 1 включает блок получения изображения 3, первый выход которого соединен с блоком идентификации и верификации 21, а второй выход - с входом блока определения лица оператора 7, первый выход которого соединен с входом блока модели расстановки ключевых точек 8, а второй - с первым входом блока выдачи реакции 15. 

Выход блока модели расстановки ключевых точек 8, в свою очередь, соединен со входом блока тригонометрии 9, выход которого связан со входом блока изменения контрастности 10, выход блока изменения контрастности соединен со входом блока векторной модели 11, выход которого соединен с входом блока вычисления углов направления взгляда оператора 12, а выход блока вычисления углов направления взгляда 12 соединен с первым входом блока тождественности 13, второй вход блока тождественности 13 соединен с выходом блока хранения профилей состояния 14, третий вход – с выходом блока взаимодействия с модулем интеграции с РТУ 6, а четвертый вход – с выходом блока идентификации и верификации 2.

Выход блока тождественности 13 соединен со вторым входом блока выдачи реакции 15, при этом первый выход блока выдачи реакции 15 соединен с первым входом блока взаимодействия с модулем интеграции с РТУ 6, второй выход - со входом блока журналирования 19, третий и четвертый выходы соединены со входом сенсорного дисплея оператора 16 и динамиками 17.

Модуль интеграции с РТУ 5 включает блок сбора состояния РТУ 4, выход которого соединен со входом блока взаимодействия с модулем интеграции с РТУ 6, и блок остановки ленты РТУ 18, вход которой соединен с выходом модуля интеграции с РТУ 6.

Камера контроля состояния 2 связана с АРМКС 1 путем соединения выхода камеры контроля состояния 2 со входом блока получения изображения 3 АРМКС 1.

Станция супервайзера 20 связана с АРМКС 1 путем соединения входа—выхода станции супервайзера 20 с входом-выходом блока хранения профилей состояния 14, второй выход станции супервайзера 20 соединен со входом блока идентификации и верификации 21, а третий выход – со входом блока журналирования 19.

На фиг. 1 представлена схема системы контроля операторов рентгено-телевизионных установок (РТУ), где:

1 – автоматизированное рабочее место контроля состояния; 

2 – камера контроля состояния; 

3 - блок получения изображения; 

4 - блок сбора состояния рентгено-телевизионной установки; 

5 – модуль интеграции с рентгено-телевизионной установкой; 

6 – блок взаимодействия с модулем интеграции с рентгено-телевизионной установкой; 

7 – блок определения лица оператора; 

8 – блок модели расстановки ключевых точек; 

9 – блок тригонометрии; 

10 – блок изменения контрастности; 

11 – блок векторной модели; 

12 -  блок вычисления углов направления взгляда оператора; 

13 – блок тождественности; 

14 - блок хранения профилей состояний; 

15 - блок выдачи реакции; 

16 – дисплей оператора; 

17 – динамики; 

18 – блок остановки ленты рентгено-телевизионной установки; 

19 – блок журналирования; 

20 – станция супервайзера; 

21 – блок идентификации и верификации.

Блок получения изображения 3 из состава автоматизированного рабочего места контроля состояния 1 производит получение изображения с камеры контроля состояния 2, а блок взаимодействия с модулем РТУ 6 производит получение текущего состояния рентгено-телевизионной установки от блока сбора состояния 4 из состава модуля интеграции с РТУ 5. Из блока получения изображения 3 передается цельный кадр на блок определения лица оператора 7. С блока определения лица оператора 7 передается подготовленный кадр на блок модели расстановки ключевых точек 8. Данные от блока модели расстановки ключевых точек 8 передаются на блок тригонометрии 9 для сегментации. После сегментации данные с блока тригонометрии 9 передаются на блок изменения контрастности изображения 10 с последующей передачей на блок векторной модели 11. После обработки полученной информации на выходе блока векторной модели 11 ключевые точки глаз передаются в блок вычисления углов направления взгляда оператора 12. Полученные данные передаются в блок тождественности 13, который с учетом данных из блока взаимодействия с РТУ 6 и данных в блоке хранения профилей состояний 14 устанавливает тождественность совокупности входных данных одному из сохраненных профилей оператора путем голосования. В случае, если голосование установило явное соответствие состояния оператора РТУ всем параметрам определенного профиля состояния для данного состояния РТУ с использованием блока выдачи реакции 15 воспроизводится реакция, определенная описанием реакции в соответствующем профиле состояния в блоке хранения профилей состояний 14. В зависимости от типа данных, содержащихся в профиле состояния, блок выдачи реакции 15 может вывести предупреждение на дисплей оператора 16, выдать звуковое оповещение к подключенным динамикам 17, выдать команду необходимости остановки ленты рентгено-телевизионной установки на блок взаимодействия с модулем РТУ 6 с последующей передачей на блок остановки РТУ 18. Так же блок выдачи реакции 15 производит запись события в блок журналирования 19. В случае, если при использовании механизма идентификации и верификации лицо оператора не распознано в блоке 7, производится передача соответствующей информации на блок выдачи реакции 15.

