無人機(jī)航測搭載熱紅外遙感模塊

一、無人機(jī)航測搭載熱紅外遙感模塊

熱紅外傳感器是利用紅外探測器和光學(xué)成像物鏡，接受被測目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形，反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得熱紅外圖像，熱紅外圖像與物體表面的熱分布場相對應(yīng)，也就是熱紅外傳感器就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒峒t外圖像，熱紅外圖像上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。

D-TIRC100熱紅外遙感模塊采用美國FLIR的高靈敏度熱紅外傳感器，掛載在高性能的飛馬智能航測系統(tǒng)D200平臺上，結(jié)合“無人機(jī)管家-智航線”的智能航線設(shè)計(jì)和“無人機(jī)管家-智拼圖”熱紅外數(shù)據(jù)處理能力，可實(shí)現(xiàn)14bit熱紅外遙感影像數(shù)據(jù)的高效獲取、處理以及遙感應(yīng)用。

1、模塊參數(shù)

適用機(jī)型：D200s

傳感器型號：FLIR VUE Pro

傳感器尺寸：10.88*8.704 mm

像元尺寸：17μm

熱靈敏度：<50 mk@ f/1.0

有效像素：32萬像素（640*512）

鏡頭參數(shù)：13mm定焦

光譜范圍：7.5-13.5μm

探測器類型：焦平面陣列(FPA)，非制冷氧化釩（VOx）微測輻射熱計(jì)

數(shù)據(jù)采集幀率：9hz，14-bit影像采集

采集數(shù)據(jù)分辨率：20cm（13mm焦距，@150米高）

2、模塊功能

（1）無人機(jī)管家專業(yè)版軟件智航線支持熱紅外傳感器全自動的航線生成；規(guī)劃或?qū)雲(yún)^(qū)塊只需填寫所需分辨率及重疊度即可自動生成航線，還具備大區(qū)域自動分塊、斷點(diǎn)續(xù)飛等功能。

（2）D-TIRC100熱成像模塊在JPEG文件中保存了每個像素的輻射溫度數(shù)據(jù)，與FLIR分析工具兼容，可用于飛后數(shù)據(jù)分析和報告生成；

（3）無人機(jī)管家支持FLIR熱紅影像的畸變?nèi)コ?、影像增?qiáng)及RAW格式轉(zhuǎn)換為14bit單波段tif，滿足后期處理的需要，還可導(dǎo)入第三方軟件進(jìn)行處理。

（4）該熱外紅傳感器出廠前進(jìn)行了嚴(yán)格的熱輻射校正，可獲取準(zhǔn)確的熱輻射亮度值，為溫度反演提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（5）無人機(jī)管家支持熱紅外數(shù)據(jù)的一鍵式快速成圖，并可根據(jù)輻射模型，反演出高精度地表溫度圖。其操作簡單、便捷，還支持溫控點(diǎn)精度檢查。

3、模塊作業(yè)效率

二、D-TIRC100熱紅外遙感模塊特點(diǎn)

1、簡單易用，便攜可靠

基于D200多旋翼飛行平臺，不受起降場地限制，靈活性高，飛機(jī)組裝無需專門工具，可單人作業(yè)，攜帶方便；傳感器采用多路冗余設(shè)計(jì)，提供多重保障。

2、長航時、高效率、高可靠性

可實(shí)現(xiàn)單架次海平面懸停時間48min，按照熱紅外分辨率40cm作業(yè)時單架次作業(yè)面積可達(dá)2km2，D200通過多項(xiàng)部件級、全機(jī)級可靠性測試，保證產(chǎn)品安全性和可靠性。

3、獨(dú)特夜視功能

無人機(jī)航測搭載紅外熱像儀，具有真正的夜視功能，無需任何光照，白天夜間均可正常作業(yè)。并可穿透濃煙、霧霾等惡劣情況，可視距離達(dá)數(shù)公里。

4、一站式軟件解決方案

配合無人機(jī)管家專業(yè)版軟件，可實(shí)現(xiàn)從精準(zhǔn)三維航線規(guī)劃、三維實(shí)時飛行監(jiān)控、空三處理、溫度反演等全流程作業(yè)，實(shí)現(xiàn)熱紅外數(shù)據(jù)的多種成果輸出。

5、高精度溫度反演

E-TIRC100熱紅外遙感模塊測溫精度達(dá)到5%讀取值，反演絕對溫度的精度優(yōu)于2度。

6、全輻射熱數(shù)據(jù)搜集能力

FLIR Vue Pro為無人機(jī)應(yīng)用增加了全輻射熱數(shù)據(jù)搜集能力，可用于建筑及屋頂檢測，電網(wǎng)檢測，基礎(chǔ)分析，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，以及公共安全等行業(yè)領(lǐng)域。

三、D-TIRC100熱紅外遙感模塊案例

1、項(xiàng)目情況

隨著熱紅外技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)搭載紅外熱像儀的應(yīng)用也越來越廣泛，例如在環(huán)境污染方面，因污水溫度比河水溫度高，利用無人機(jī)搭載熱紅外測溫型熱像儀，結(jié)合實(shí)測點(diǎn)溫度，即可進(jìn)行溫度反演，從而得到整個區(qū)域的溫度圖，準(zhǔn)確獲取興趣點(diǎn)的溫度情況。為了了解D-TIRC100熱紅外遙感模塊的溫度獲取情況，飛馬進(jìn)行了紅外數(shù)據(jù)的獲取和處理測試。

2、技術(shù)路線

技術(shù)路線圖

3、數(shù)據(jù)獲取

在2019年4月12日，在飛馬機(jī)器人寶坻試驗(yàn)場利用D200搭載紅外相機(jī)獲取熱紅外數(shù)據(jù)，航線區(qū)域覆蓋靶場，航向重疊度80%，旁向重疊度60%，GSD16.9，該架次航線全程獲取照片數(shù)量745張。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取的同時，測量8組溫度點(diǎn)，每一個位置同時獲取位置坐標(biāo)、溫度值，溫度值獲取按照不少于3*3個GSD的大小范圍內(nèi)同時采集不少于5個溫度值，然后求平均值作為此地的溫度。

航線設(shè)計(jì)

測溫點(diǎn)分布情況

外業(yè)測溫方法

4、數(shù)據(jù)處理流程

數(shù)據(jù)處理過程利用無人機(jī)管家軟件熱紅外處理模塊完成，包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、raw格式轉(zhuǎn)換、建立工程、提交空三處理、熱紅外影像拼接及溫度反演等幾個環(huán)節(jié)。

raw格式轉(zhuǎn)換

建立工程

熱紅外影像生成

熱紅外影像成果

反演結(jié)果

5、反演結(jié)果精度

根據(jù)現(xiàn)場測點(diǎn)溫度與反演溫度結(jié)果進(jìn)行比對，中誤差為1.2434。

詳細(xì)結(jié)果如下：

反演精度表

四、總結(jié)

通過對D-TIRC100模塊的測試，其熱紅外溫度反演的精度非常高，具備遠(yuǎn)距離探測、非接觸式溫度測量的能力，可以應(yīng)用于建筑及屋頂檢測，電網(wǎng)檢測，基礎(chǔ)分析，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，以及公共安全等領(lǐng)域。