Warning: Undefined array key "bio" in /home/techwatch/domains/test.bits-chips.nl/public_html/wp-content/plugins/wpcodebox2/src/Runner/QueryRunner.php(126) : eval()'d code on line 13
Author:
Reading time: 6 minutes
In 2011 krijgt de Koninklijke Marine de beschikking over vier patrouilleschepen die zijn uitgerust met Gatekeepers van Thales. Deze opto-elektronische waakhonden maken gebruik van een batterij commerciële televisiecamera‘s en infraroodsensoren om de nabije omgeving van de vaartuigen in de gaten te houden. Voor de verwerking van de beelden hebben de Hengeloërs gekozen voor ’gewone‘ grafische kaarten van NVidia.
Eind vorig jaar heeft Thales Nederland zijn Gatekeeper-surveillancesysteem succesvol proefgedraaid in de haven van Rotterdam. De Hengelose poortwachter speurt zijn directe omgeving af met ogen die zijn opgebouwd uit commerciële HD-tv-camera‘s en infraroodsensoren. Elk oog kan zo‘n vijf kilometer ver kijken in een horizontale hoek van 120 graden. Het systeem naait de afzonderlijke blikvelden naadloos aaneen tot 360 graden rondzicht. De Koninklijke Marine gaat Gatekeepers installeren op vier nieuw te bouwen patrouilleschepen, die in 2011 klaar moeten zijn.
De deal met de zeemacht laat zien dat opto-elektronica weer helemaal terug is in de marinewereld. ’In het begin waren schepen alleen maar uitgerust met optronica‘, vertelt Pim van Wensveen, consultant bij Thales. ’Ten tijde van de Koude Oorlog verschoof de aandacht naar detectiesystemen voor de lange afstand, om raketten van ver aan te kunnen zien komen. De voorzieningen voor dichtbij verdwenen een beetje van de radar. De laatste jaren komen die weer terug. De meeste schade wordt namelijk niet langer veroorzaakt door raketten, maar door mijnen. Ook zien we steeds meer aanvallen vanuit kleine bootjes.‘
Zeker bij grote schepen is er heel wat mankracht nodig om de uitkijkposten rond de klok te bezetten. Systemen zoals Gatekeeper maken het mogelijk om deze wacht gedeeltelijk te automatiseren. ’In de 360 graden beelden van de surveillance detecteren we automatisch de objecten‘, beschrijft Van Wensveen het verwerkingstraject. ’Bij de interessante doelen genereren we alarmen om ze vervolgens – weer geheel automatisch – te tracken. Ook biedt het systeem ondersteuning bij het classificeren van de objecten. Ten slotte slaan we het beeldmateriaal op in een gedistribueerde database.‘
NVidia
Een Gatekeeper-systeem bestaat uit meerdere sensorkoppen met 120 graden blikveld. De uitvoering voor de nieuwe patrouilleschepen van de Koninklijke Marine heeft er vier: een op elke hoek van de geïntegreerde mast (zie kader). In een kop zitten drie tv-camera‘s achter normaal glas en evenzoveel infraroodsensoren achter speciale germanium vensters, omdat gewoon glas veel van de IR-golflengtes tegenhoudt. Van Wensveen: ’We gebruiken commerciële opnameapparaten, zoals de procesindustrie die bijvoorbeeld toepast voor kwaliteitscontrole.‘
De tv-camera‘s hebben elk een resolutie van 3600 bij 2400 pixels. Daarmee leveren de twaalf exemplaren per Gatekeeper-systeem van de marine samen ruim veertigduizend beeldpunten in de breedte. Om die allemaal weer te geven, zouden we meer dan twintig HD-televisies van 1920 bij 480 pixels naast elkaar moeten zetten. Willen we het ruwe beeld bovendien op volledige hoogte kunnen bekijken, dan hebben we maar liefst vijf rijen tv‘s boven elkaar nodig. In totaal kan één Gatekeeper dus zeker honderd schermen vullen. ’De nieuwe patrouilleschepen moeten het echter doen met vier displays naast elkaar‘, aldus Van Wensveen. ’Dat betekent dat we met een factor vijf moeten indikken in de breedte en de hoogte.‘
