СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ВЫЯВЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ В ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ СУБЪЕКТА Российский патент 2004 года по МПК H04N5/30 A61B5/04 G01C11/26 

Обострившаяся в конце XX века проблема международного терроризма сделала особо актуальным предотвращение актов террора. Совершенно очевидно, что предупреждение террористических актов потребует несравненно меньших усилий и затрат, чем ликвидация их последствий (зачастую необратимых). Эта задача весьма сложна, повышению вероятности ее успешного решения служит наше предлагаемое изобретение.

Наряду с многообразными средствами решения этой задачи большую роль могут сыграть методы, способы и системы, опирающиеся и реализующие психофизиологические приемы, основанные на оперативном мониторинге [6] психофизиологического состояния субъекта, подозреваемого и/или являющегося потенциальным террористом, в том числе камикадзе, готовым к самоубийству. Естественно, этот мониторинг должен осуществляться превентивно, до того как террористический акт уже произведен, но уже подготовлен. Такого рода психофизиологические методы и системы привлекают к себе пока еще сравнительно небольшое внимание, хотя их реализация требует небольших материальных затрат и труда, а сами системы просты в эксплуатации.

Прототипом заявляемого способа может служить “Неконтактный детектор лжи” [9], в основе которого лежит использование активного радиолокатора в 3-х сантиметровом диапазоне длин волн с целью анализа механических движений грудной клетки, вызванных дыханием, сердцебиением и другими физиологическими процессами.

В отличие от прототипа предлагаемый способ

1) имеет пассивный характер, что в принципе исключает какие-либо вредные воздействия на людей и окружающую среду;

2) функционирует в инфракрасном диапазоне, что резко повышает разрешающую способность;

3) анализирует биополе [1] субъекта, что позволяет использовать эксклюзивно новые параметры психофизиологического состояния субъекта;

4) открывает большие перспективы выделения полезного сигнала на фоне шумов, движения и от других источников.

Заявляемый способ основан на использовании биополя субъекта, подозреваемого в намерении совершить террористический акт. Под биополем понимается система полей различной природы, возникающих в процессе жизнедеятельности [2, 3, 6, 7].

Принцип реализации заявляемого способа основан на ожидаемой теоретически и на тысячах экспериментов подтвержденной критичной зависимости параметров биополя от психофизиологического состояния (ПФС) человека [4, 5]. Практическое использование заявляемого способа возможно в многочисленных различных вариантах. В частности, в аэропортах его удобно комплексировать, например, с любой системой досмотра при выходе на посадку в самолет.

Не может вызывать сомнений, что намерение осуществить террористический акт и тем более непосредственная подготовка к нему вызывают у абсолютного большинства исполнителей огромное эмоциональное напряжение. Это напряжение отражается на всех показателях ПФС субъекта-исполнителя теракта, в том числе и на характеристиках его биополя.

Заявляемый способ реализуется в системе, состоящей из двух непрерывно взаимодействующих посредством обратной связи подсистем: телевизионного сопровождения и биополевого анализа. Функциональная схема системы, реализующей заявляемый способ, представлена на фиг.1.

Задача подсистемы телевизионного сопровождения - непрерывное дистанционное наблюдение за потоком людей и за выделенным системой конкретным подозрительным субъектом по параметрам динамики его биополя во времени. Назначение этой подсистемы - сформировать сигнал по создаваемому наблюдаемому телевизионным устройством изображению головы (лица) человека по характерным параметрам создаваемого лицом излучения (биополя), передать сигнал на вход подсистемы биополевого анализа с целью его дальнейшей обработки и обеспечить автосопровождение наблюдаемого выделенного субъекта при его передвижениях.

