Vägsidans bomber är luriga och effektiva mördare. De är lätta att tillverka och dölja, vilket gör det till ett vapen för uppror och terrorister över hela världen. Att hitta och inaktivera dessa dödliga enheter är mycket svårt. Elektrotekniker Dennis van de Wouw från Eindhoven tekniska universitet (TU/e) har, i nära samarbete med industrin och experter från det nederländska försvarsministeriet, utvecklat ett system för tidig varning i realtid. Vid montering på ett militärt fordon, den kan automatiskt upptäcka förekomsten av dessa bomber genom att registrera misstänkta förändringar i miljön. Han kommer att försvara sin doktorsavhandling den 11 december vid TU/e.

Vägkantbomber, eller så kallade improviserade explosiva enheter (IED), är ett allvarligt hot mot både trupper och civila i konfliktzoner. De tillverkas enkelt med vanliga hushållsartiklar, och, med instruktioner allmänt tillgängliga online, deras konstruktion kräver inte längre militär utbildning. På grund av deras höga inverkan (över 66% av koalitionsolyckorna i kriget i Afghanistan är ett resultat av IED), enkel konstruktion och relativ odetekterbarhet, de har blivit favoritvapnet för uppror och terrorister i konfliktzoner över hela världen.

För att minska skadorna under militära transporter, frekvent övervakning av högriskvägarna krävs. En effektiv övervakningsmetod är markbaserade patruller, som lokaliserar potentiella hot genom att söka efter misstänkta mönster i miljön. Detta är en mycket krävande uppgift, eftersom människor har svårt att koncentrera sig på en uppgift under en längre tid i en okänd miljö. Därför, uppstår ett akut behov av ett system som kan hjälpa militär personal att hitta potentiella hot under körning.

Vilken storlek som helst, form eller färg

Dennis van de Wouw och hans projektpartners utvecklade ett system för tidig varning i realtid för IED som är monterat på ett fordon. Detta system kan automatiskt upptäcka okända objekt och misstänkta förändringar i miljön. Automatiserad detektion av sådana okända objekt är mycket svårt med konventionella detekteringstekniker, eftersom det helt enkelt inte är känt hur IED ser ut. Den kan ha vilken storlek som helst, form och färg.

Istället, de utgår från antagandet att det att placera en IED orsakar subtila förändringar i miljön, som att gräva spår eller nyligen uppträdda föremål, som triggers som används av uppror och terrorister för att detonera IED. Därför, Van de Wouw utrustade ett militärt fordon med ett intelligent videosystem som automatiskt kan hitta misstänkta förändringar i miljön under körning. Detta system består av en stereokamera (en kamera med två objektiv som genererar 3D-bilder), ett GPS -positioneringssystem och en bildanalysplattform.

Systemet registrerar automatiskt miljön och jämför det med bilder som spelats in tidigare, till exempel under en tidigare klareringsoperation (se exemplet ovan). Alla förändringar analyseras sedan av systemet. Endast de ändringar som indikerar den möjliga förekomsten av en IED presenteras för den militära operatören via ett interaktivt grafiskt användargränssnitt. "Detta gör det möjligt för en militär operatör att vidta lämpliga åtgärder, som att stanna i tid för ytterligare inspektion av det potentiella hotet, eller för att helt undvika det, säger Van de Wouw.

Utmaning

Hans främsta utmaning var att utforma ett system som kunde jämföra historiska och levande bilder av miljön. Detta är inte trivialt:synpunkterna på inspelningarna kan skilja sig åt, liksom väderförhållanden och tid på dygnet, skapa förvirrande förändringar i perspektiv och belysning. Med stereokameror, avancerad 3D-modellering och automatiserad bildanalys, Van de Wouw kunde skapa ett robust system som framgångsrikt kan upptäcka misstänkta förändringar i miljön. Dessutom, han genomförde första undersökande experiment med artificiell intelligens, som visar lovande detekteringsförmåga även under svåra ljusförhållanden.

Det utvecklade systemet har framgångsrikt demonstrerats för det nederländska försvarsministeriet, visar dess detekteringsförmåga på en militär terräng. Där, den kunde upptäcka alla "okända" testobjekt och ändringar med åtminstone medelkontrast. Ministeriet är därför mycket nöjd med Van de Wouw och hans partners arbete, särskilt med den hastighet med vilken det nya systemet behandlar varningssignalerna.

"Hotvarningen måste komma i tid, så att militärfordonet kan stanna på ett säkert avstånd från vägbomben. Detta belastar tidshanteringen för parallellbearbetningen mycket. Hittills ser alla resultat mycket lovande ut, "säger Silvester de Bruin, innovationsrådgivare vid ministeriet.

Enligt Van de Wouw, det nya systemet för tidig varning är ett av få funktionella system för att identifiera förändringar för att motverka IED, kan hitta små misstänkta förändringar i miljön i realtid. Han arbetar nu för ViNotion, en avknoppning av forskargruppen Video Coding and Architectures vid TU/e, där han vidareutvecklar denna teknik i nära samarbete med försvarsministeriet.