熱檢測和計算機視覺幫助緩解冠狀病毒大流行

冠狀病毒大流行迅速使世界各國的醫(yī)療保健基礎(chǔ)設(shè)施不堪重負。例如，在美國，最初發(fā)布的有缺陷的檢測試劑盒加劇了這種情況，隨后導(dǎo)致無法準確篩查潛在患者的疾病。

但是，也錯失了在入境口岸預(yù)先篩查潛在冠狀病毒攜帶者的機會。與其對毫無戒心的承運人調(diào)查他們最近的旅行情況，運輸安全管理局等當(dāng)局本可以從使用能夠檢測與 COVID-19 相關(guān)的癥狀（例如發(fā)燒和異常呼吸模式）的人工智能計算機視覺技術(shù)中受益匪淺。精確和實時。

工業(yè) GPU 計算機現(xiàn)在具有在邊緣執(zhí)行這些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的性能和可擴展性，可實現(xiàn)大規(guī)模的非接觸式篩查，這將有助于減輕冠狀病毒和其他潛在致命傳染病的傳播。

臺灣：疾病預(yù)防和緩解案例研究

盡管臺灣靠近冠狀病毒爆發(fā)的中心，該國遏制疾病傳播的能力歸功于 SARS 流行后采取的措施，其中包括在機場使用溫度監(jiān)測來篩查旅客是否發(fā)燒。

當(dāng)然，在這些高密度環(huán)境中使用機場或醫(yī)務(wù)人員對每位乘客進行物理測量即使不危險也是不現(xiàn)實的。首先，它將為乘客和醫(yī)護人員之間的傳染病指數(shù)傳播提供一個平臺，特別是考慮到防護性外科口罩和手套的短缺。其次，這將導(dǎo)致最近導(dǎo)致美國機場等待時間長達 7 小時的瓶頸。

相反，臺灣的主要機場使用高分辨率熱像儀和深度學(xué)習(xí)。一旦攝像機捕捉到乘客的紅外圖像，成像數(shù)據(jù)就會被傳遞到Premio VCO-6020-1050TI或VCO-6022C-2PWR工業(yè) GPU 計算機等系統(tǒng)。捕獲的像素隨后由片上 Intel? 或 NVIDIA? 圖形引擎處理，而多核 CPU 執(zhí)行計算機視覺算法。在某些情況下，可以部署面部識別算法，從而在問題發(fā)生之前將其阻止。

如圖1所示，CPU-GPU 架構(gòu)減少了執(zhí)行時間和熱量產(chǎn)生，并允許 Premio VCO-6020-1050TI 和 VCO-6022C-2PWR 平臺分別僅消耗 50 W 和 75 W。VCO-6022C-2PWR 可支持高達 RTX 2060 Super GPU 的圖形處理器，提供 2176 個 Nvidia CUDA 內(nèi)核，足以進行實時機器推理。

圖 1. 與單片計算架構(gòu)相比，異構(gòu) CPU-GPU 架構(gòu)減少了執(zhí)行時間、功耗和熱量產(chǎn)生，如此基于 OpenCL 的熱成像應(yīng)用程序中所描述的

這些系統(tǒng)的另一個關(guān)鍵考慮因素是快速內(nèi)存和存儲的可用性，它們允許不同的計算元素從圖像處理快速過渡到推理執(zhí)行，或者在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的各個層之間。在這里，高達 32 GB 的板載 DDR4 SO-DIMM 內(nèi)存以高達 2133 MHz 的速度運行，與其他可用內(nèi)存選項相比，它消耗的功率更少，同時仍以足夠快的速度傳輸數(shù)據(jù)以供系統(tǒng)實時執(zhí)行。

根據(jù)軟件堆棧和實施，基于 VCO-6020-1050TI 和 VCO-6022C-2PWR 等平臺的基于 AI 的溫度監(jiān)測解決方案能夠每分鐘對多達 200 個對象執(zhí)行熱推斷，同時準確檢測 99.1oF 的溫度或以上。