С этой целью описываемая далее подсистема телевизионного сопровождения в зависимости от условий наблюдения и масштаба наблюдаемых объектов создает контрольную апертуру любыми известными в телевизионной технике методами (размер апертуры несколько больше изображения лиц наблюдаемых объектов), при помощи которой селектирует объекты наблюдения в видимом диапазоне и в дальнем инфракрасном диапазоне длин волн 8...14 мкм. При этом подсистема любыми известными методами

- запоминает изображение лица объекта;

- по команде от подсистемы биополевого анализа начинает автоматическое сопровождение объекта в наблюдаемом пространстве (одновременно запоминая изображения различных ракурсов лица сопровождаемого объекта и фиксируя траекторию перемещения сопровождаемого объекта в наблюдаемом пространстве);

- выводит на дисплей службы безопасности изображение лица сопровождаемого объекта и изображение наблюдаемого пространства с указанием местоположения этого объекта;

- создает твердую копию изображения лица сопровождаемого объекта (например, фас и профиль) и изображение наблюдаемого пространства с указанием местоположения этого объекта;

- делает распечатку изображения лица сопровождаемого объекта для использования службой безопасности;

- архивирует все оперативные материалы.

Пространство анализа и сопровождения и организация потока людей определяются службой безопасности конкретно для каждого варианта реализации предлагаемого способа.

На фиг.2 приведена схема телевизионной камеры. Она состоит из двухканального зеркально-линзового объектива, который включает в себя два сферических (или асферических) зеркала 1 и 2; плоского зеркала 3, отражающего волны видимого диапазона; плоского зеркала 4, отражающего волны дальнего инфракрасного диапазона (8...14 мкм); двух корригирующих компонентов: видимого диапазона 5 и дальнего инфракрасного диапазона 6; два преобразователя “лучистая энергия/видеосигнал” видимого диапазона 7 и дальнего инфракрасного диапазона 8. В состав преобразователей “лучистая энергия/видеосигнал” входят устройства обработки видеосигнала: преобразователь “лучистая энергия/видеосигнал” 7 представляет собой цветной телевизионный канал, имеющий на выходе цветной телевизионный сигнал в любом выбранном формате (например, RGB).

Совмещенные в пространстве телевизионные изображения (изображение в натуральных или условных (в цветовых кодах) цветах и изображение в дальнем инфракрасном диапазоне) с выхода двухканальной телевизионной камеры подвергаются обработке известными в телевидении методами, в результате которой на основании анализа изображения в видимом диапазоне формируется апертура. Выделенные этой апертурой изображения (в дальнем инфракрасном диапазоне) наблюдаемых лиц последовательно во времени поступают в подсистему биополевого анализа. Если результат этого анализа дает основание для подозрения в террористических намерениях, спецвычислителем (фиг.1) вырабатывается сигнал управления, который по цепи обратной связи поступает на подсистему телевизионного сопровождения, которая, используя известные методы автосопровождения целей, начинает сопровождение выделенного человека по всему анализируемому подсистемой пространству. Одновременно осуществляются все другие операции, отраженные в функциональной схеме (фиг.1).

Работа подсистемы биополевого анализа происходит под управлением спецвычислителя, который работает по следующему алгоритму (фиг.3):

1. Аппроксимация сигнала - с целью формализации последующей его обработки и устранения избыточной информации;

2. Фильтрация - сглаживание сигнала с целью уменьшения влияния шумов;

3. Селекция - выделение объекта-источника биополя с целью формирования по цепи обратной связи команды на сопровождение объекта наблюдения подсистемой телевизионного сопровождения;

4. Дискретизация (согласно теоремам квантования) - процедура разбиения непрерывной области значений параметра сигнала биополя на конечное число интервалов с целью сокращения числа необходимых отсчетов значений параметра сигнала биополя;

5. Разделение компонент сигнала биополя, создаваемого лицом выделенного человека (например, разделение по частотному спектру) с целью выделения информативных компонент сигнала биополя (например, частотной компоненты);

6. Определение параметров динамики сигнала - импульсивности и дисперсивности, описываемых ниже;

7. Сопоставление полученных значений параметров сигнала биополя с параметрами, соответствующими нормальному (“норма”) состоянию биополя человека, с целью установления их идентичности или различия. Номинальные значения сигнала биополя, соответствующие “норме”, могут быть получены либо непосредственно в результате статистической обработки текущего мониторинга биополя других людей, либо из банка ранее накопленных данных;

8. В случае, если параметры полученного сигнала биополя наблюдаемого субъекта отличаются от параметров “номинальных” (соответствующих “норме”), генерация сигнала управления в цепь обратной связи для сопровождения субъекта подсистемой телевизионного сопровождения и на исполнительное устройство, запускающее устройство сигнализации о тревоге и одновременно устройство документирования.