De gebruikte infraroodsensoren pikken golflengtes op van 8 tot 12 micrometer en hebben een oplossend vermogen van 320 bij 240 beeldpunten. ’Dat is inderdaad weinig‘, erkent Van Wensveen, ’maar samen met de hogeresolutieplaatjes uit de tv-camera‘s is dat voor ons voldoende.‘ Verder is de infraroodapparatuur ongekoeld, waardoor het systeem meer last heeft van thermische ruis. ’Gekoelde camera‘s zijn duur en vergen veel onderhoud. De ruis die bij de ongekoelde exemplaren ontstaat, kunnen we eruit filteren, zodat de kwaliteit in de buurt komt van de gekoelde varianten. Daarbij ruilen we verversingsfrequentie in tegen beeldkwaliteit.‘
De tv- en IR-sensoren in de koppen van de Gatekeeper schieten vijftig plaatjes per seconde. Deze sturen ze via een Gigabit Ethernet-interface naar een batterij grafische kaarten. ’Dat zijn geen processorborden met dure chips‘, verduidelijkt Van Wensveen, ’maar standaard NVidia-GPU‘s uit de pc-wereld.‘ De videokaarten maken het materiaal klaar voor opslag in de centrale gedistribueerde database, onder meer door de thermische ruis te verwijderen en de plaatjes te coderen. Deze bewerkingsstappen verlagen de beeldfrequentie van de oorspronkelijke 50 Hz naar de 15 Hz waarmee de gegevens uiteindelijk de database ingaan.
Splice
De centrale database vormt de ruggengraat van de beeldverwerking. Vijftien keer per seconde slaan de grafische kaarten er de behandelde sensordata in op. Het resultaat is een reeks snapshots van de omgeving, waarmee de ontwikkelingen door de tijd heen zijn te volgen. Na twee minuten gooit het systeem het oudste plaatje eruit om het desgewenst als eenvoudigere afbeelding te bewaren op een harde schijf. ’In de database kunnen we als het ware twee minuten teruggaan in de tijd‘, aldus Van Wensveen.
Andere onderdelen kunnen de snapshots ophalen voor verdere verwerking. Zo is er een detectiemodule, die de plaatjes analyseert en de objecten eruit destilleert. Een trackmodule speurt in achtereenvolgende kiekjes naar bewegende doelen en construeert daar de gevolgde paden bij. Vervolgens signaleert een identificatiemodule de interessante objecten en helpt een classificatiemodule om deze in te delen in categorieën, bijvoorbeeld vaartuigtypen. Daarbij legt het systeem een koppeling met de informatie die de schepen zelf verzenden via het Automatic Identification System (AIS). Ook is het mogelijk om de output van verschillende bronnen te combineren tot een nieuwe sensor. Al deze resultaten gaan weer terug de databank in.
De vergaarbak gebruikt een realtime publish/subscribe-architectuur. Deze middleware treedt op als tussenpersoon bij alle communicatie binnen een softwaresysteem. Componenten doen hun werk onafhankelijk van elkaar en geven hun resultaten alleen door aan deze intermediair, die voor de distributie en desgewenst voor fouttolerante opslag zorgt. Andere onderdelen kunnen de data verkrijgen door zich aan te melden bij de bijbehorende dienst. De middleware bezorgt de gegevens dan bij de componenten die daar een abonnement op hebben. Deze Splice-technologie zag het levenslicht bij Hollandse Signaalapparaten, de voorloper van Thales. Inmiddels hebben de Hengeloërs de ontwikkeling ondergebracht bij Prismtech, dat de middleware als Opensplice in de markt zet.
De brug en de commandocentrale krijgen de gegevens uit de database realtime voorgeschoteld. HD-televisies tonen het ingedikte panoramabeeld van de omgeving, met daarop aangegeven de (automatisch gedetecteerde) objecten. Vervolgens kunnen de operators de interessante doelen selecteren, waarna het systeem daarop inzoomt. Deze uitsneden hebben de best beschikbare kwaliteit. Via een schuif op het scherm gaat de weergave naadloos over van infrarood- naar tv-beeld en vice versa.
Het beeldverwerkingsplatform kan de database-output ook bijna realtime aanbieden in de vorm van een webcast. Dan distribueert het de gegevens als een stroom van JPegjes naar een losse monitor of een PDA. ’Deze uitvoer is compatibel met standaard televisie‘, stelt Van Wensveen. ’In principe kun je er een gewone tv op aansluiten. Een joystick eraan en je kunt het systeem besturen.‘
