Bermbommen vormen een hardnekkig gevaar voor militaire konvooien. Aan de Technische Universiteit Eindhoven werkte promovendus Dennis van de Wouw aan een nieuw systeem op basis van twee camera’s, die foto’s maken van de omgeving en ze vergelijken met eerdere opnamen op dezelfde plaats. Ziet het systeem afwijkingen, dan krijgt een militair een seintje. Woensdag 11 december promoveert Van de Wouw op zijn systeem.
Bermbommen zijn het favoriete middel van terroristen om militairen aan te vallen. De improvised explosive devices (IED’s) zijn relatief gemakkelijk te maken; de bouwplannen staan op internet en de bestanddelen zijn vaak eenvoudig te krijgen. Ook zijn ze gemakkelijk te verbergen en erg effectief: het grootste deel van de slachtoffers onder militairen in Afghanistan zijn het gevolg van IED’s.
Om de kans op slachtoffers tijdens militaire transporten te verminderen, is een scherp toezicht nodig op routes met een hoog risico. De beste manier is momenteel om dit te doen met grondpatrouilles. Dit zijn speciaal getrainde militairen die potentiële bedreigingen proberen te lokaliseren door te zoeken naar verdachte patronen in de omgeving. Dit kan een kleine verandering in het landschap zijn (platgetrapt gras, sporen in de aarde), maar ook afwijkend gedrag van mensen.
Speciaal camerasysteem
Omdat dit een erg veeleisende taak is, is er dringend behoefte aan technologische ondersteuning. Met dat doel in gedachten ontwikkelde promovendus Dennis van de Wouw aan de Technische Universiteit Eindhoven (en in samenwerking met het ministerie van Defensie, ViNotion en TNO) een speciaal camerasysteem voor militaire voertuigen. Dat scant in realtime de omgeving af en waarschuwt vroegtijdig voor IED’s, ofwel bermbommen.
Het prototype van het systeem is gebouwd bovenop een testvoertuig van het leger; zie de foto hierboven. Hierop staat een stereocamera, ‘twee camera’s die - net als menselijke ogen - een beetje uit elkaar staan, maar wel in dezelfde richting kijken. Zo maken de camera’s stereobeelden en krijgen we een driedimensionaal beeld van de omgeving’, vertelt Van de Wouw.
Beelden vergelijken
Bij gebruik in de praktijk verkent dit patrouillevoertuig een route en brengt de omgeving in beeld. De stereocamera maakt om de meter beelden van de omgeving en een computer aan boord vergelijkt die in realtime met oude beelden van steeds exact dezelfde plek.
Het vergelijken van de digitale beelden gebeurt op verschillende niveaus, vertelt Van de Wouw. In de eerste plaats worden de kleuren op de nieuwe en de oude foto vergeleken. Zit daar op een bepaalde plek een afwijking in, dan kan dat al wijzen op een bermbom. ‘Maar ons systeem gaat ook dieper. Het scheidt ook de kleuren van de intensiteit van een beeld en laat daar een analyse op los. Dat geeft een betere gevoeligheid.’
Ook behandelt de software lichte en donkere gebieden op de foto’s verschillend. En ten slotte past de software een aantal logische regels toe. Een voorbeeld daarvan: is een verandering in de beelden groot genoeg? Want als ergens een vierkante centimeter veranderd lijkt, is dat te klein om redelijkerwijs te kunnen duiden op een explosief.
Midden: een eerder vastgelegd beeld.
Onder: Resultaten van het op AI gebaseerde detectiesysteem, waarbij figuren a en b met elkaar vergeleken worden.
Afwijking
Op het moment dat het systeem een afwijking in de omgeving waarneemt, wordt dit via een interactieve grafische gebruikersinterface aan de militaire operator getoond. ‘Hierdoor kan een militair de juiste actie ondernemen, zoals tijdig stoppen voor verdere inspectie van de potentiële dreiging, of deze helemaal vermijden’, aldus Van de Wouw.
Het geautomatiseerde systeem is niet bedoeld om menselijke inspecties te gaan vervangen, benadrukt Van de Wouw. ‘We willen de militairen een extra stuk gereedschap geven waarmee zijn of haar werk eenvoudiger wordt.’
Precisiewerk
De computer is nu eenmaal beter in precisiewerk. Van de Wouw: ‘Neem bijvoorbeeld een vuilnisbak op kantoor. Als jij morgen terugkomt en die bak is 5 centimeter verschoven, dan zal je dat vermoedelijk niet zien; mensen kijken vooral naar de grote lijn. Maar een computer detecteert dat feilloos.’
Het systeem van Van de Wouw kan veranderingen in het landschap ter grootte van 10 x 20 x 10 centimeter detecteren. In de praktijk kan het gaan om een rijspoor in de zandweg dat er gisteren nog niet was. Of een kleurverandering in de aarde van de berm, wat kan komen doordat iemand er iets begraven heeft en er meer vochtige grond boven is gekomen.
‘Ook werken terroristen vaak met een marker, een klein voorwerp dat ze vlakbij het explosief plaatsen. Als het militaire konvooi daar langsrijdt, ziet de terrorist van afstand dat hij de bom tot ontploffing moet brengen’, weet Van de Wouw. Als het lukt om dergelijke markers te herkennen, dan kan dat mensenlevens redden.
Getest
Het door Van de Wouw en collega’s ontwikkelde systeem is met succes getest op militair terrein van het ministerie van Defensie. Daar bleek het in staat om alle testobjecten en veranderingen te detecteren met minimaal een middelgroot contrast.
Het ministerie van Defensie is blij met de resultaten, vooral met de snelheid waarmee het systeem de waarschuwingssignalen verwerkt. ‘De waarschuwing moet op tijd komen, zodat het militaire voertuig op een veilige afstand van de bermbom kan stoppen’, zegt een woordvoerder van Defensie.
Geen echte intelligentie
Tegelijk tempert Van de Wouw de verwachtingen een beetje: ‘Echte intelligentie heeft het gedemonstreerde systeem nog niet. Neem bijvoorbeeld een berg droge boomblaadjes die over de weg dwarrelen. Ieder mens weet dat dit blaadjes zijn en dat je je er niet druk over moet maken. Dat snapt ons systeem nog niet, en daarom werken we aan meer intelligentie. Onze eerste experimenten met AI (kunstmatige intelligentie) laten zien dat het systeem hier in de toekomst wel onderscheid tussen kan maken.’
Van de Wouw zet, samen met Defensie, zijn werk aan het detectiesysteem voort bij het bedrijf ViNotion, dat is voortgekomen uit de TU Eindhoven. De computer aan boord van het patrouillevoertuig is nog aan de grote kant, en een vervolgproject richt zich dan ook in de eerste plaats op het compacter maken van deze computer. Met behoud (of zelfs verbetering) van de prestaties van het systeem uiteraard.
Openingsfoto: Militair konvooi dat van Kandahar naar Kabul (Afghanistan) reist, tijdens de operatie Enduring Freedom in 2003. Foto dient ter illustratie; de getoonde militairen hebben niets met het onderzoek te maken. Foto Wikimedia / publiek domein
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.