一、無(wú)人機(jī)航測(cè)搭載熱紅外遙感模塊

  熱紅外傳感器是利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡，接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形，反映到紅外探測(cè)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(chǎng)相對(duì)應(yīng)，也就是熱紅外傳感器就是將物體發(fā)出的不可見(jiàn)紅外能量，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱紅外圖像，熱紅外圖像上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。

  D-TIRC100熱紅外遙感模塊采用美國(guó)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(cè)系統(tǒng)D200平臺(tái)上，結(jié)合“無(wú)人機(jī)管家-智航線”的智能航線設(shè)計(jì)和“無(wú)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(hào)：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(wàn)像素（640*512）

  鏡頭參數(shù)：13mm定焦

  光譜范圍：7.5-13.5μm

  探測(cè)器類型：焦平面陣列(FPA)，非制冷氧化釩（VOx）微測(cè)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(wú)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(dòng)的航線生成；規(guī)劃或?qū)雲(yún)^(qū)塊只需填寫(xiě)所需分辨率及重疊度即可自動(dòng)生成航線，還具備大區(qū)域自動(dòng)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(gè)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(bào)告生成；

  （3）無(wú)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(wú)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(jiǎn)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(jiǎn)單易用，便攜可靠

  基于D200多旋翼飛行平臺(tái)，不受起降場(chǎng)地限制，靈活性高，飛機(jī)組裝無(wú)需專門(mén)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(zhǎng)航時(shí)、高效率、高可靠性

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

  3、獨(dú)特夜視功能

  無(wú)人機(jī)航測(cè)搭載紅外熱像儀，具有真正的夜視功能，無(wú)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(wú)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(shí)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(cè)溫精度達(dá)到5%讀取值，反演絕對(duì)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(wú)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(cè)，電網(wǎng)檢測(cè)，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(wú)人機(jī)搭載紅外熱像儀的應(yīng)用也越來(lái)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(wú)人機(jī)搭載熱紅外測(cè)溫型熱像儀，結(jié)合實(shí)測(cè)點(diǎn)溫度，即可進(jìn)行溫度反演，從而得到整個(gè)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(cè)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(chǎng)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(chǎng)，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(shí)，測(cè)量8組溫度點(diǎn)，每一個(gè)位置同時(shí)獲取位置坐標(biāo)、溫度值，溫度值獲取按照不少于3*3個(gè)GSD的大小范圍內(nèi)同時(shí)采集不少于5個(gè)溫度值，然后求平均值作為此地的溫度。

航線設(shè)計(jì)

測(cè)溫點(diǎn)分布情況

  外業(yè)測(cè)溫方法

  4、數(shù)據(jù)處理流程

  數(shù)據(jù)處理過(guò)程利用無(wú)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(gè)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(chǎng)測(cè)點(diǎn)溫度與反演溫度結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，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(guò)對(duì)D-TIRC100模塊的測(cè)試，其熱紅外溫度反演的精度非常高，具備遠(yuǎn)距離探測(cè)、非接觸式溫度測(cè)量的能力，可以應(yīng)用于建筑及屋頂檢測(cè)，電網(wǎng)檢測(cè)，基礎(chǔ)分析，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，以及公共安全等領(lǐng)域。