Дополнительный блок - станция супервайзера 20 реализует централизованное удаленное управление настройками автоматизированного рабочего места контроля состояния, централизованное создание и изменение профилей состояний, централизованный сбор журналов и формирования отчетов, управление блоком идентификации и верификации 21, настройку таймеров работы идентифицированных и верифицированных пользователей. 

Дополнительный блок идентификации и верификации 21 реализует механизмы идентификации и верификации операторов рентгено-телевизионной установки. Получая входные данные - изображения от блока получения изображения 3, блок идентификации и верификации 21 выдает обработанные данные (результаты идентификации или верификации) в блок тождественности 13 как дополнительные данные для принятия решения и голосования. В зависимости от требований объекта эксплуатации, эталонная база данных блока идентификации и верификации 21 может располагаться на выделенном сервере, управление которым будет осуществляться с использованием станции супервайзера.

Совокупность использования блока идентификации и верификации совместно со станцией супервайзера позволяет автоматизировать контроль длительности работы операторов за рентгено-телевизионной установкой. Как известно, потеря бдительности операторов снижается спустя 15-20 минут непрерывной работы за РТУ. Спустя данное время оператор начинает совершать большее количество ошибок и пропускать большее количество опасных предметов. Таким образом, изобретение ведет подсчет длительности работы каждого оператора за любым РТУ на объекте эксплуатации. В случае, если оператор проработал более 15 минут (или больше установленного времени), доступ к рентгено-телевизионной установке может быть ограничен, после чего ему будет выведено сообщение о необходимости отдыха.

Система контроля операторов рентгено-телевизионных установок (РТУ), содержащая автоматизированное рабочее место контроля состояний (АРМКС) 1, соединенное с модулем взаимодействия с РТУ 5, камерой контроля состояния 2, сенсорным дисплеем 16, динамиками 17 и станцией супервайзера 20, при этом рабочее место оператора 1 включает в себя блок получения изображения 3, первый выход которого соединен с блоком идентификации и верификации 21, а второй выход - с входом блока определения лица оператора 7, первый выход которого соединен с входом блока модели расстановки ключевых точек 8, а второй - с первым входом блока выдачи реакции 15, выход блока модели расстановки ключевых точек 8, в свою очередь, соединен со входом блока тригонометрии 9, выход которого связан со входом блока изменения контрастности 10, выход блока изменения контрастности соединен со входом блока векторной модели 11, выход которого соединен со входом блока вычисления углов направления взгляда оператора 12, а выход блока вычисления углов направления взгляда 12 соединен с первым входом блока тождественности 13, второй вход блока тождественности 13 соединен с выходом блока хранения профилей состояния 14, третий вход – с выходом блока взаимодействия с модулем интеграции с РТУ 6, а четвертый вход – с выходом блока идентификации и верификации 2, выход блока тождественности 13 соединен со вторым входом блока выдачи реакции 15, при этом первый выход блока выдачи реакции 15 соединен с первым входом блока взаимодействия с модулем интеграции с РТУ 6, второй выход - со входом блока журналирования 19, третий выход соединен со входом сенсорного дисплея оператора 16 и динамиками 17;

при этом модуль интеграции с РТУ 5 включает блок сбора состояния РТУ 4, выход которого соединен со входом блока взаимодействия с модулем интеграции с РТУ 6, и блок остановки ленты РТУ 18, вход которой соединен с выходом модуля интеграции с РТУ 6;

при этом камера контроля состояния 2 связана с АРМКС 1 путем соединения выхода камеры контроля состояния 2 со входом блока получения изображения 3 АРМКС 1;

при этом станция супервайзера 20 связана с АРМКС 1 путем соединения входа—выхода станции супервайзера 20 с входом-выходом блока хранения профилей состояния 14, второй выход станции супервайзера 20 соединен со входом блока идентификации и верификации 21, а третий выход – со входом блока журналирования 19.