В случае выдачи устройством сигнализации сигнала тревоги подозрительный субъект задерживается службой безопасности и направляется для более глубокого ознакомления с ним в пункт мониторинга, где на основании данных устройства документирования оформляются необходимые документы (протоколы и др.).

Одновременно службой безопасности принимается решение о необходимости (или ненужности) дополнительных факторов воздействия на субъекта с целью выявления дополнительных нюансов его биополя, способствующих подтверждению или исключению возникших подозрений в отношении наблюдаемого субъекта.

Обе подсистемы - телевизионного сопровождения и биополевого анализа - охвачены контурами прямой и обратной связей (фиг.1) и обмениваются информацией, посредством которой обеспечивается взаимодействие двух подсистем между собой. Прямая связь - передача сигнала с выхода подсистемы телевизионного сопровождения на вход спецвычислителя, обратная связь - передача сигнала с выхода генератора сигналов управления на специальный вход подсистемы телевизионного сопровождения. Целью взаимодействия является выбор субъекта и его сопровождение в течение всего времени наблюдения. Обе эти операции могут осуществляться любым оптическим, электронным, механическим или ручным способом.

Выбор субъекта подозрения осуществляется непрерывно, в реальном времени, по результатам анализа его биополя на основании определения параметров динамики сигнала его биополя согласно вышеприведенному алгоритму.

Специфические функции, характеризующие биополевые процессы и их динамику и определяемые спецвычислителем, зависят от того, какой из множества параметров, характеризующих биополе, принять за репрезентативную характеристику. В качестве таковой в заявляемом способе предлагается принять количественные меры степени “изрезанности” сигнала биополя субъекта за все время его наблюдения - названные нами импульсивность и дисперсивность [8].

Импульсивность учитывает по существу низкочастотную составляющую сигнала биополя. Определение этого параметра предусматривает следующие шаги:

- нелинейная аппроксимация сигнала биополя (например, по семи точкам), осуществляемая по стандартным программам в спецвычислителе;

- фильтрация аппроксимированного сигнала биополя, осуществляемая по стандартным программам в спецвычислителе;

- определение уравнения линии тренда (например, второго порядка) отфильтрованного сигнала биополя с целью выделения его различных частотных компонент и расчет величины “коридора”, определяющего значимость наблюдаемых отсчетов сигнала (значимыми считаются лишь те значения сигнала, которые выходят за пределы границ “коридора”);

- подсчет числа n выбросов, выходящих за границы коридора, продолжительностью t_i свыше установленной t₀ и их суммарной продолжительности.

На основании этих величин рассчитывается импульсивность по формуле

t_i>t₀,

где Т - продолжительность сеанса, a t₀ - некоторое известное по результатам многочисленных экспериментов время, превышение которого считается значимым (аналогично определению значимости при превышении границ “коридора”).

Величина импульсивности, определенная за время сеанса, является интегральным параметром, характеризующим динамику биополя субъекта, отражающую его эмоциональное состояние [8].

Дисперсивность - параметр биополя, который учитывает среднечастотную составляющую сигнала биополя, отражающую реакцию организма на внешние обстановку и воздействия - например, на “атмосферу” аэропорта, вокзала, процедуру таможенного контроля и т.п.

Вычисляется дисперсивность по той же формуле и таким же путем, как и импульсивность, но при подстановке в нее данных, относящихся не к низко-, а к среднечастотной компоненте сигнала биополя.

В зависимости от конкретных условий и задач предлагаемый способ может использоваться в многообразных формах. Для определенности и наглядности в виде примера приведем организацию ее работы в одном из типичнейших случаев, где предотвращение террористического акта особенно актуально: контроль в аэропорту при посадке в самолет.

