Imágenes y detección térmica: seguridad 24 horas

Todos sabemos, por el cine de acción o las noticias bélicas, cómo son las imágenes térmicas. Se trata de una tecnología que en los últimos años ha saltado del cine y del uso militar a muchos otros campos, desde la medicina o el deporte a la industria, pasando por la cartografía, la meteorología y, cómo no, la seguridad. Las aplicaciones en nuestro sector son múltiples, pues la termografía es útil para un amplio abanico de situaciones tanto en el control de intrusiones como en la seguridad contra incendios y el control automático de procesos industriales.

Las cámaras térmicas proporcionan vigilancia efectiva durante las 24 horas, con independencia de las condiciones atmosféricas (son efectivas también con niebla, polvo, lluvia, etc.), reducen el impacto de las falsas alarmas y además pueden suponer un medio menos agresivo para los derechos de las personas que entren en el radio de acción del sistema.

Pero, ¿cómo funciona esta tecnología? ¿Por qué decimos que tiene tantas ventajas respecto a los sistemas de detección basados en la luz visible?

La radiación infrarroja: nada puede esconderse

El espectro electromagnético es un arco de radiaciones con diferentes longitudes de onda, de las cuales sólo unas pocas corresponden a la luz visible.

La luz visible: principio de reflexión

La luz visible la componen radiaciones con una longitud de onda media, es apreciable por el ojo humano y por las tecnologías basadas en la captación de imágenes visuales dentro de ese espectro (fotografía y vídeo).

El principio en el que se basan las tecnologías de captación de la imagen visual es el de la reflexión de la luz: los cuerpos absorben determinadas longitudes de onda del espectro visible y reflejan las restantes, provocando la percepción de los colores. Así, un objeto blanco es aquel que refleja toda la luz visible, mientras que un objeto negro absorbe toda la luz visible y no refleja ninguna. El objeto rojo, por ejemplo, será el que absorba los otros seis colores del arcoiris y refleje únicamente el rojo.

Este es el motivo por el que, si no hay una fuente emisora de luz (sea natural o artificial), no se aprecian los colores. Los cuerpos no tienen color por sí mismos, sino sólo como efecto de la reflexión de la luz. La tecnología basada en el espectro de la luz visible no funciona en ausencia de luz, o en condiciones de poca visibilidad.

La radiación infrarroja: principio de emisión

A diferencia de lo que ocurre con la luz visible, la radiación infrarroja no sólo es absorbida y reflejada, sino que, sobre todo, es emitida por los cuerpos. Todos los cuerpos con temperatura superior al cero absoluto, es decir, el 0° Kelvin (-273 °C o -459 °F) emiten radiación infrarroja. Incluso objetos fríos como el hielo emiten este tipo de radiación, en la medida en que su temperatura no llega a ser tan baja como el cero absoluto.

Puesto que los cuerpos por sí mismos son una fuente de radiación, la generación de imágenes a partir de esta radiación no depende de influencias externas a los propios objetos captados por la cámara. En consecuencia, la tecnología termográfica simplemente capta los umbrales de radiación emitida y genera una imagen que llega a ser muy precisa en los equipos más sensibles.

Cierto es que, como además de absorber y emitir, también los cuerpos reflejan radiación infrarroja (un espejo, por ejemplo, que refleja la luz solar, también refleja la radiación infrarroja, sin perjuicio de la que emite por sí mismo), hay que escoger las cámaras con las especificaciones adecuadas a los entornos que necesitamos vigilar, pues en caso de que nos encontremos, v.gr., en un entorno industrial con mucha superficie reflectante, las lecturas pueden distorsionarse si el calibrado no es el óptimo.

En estas imágenes proporcionadas por Axis, se puede advertir la diferencia entre las limitaciones de la cámara de imágenes visuales (columna de la derecha) y las imágenes captadas con cámara térmica (columna de la izquierda). Los círculos verdes marcan la ubicación de la persona en cada imagen. Se aprecia con claridad en las generadas por la cámara térmica, mientras que la cámara de imagen visual no puede captar la presencia de un ser humano en la zona umbría ni entre el fondo neblinoso.

Conceptos a tener en cuenta

Además de lo que acabamos de ver en relación con el espectro electromagnético y el principio de emisión, conviene atender también a ciertos aspectos a la hora de escoger las cámaras térmicas que necesitamos para proteger nuestra instalación o controlar un proceso industrial.

Paletas de color y paletas isotermales

Estamos habituados a una imagen térmica de colores vivos, pero las imágenes que generan las cámaras no son de color, sino que trabajan en un amplio rango de grises que van del blanco al negro. El ojo humano capta mejor las diferencias con color, razón por la que actualmente la mayoría de los equipos incorporan unas paletas de color digitales.

Dentro de estas paletas, destacan las llamadas paletas isotermales, que permiten un cierto rango de ajuste personalizado. Las paletas isotermales están fijadas con unos límites, pero es posible ajustar las temperaturas para los diferentes rangos de color, de manera que si se alcanza una temperatura considerada como crítica, destaque en la imagen y llame la atención del vigilante. El uso de esta paleta es sobre todo industrial, para aquellas instalaciones en las que se precisa llevar un control de las temperaturas de los equipos, y proceder a ejecutar los correspondientes protocolos de emergencia cuando estas sufren variaciones peligrosas.

En la secuencia gráfica proporcionada por Axis, se aprecia de izquierda a derecha, la imagen captada por una cámara visual, la imagen captada por la cámara térmica y esta misma una vez aplicada la paleta de color.

