17 de abril de 2017

MONITOREO DE INCENDIOS FORESTALES

Por MARCOS ZÚÑIGA
Director del Proyecto y académico del Departamento de Electrónica
Universidad Técnica Federico Santa María

Proyecto contempla la implementación de una flota de drones colaborativos con sistema de visión multimodal, para la vigilancia preventiva y automatizada de incendios forestales.

Con el objetivo de mejorar la productividad de análisis en la toma de decisiones frente a la emergencia de incendios forestales y con el fin de reducir los impactos medioambientales, sociales y económicos asociados, es que un equipo del Departamento de Electrónica y Diseño de Productos de la Universidad Técnica Federico Santa María actualmente está trabajando en un sistema automatizado de drones colaborativos con capacidades de localización y seguimiento del fuego en caso de catástrofe.

La investigación, denominada “Sistema de Drones colaborativos y visión multimodal para el monitoreo automatizado de incendios forestales”, pretende utilizar drones que sean capaces de detectar automáticamente la posición del fuego en las imágenes capturadas en tiempo real, también ejecutar algoritmos para la caracterización de la catástrofe con modelos en 3D, y primeramente integrar y visualizar esta información a través de un software que apoye en la toma de decisiones durante la catástrofe para, posteriormente, incorporar esta información para mejorar el desempeño de los modelos de propagación del software Wild-Fire Analyst, otorgado por la Corporación Nacional Forestal (CONAF), el que permite simular la evolución de incendios a gran escala (análisis, predicción, topografía y combustible afectado).

De esta manera, y considerando la escasa investigación que hasta el momento existe frente al monitoreo de incendios forestales a gran escala, es que este proyecto trabaja actualmente en la construcción de un prototipo funcional de vigilancia de incendios ubicado en drones, los que serán capaces de entregar a los operadores información integrada pertinente en tiempo real para la distribución adecuada de recursos para combatir incendios, además de contribuir en auto-calibración estéreo y extracción 3D en clasificaciones de fuego y humo.

Toda esta información, una vez adquirida, será procesada mediante el desarrollo de algoritmos avanzados para el monitoreo, navegación visual y captura de imágenes, con la finalidad de recoger estos datos. Para ello, se utilizará información de diversos sensores (IMU o GPS), a los que se integrarán mapas georreferenciados para su adecuada visualización.

Para la detección de fuego y humo, en tanto, se probará su precisión y rendimiento mediante un diseño experimental a través de conjuntos de datos previamente registrados de imágenes con diferentes tipos de presencia de humo, al igual que con los incendios. Para ello, se están desarrollando algoritmos para la metrología tridimensional aplicada a incendios forestales, potenciado con un sistema de visión capaz de detectar y segmentar el fuego.

Además, se pretende gestar diversas técnicas de autocalibración que permitirán la adecuada extracción de restricciones epipolares entre las cámaras cooperativas, las que serán utilizadas para estereovisión. De esta manera, este proyecto comprende varios aspectos innovadores, entre los que cuentan un nuevo sistema de visión multimodal, la propuesta de un primer sistema 3D autónomo y cooperativo basado en drones individuales, un sistema de visión estéreo multimodal con datos sensoriales, cámaras en modo de vuelo y sincronización de dos o más drones para estereovisión y 3D.

Es importante destacar también, que el uso de estos drones colaborativos se posicionaría como una solución altamente prometedora a la hora de evaluar su relación precio/rendimiento, convirtiéndose en una alternativa factible para la prevención de incendios. Además, este proyecto serviría como una manera de reforzar la labor en terreno que actualmente realiza el equipo de la CONAF y bomberos, a través de un sistema capaz de realizar un correcto control aéreo del terreno a inspeccionar.

Asimismo, este sistema podrá proporcionar información respecto de la ubicación del fuego, su comportamiento de propagación, una adecuada organización de los recursos y la vigilancia automática de terrenos en riesgo. Además, con la realización de esta investigación, las líneas de desarrollo aplicadas podrían extenderse a otros tipos de emergencias naturales como terremotos, inundaciones, erupciones volcánicas, entre otros, ya que la información proporcionada en tiempo real puede ser muy útil al momento de planificar, coordinar y operar la ayuda del personal de emergencia y sus equipos.

Cabe destacar, que este proyecto es actualmente acreedor de un Fondo Nacional de Fomento al Desarrollo Científico (FONDEF) y cuenta con la participación de personal especializado proveniente de la CONAF. Además, participa un equipo multidisciplinario integrado por el doctor Christopher Nikulin, como Director Alterno del proyecto y académico de Ingeniería en Diseño de Productos de la USM; y el doctor Moulay Akhloufi, como investigador del proyecto y académico de la Universidad de Moncton, Canadá.

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