Система, реализующая предлагаемый способ, комплексируется, например, с системой типового аппаратурного досмотра багажа перед выходом на летное поле. Поток пассажиров цепочкой по одному проходит через турникет. Одновременно с контролем багажа и контролем каждого пассажира на наличие металлических предметов металлообнаружителем осуществляется бесконтактный контроль согласно предлагаемому биополевому способу (БПС). Система, реализующая этот способ, содержит телевизионное устройство, компьютер, устройство звуковой и/или световой сигнализации, печатающее устройство и соединительные кабели.

В процессе контроля согласно БПС в сигнале, формируемом на выходе телевизионного устройства (подсистемы телевизионного сопровождения - СТС), наблюдается изображение каждого из последовательно проходящих людей. Одновременно спецвычислитель подсистемы биополевого анализа (СБА) по цепи обратной связи выдает команду на автосопровождение СТС изображения именно того субъекта, который вызывает подозрение относительно его возможных угрожающих намерений.

В течение всего времени контроля СТС непрерывно выдает на вход СБА сигнал биополя, получаемый от выделенного субъекта, который также непрерывно в реальном времени обрабатывается СБА. По окончании наблюдения (в момент выхода пассажира из зоны контроля) в течение нескольких секунд СБА определяет характеристики динамики биополя пассажира (импульсивность, дисперсивность) и в зависимости от результатов их сопоставления с “нормой” либо не дает, либо дает (в случае аномального ПФС, т.е. выхода за пределы “нормы”) сигнал тревоги в пункт оперативного наблюдения (службу безопасности). Одновременно осуществляется документирование всего процесса биополевого контроля.

Дальнейшие действия осуществляются службой безопасности.

Величина “нормы” для биополя устанавливается и вводится в СБА заранее: либо на основании ранее накопленных документированных данных о характеристиках биополя, либо (если БПС используется впервые) - по результатам фиксации и документирования биополевого контроля пассажиров нескольких предыдущих рейсов.

Резюмируя вышесказанное, коротко можно сказать, что СТС формирует физический носитель информации (сигнал), а СБА функционально управляет как СТС, так и работой всей системы, реализующей заявляемый биополевой способ.

Использование именно биополя потенциального террориста с целью предотвращения террористического акта заявляемым способом дает такие преимущества, как

бесконтактный (на расстоянии) непрерывный (в реальном времени) мониторинг ПФС, что обеспечивается использованием телевизионной системы наблюдения с последующей обработкой сигнала исключительно в компьютере, не имеющем никакого отношения к наблюдаемому субъекту;

полная скрытность наблюдения благодаря возможности камуфлирования и маскировки объектов телевизионной системы;

достаточные чувствительность и разрешающая способность наблюдения и оценки ПФС, подтвержденные многочисленными экспериментами;

полная автоматизация всех процедур, обеспечиваемая алгоритмами и математическими программами осуществления всех процедур [8];

автоматическая и немедленная сигнализация в любой заданной форме об угрожающей ситуации, обеспечиваемая типовыми инженерно-техническими средствами;

автоматическое документирование процесса и результатов мониторинга в реальном времени, обеспечиваемое применением широко используемых средств вывода информации на печать;

автоматическое сопровождение перемещающегося субъекта в условиях наличия мешающих и маскирующих препятствий (других людей, предметов интерьера и т.п.), основанное на применении в телевизионной системе известных принципов, методов и технических решений в системах автосопровождения движущихся целей в условиях помех (например, таких как “моноимпульсные” системы, алгоритмы экстраполяции в условиях помех и многое другое);

простота эксплуатации, требующей лишь минимальной специальной подготовки персонала, что достигается тщательной отработкой всех технических вопросов, связанных с эксплуатацией, контролем работоспособности и ремонтом аппаратуры;

минимальные затраты на приобретение оборудования, его установку и эксплуатацию, достигаемые благодаря ориентации на использование отечественных комплектующих элементов и освоенных типовых технологий.

Промышленная применимость заявляемого способа не вызывает сомнений. Все ее элементы используют широко применяемые детали, узлы и устройства, используемые в радиопромышленности, в производстве и эксплуатации вычислительной техники.

Система, реализующая предлагаемый способ, может быть сформирована как вокруг универсального персонального компьютера и использоваться в стационарных условиях, так и на базе специализированного микропроцессора, что сделает ее более мобильной.