Rango de detección y resolución

Para un sensor térmico, la diferencia de temperatura entre el objeto y el fondo tiene que ser al menos de 2oC. Se parte de la base de que la información de los sensores va a ser procesada por una persona, pero si es procesada por una aplicación algorítmica, hay diferencias entre el número de píxeles que se necesitan para realizar la operación. Todos los softwares de analítica necesitan trabajar con un determinado número de píxeles, pero varían de unos a otros. El número de píxeles será distinto, además, en función del nivel de concreción que se precisa: detección (reconocer que hay un objeto), reconocimiento (detectar qué tipo de objeto) o identificación (distinguir las características del objeto).

Por otra parte, hay que tener en cuenta el pixel pitch, o distancia que hay entre cada uno de los píxeles que conforman la imagen: cuanto más pequeño sea ese espacio, esa distancia entre píxeles, mayor será la resolución. Esto permite jugar con otros elementos de la cámara, como las lentes, ya que cuanto menor sea el espacio entre píxeles, también el tamaño del sensor se hace más pequeño y por tanto las ópticas (muy caras, pues están hechas de germanio), también pueden reducirse.

Sopa de siglas: AGC, NETD, NUC

Muchas tecnologías tienen prospectos y manuales plagados de siglas anglosajonas. Las cámaras térmicas no son una excepción. Vamos a intentar resumir algunas de ellas:

AGC (automatic gain control): Se trata de la incorporación de controles automáticos de ganancia, brillo, contraste y otras propiedades de la imagen, de modo que se puedan optimizar las imágenes resultantes.

NETD (noise equivalent temperature difference): Define los límites de “ruido”, o la temperatura mínima que se necesita para que un objeto se distinga de las interferencias térmicas que pueden confundir al sensor. Cuanto más pequeña sea esta tasa, más preciso será el sensor. De todos modos, es difícil comparar los valores de este parámetro, porque pueden haber sido calculados utilizando diferentes métodos, o en condiciones ambientales distintas.

NUC (non-uniform correction): Se trata de un algoritmo que corrige las potenciales variaciones no solicitadas en la medición, bien sean variaciones de fabricación en sensores (que provocan píxeles no uniformes para representar la información sobre la temperatura), ruidos provocados por cambios de la temperatura, o diferencias en la generación de imágenes. El NUC trata de corregir estas y otras imprecisiones de modo que la señal de salida se corresponda con la de entrada del modo más uniforme posible.

Analítica con las cámaras térmicas

En los tiempos que corren, para optimizar el funcionamiento de nuestros equipos de seguridad necesitamos integrarlo en sistemas de análisis de vídeo.  Las lentes reciben la radiación infrarroja y responden generando impulsos eléctricos, que se envían en forma de valores de temperatura a un procesador de señal de imagen que los convierte en datos de vídeo para su presentación en una pantalla. A partir de este principio, las posibilidades que ofrecen los sistemas de analítica son amplísimas.

En el caso de la protección perimetral, por ejemplo, la analítica de red proporciona un sistema completo de detección y alarma efectivo y permite gestionar la seguridad de las áreas protegidas y las emergencias que puedan producirse.

La analítica de red aplicada a las cámaras térmicas permite, por una parte, que ante determinado evento programado la cámara envíe una doble señal: al encargado de verificar la alarma (que con la imagen térmica se puede comprobar fácilmente) y al switch del equipo, que a su vez notificará y pondrá en marcha las cámaras de imagen, recibiéndose toda la información en el centro de control, que procederá a la identificación del intruso.

Protección de la intimidad y los datos personales

No queremos dar por finalizado este artículo sin referirnos a la relación entre las cámaras térmicas y la protección de la intimidad personal de quienes se puedan ver situados en el campo de acción de un equipo de estas características. En España, en tanto no se promulgue el esperado reglamento sobre videovigilancia, la normativa aplicable a las cámaras de seguridad viene dispersa en la normativa de seguridad privada y, sobre todo, en la Instrucción 1/2006, de 8 de noviembre, de la Agencia Española de Protección de Datos, sobre el tratamiento de datos personales con fines de vigilancia a través de sistemas de cámaras o videocámaras.

Esta normativa toma como referencia las cámaras de imágenes visuales, pero es aplicable a las instalaciones con cámaras térmicas en la medida en que «las referencias contenidas en esta Instrucción a videocámaras y cámaras se entenderán hechas también a cualquier medio técnico análogo y, en general, a cualquier sistema que permita los tratamientos previstos en la misma» (art.1.1 i.f.).

Conforme a esta instrucción (anclada en la Ley de Protección de Datos), la instalación de cámaras y sistemas de videovigilancia debe estar presidida por el principio de proporcionalidad, que la propia norma define en el artículo 4.2:

«Sólo se considerará admisible la instalación de cámaras o videocámaras cuando la finalidad de vigilancia no pueda obtenerse mediante otros medios que, sin exigir esfuerzos desproporcionados, resulten menos intrusivos para la intimidad de las personas y para su derecho a la protección de datos de carácter personal.»

Teniendo en cuenta que las cámaras térmicas permiten cumplir con la finalidad de vigilancia y prevención sin que las personas detectadas puedan ser identificadas (a diferencia de lo que ocurre con las imágenes visuales, que permiten la identificación del sujeto concreto por sus características físicas), en bastantes ocasiones podrán ser consideradas un medio menos intrusivo para la intimidad y la protección de datos de las personas.


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Departamento de Marketing – Diid.

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