請記住，所有這些計算都是直接在邊緣執(zhí)行的，并且受益于堅固的工業(yè) GPU 計算機。

最大化發(fā)燒檢測數(shù)據(jù)的價值

在溫度監(jiān)測系統(tǒng)捕獲、處理和分析乘客成像數(shù)據(jù)后，必須以可用、有意義的方式將調(diào)查結(jié)果呈現(xiàn)給官員。這是 VCO-6020-1050TI 和 VCO-6022C-2PWR 等系統(tǒng)的異構(gòu)多核架構(gòu)的另一個優(yōu)勢，因為可以保留 CPU 內(nèi)核來執(zhí)行系統(tǒng)管理、控制和通信任務(wù)。

例如，兩個平臺都能夠通過 DVI-I、DisplayPort 或 HDMI 端口同時驅(qū)動多個獨立顯示器（6022C 上三個，6020 上六個）。這使官員能夠監(jiān)控主要計算機視覺應(yīng)用程序的結(jié)果并采取必要的措施，例如隔離疑似發(fā)燒的旅行者。

然而，在不久的將來，這些系統(tǒng)可以用來部署更大規(guī)模的智能健康和旅行計劃。兩個平臺上的以太網(wǎng)、USB 和串行通信選項允許將來自掃描的數(shù)據(jù)與來自其他系統(tǒng)的信息集成，例如自動護照控制 （APC） 機器。

在這種情況下，VCO-6020-1050TI 或 VCO-6022C-2PWR 可以同時驅(qū)動三到六個 APC 或全局輸入系統(tǒng)，同時對來自熱像儀的成像數(shù)據(jù)運行計算機視覺算法。然后，該系統(tǒng)可以將積極的發(fā)燒推斷與乘客旅行信息相關(guān)聯(lián)，以確定是否應(yīng)根據(jù)某人最近的目的地將其視為具有極高風(fēng)險。

如果部署需要更多處理、存儲或網(wǎng)絡(luò)功能，該平臺提供 mini PCIe 插槽、兩個 2.5“ HDD 托架和 PCI/PCIe 擴展（僅限 VCO-6022C-2PWR）。平臺支持 -25oC 至 +工作溫度范圍為 70oC；采用擠壓鋁材和重型金屬包裝；可通過正面 I/O 進行壁掛式和 DIN 導(dǎo)軌安裝。

而且，如果溫度監(jiān)控部署也需要能夠驅(qū)動攝像頭的解決方案，RCO-6020-1050TI 提供與其 VCO 系列同類產(chǎn)品相同的大部分功能，并且能夠驅(qū)動多達 8 個支持 PoE 的設(shè)備。

盡管在機場和臺灣以及全球其他地方進行的健康檢查取得了進展，但也有改進的余地。最近幾周，僅依賴熱成像數(shù)據(jù)的不太復(fù)雜的系統(tǒng)被批評為無法有效捕獲過境的冠狀病毒攜帶者，這就是為什么現(xiàn)在并將繼續(xù)更加強調(diào)將它們與邊緣人工智能相結(jié)合的原因。

同時，人工智能算法本身也在準確性、效率甚至模態(tài)上不斷進步。例如，中國研究人員和學(xué)者目前正在開發(fā)一種識別呼吸急促的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這是一種異常呼吸系統(tǒng)疾病，比單純的發(fā)燒更容易與 COVID-19 相關(guān)，目前準確率超過 95%。

實時異常呼吸模式分類系統(tǒng)能夠在多個對象上實時執(zhí)行。經(jīng)過進一步改進，它可以提供另一種準確、可擴展的方式來測試大量受試者。

無論算法如何，社會都需要大量能夠在邊緣執(zhí)行實時推理的高性能、低功耗平臺。由于缺乏冠狀病毒檢測試劑盒，出現(xiàn)了像“開車”檢測這樣的潛在解決方案，這一點變得更加明顯。

如今，此類解決方案可以迅速證明投資回報的合理性，并且比其他解決方案更快地使社會恢復(fù)正常。

審核編輯：郭婷