Все блоки системы, реализующей заявляемый способ, строятся на стандартных элементах и узлах, широко освоенных промышленностью.

Использованные источники информации

1. Большой энциклопедический словарь. Том I. - М., 1991. С.139.

2. Годик Э.Э., Гуляев Ю.В. Физические поля биологических объектов // Вестник Академии Наук СССР, 1983, №8, С.118-125.

3. Годик Э.Э., Гуляев Ю.В. Человек глазами радиофизики // Радиотехника, 1991, №8, С.51-62.

4. Демиденко В.Г. Использование ИК излучения человека для создания неконтактных человеко-машинных систем коррекции психофизиологического состояния / Дисс. ... канд. техн. наук. - Тула: Тульск. гос. ун-т, 1998. - 179 с.

5. Демиденко В.Г., Круглова Л.В. Использование биополя для диагностики психофизиологических состояний // Тезисы докладов 51-й научной сессии РНТОРЭС им. А.С.Попова, Часть П. - М., 1996. - С.67-68.

6. Коган И.М. Биополе: система мониторинга и управления психофизиологическим состоянием // ВИНИТИ РЖ 04А3, выпуск сводного тома, №11. - М., 1996, 96.11-04А3.202.

7. Коган И.М. Биоэкстрасенсорика. - М.: Изд. Дом Синергия, 2000. – 200 с.

8. Круглова Л.В. Создание алгоритмического и программного обеспечения бесконтактной системы коррекции психофизиологического состояния / Дисс. ... канд. техн. наук. - Тула: Тульск. гос. ун-т, 1999. - 121 с.

9. JEEE Aerospace and electronics systems magazine, August 2001. JSSN 0885-8985, V.16, №8. - Р.10-14.

Изобретение относится к средствам регистрации изменений в психофизиологическом состоянии субъектов и может быть использовано в системах мониторинга на объектах, на которых вероятность совершения террористических актов наиболее велика. Его применение позволяет получить технический результат в виде фиксации характеристик психофизиологического состояния субъекта, подозреваемого в намерении совершить теракт. Этот результат достигается благодаря тому, что выделяют субъекта из потока людей и обеспечивают наблюдение за ним, при этом формируют совмещенные в пространстве по углу зрения телевизионные изображения в видимом и дальнем инфракрасном диапазонах спектра, анализируют изображение в видимом диапазоне спектра, в результате чего вырабатывают измерительную апертуру, которой выделяют изображения лиц в дальнем инфракрасном диапазоне спектра, которые последовательно подвергают анализу, при поступлении результатов анализа, свидетельствующих об аномальном психофизиологическом состоянии человека, вырабатывают управляющий сигнал на систему телевизионного сопровождения и осуществляют телевизионное сопровождение выделенного субъекта. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ бесконтактного выявления изменений в психофизиологическом состоянии субъекта, отличающийся тем, что в результате этого выявления выделяют субъекта из потока людей и обеспечивают наблюдение за выделенным из потока людей субъектом при предварительном формировании изображения этого потока, при этом формируют совмещенные в пространстве по углу зрения телевизионные изображения в видимом и дальнем инфракрасном диапазонах спектра, анализируют изображение в видимом диапазоне спектра, в результате чего вырабатывают измерительную апертуру, которая несколько больше размеров лица человека, полученной апертурой последовательно выделяют изображения лиц в дальнем инфракрасном диапазоне спектра, которые последовательно подвергают анализу, заключающемуся в выделении информативных компонент сигнала интенсивности инфракрасного излучения и определении параметров динамики сигнала во времени - “импульсивности” и “дисперсивности”, которые характеризуют динамику инфракрасного излучения - изрезанность сигнала во времени - и используются для оценки психофизиологического состояния человека, при поступлении результатов анализа, свидетельствующих об аномальном психофизиологическом состоянии человека, вырабатывают управляющий сигнал на систему телевизионного сопровождения и осуществляют телевизионное сопровождение выделенного субъекта.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при оценке психофизиологического состояния по параметрам “импульсивности” и “дисперсивности” сравнивают указанные параметры наблюдаемого субъекта с типичными параметрами человека в норме.