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“御”Mavic 2行业双光版专为救援应灾团队提供低成本的空中热成像解决方案

来源:http://www.hgfx0088.com编辑:漫展网_互联网资讯_科技资讯 人气: 发布时间:2019-07-06
摘要:本文摘自《模型飞行》杂志2019年5月刊,先进飞行技术专栏作者Patrick Sherman。 作为大疆与全球最大的商业热成像制造商FLIR合作的最新成果,这款产品意味着用户能够以不到3000美元拥有一套无人机热成像系统。大疆御Mavic 2行业双光版(以下简称御双光版)以低

  本文摘自《模型飞行》杂志2019年5月刊,先进飞行技术专栏作者Patrick Sherman。

  作为大疆与全球最大的商业热成像制造商FLIR合作的最新成果,这款产品意味着用户能够以不到3000美元拥有一套无人机热成像系统。大疆“御”Mavic 2行业双光版(以下简称“御”双光版)以低价格、低门槛成为热成像技术的突破口。

  作为大疆和FLIR最新合作开发的产品,“御”Mavic 2行业双光版专为救援应灾团队提供低成本的空中热成像解决方案

  尽管如此,我们仍需确保花的每一分钱物有所值。“御”双光版的功能如何,局限又是什么?为了探究这些问题,我们需要和大疆另一套热成像解决方案经纬M200搭载禅思Zenmuse XT2云台进行对比。

  禅思XT2搭载FLIR Tau2机芯,分辨率为640 × 512。而“御”双光版搭载的是FLIR Lepton机芯,分辨率为160 × 120。两者的差别决定了两种云台适用不同的任务类型。

  让我们先来了解一下,为什么,热成像相机和可见光相机相比,分辨率这么低。虽然640 × 512比160 × 120高出不少,但这个水平在当今手机和无人机标配的3840 × 2160 4K相机面前,根本不值一提。

  想知道答案,我们需要重温高中物理知识。人眼之所以能分清红黄蓝绿紫,是因为这些颜色光波波长可以被视网膜的视锥细胞捕获。

  这两张照片是同一架“御”在不同分辨率下拍摄的热成像图。上面这张由搭载Lepton机芯的“御”双光版拍摄,分辨率为160 × 120。

  下面这张则是由搭载Tau2机芯的禅思XT2拍摄,分辨率为640 × 512。

  这些区别绝不是小事一桩,它们对成像系统的工作原理有着现实层面的影响。尤其对于热成像相机捕捉的红外光谱来说,其超长的波长必须用面积更大的单个像素才能捕获。

  单个像素面积扩大,意味着相同大小的传感器像素点更少。相同体积下的热成像和可见光相机,比如“御”双光版并排搭载的这两个,像素数量却是天差地别的。因此像“御”这种小型无人机,是不太可能搭载 “高”像素热成像相机的因为体积实在是太大了。

  究竟是购买一台“御”2行业双光版,还是开出近十倍的预算购买性能更强劲的经纬M200系列和禅思XT2套装?这完全取决于任务的性质。上文的对比照片可以看出,两款产品的成像质量有着本质区别。然而,没有人会因为单纯追求画质而花费上万美元购买一套产品。

  用户必须判断一款产品能否提供其需要的信息。为了帮助大家选择,可以参考一下信息:低像素的热成像相机可判断物体是否存在,而高像素的热成像相机可显示物体细节。

  比如说,你是一名救援人员,在大雪覆盖的公路上遇到一起车辆碰撞事故。车里空空如也,于是你推断司机和乘客可能被巨大的冲击力撞飞。鉴于有生还的可能,你必须迅速找到伤员,避免其因伤势过重或体温过低而死亡。

  一台低像素的热成像相机,比如“御”双光版,足以快速定位生还者;但除此之外,它无法提供任何信息。比如这个伤员身高多少,衣着特征是什么,等等。可是在这种情况下,这些信息无关紧要,唯一重要的是伤员的位置。

  相反地,假设你正在巡检一栋建筑物屋顶的空调机组的热交换器,需要分清同一个机械系统里的不同零件。对于这种任务来说,细节决定成败。如果整个机组在照片中糊成一团,你便无法获得需要的信息。

  当然,你可以选择拉近无人机和目标的距离。但这么做不仅增加安全风险,且可能导致视距外飞行,违反相关法律法规,更别提电磁干扰会影响飞机的操控、图传和遥控信号。

  记住,最好的无人机是可以随身携带,根据需求随时随地升空拍摄的无人机。“御”系列重量轻,便携性高,可以轻松塞进巡逻车的后备箱或消防车的驾驶室,随时听候差遣。而经纬M200体积大,携带不便,因此更适合提前规划好的行动。

  FLIR专利的MSX技术可合成可见光和热成像图像,帮助用户轻松识别目标。在MSX图片中,树木和空调机组的细节均得到清晰呈现。

  无人机任务或项目的成败,关键不在于预算或飞机的性能,而在于手头的解决方案能否及时有效地提供用户需要的信息。

  FLIR清楚地意识到,无论是640 × 512还是160 × 120都无法满足用户对现代相机的要求。另外极少有人重视的是,热成像相机在可见光环境下缺乏某些基本能力,比如无法显示路牌或危险物品容器上的警示标志等。

  因此,FLIR开发了多光谱动态成像(MSX)技术并注册专利,尝试解决这个问题。说到“御”双光版搭载的4K可见光镜头,这可不是为了用户在业余时间玩一把航拍摄影配置的。MSX技术将可见光和热成像图像结合,增强图像的细节表达能力,帮助用户更好地识别物体和作业环境。

  另外,MSX技术内置的实时边缘检测算法,可将检测到的边缘信息叠加到热成像图像上。如此一来,物体表面的瑕疵可视化;在边缘信息的帮助下,用户也能更轻松地识别图像中的细节。

  热成像系统并不是万能的,这点我们必须铭记于心。和可见光成像一样,张国荣的歌曲热成像同样遵循物理原则,这也决定了其自身的局限性。举个例子,我们经常在电影和电视剧里面看到特工用热成像技术,透过墙壁监视人的活动。

  然而在现实世界里,这是不可能的。比如说,可见光的确能够穿透窗户玻璃,但同样的材质却会反射出红外光子。因此不要说墙壁,热成像相机连窗户都无法透视。

  但只要我们能认识到热成像的局限性,并且学会判断不同的分辨率能获取的信息,加上无人机提供的独特空中视角,我们就能凭借这项技术顺利完成各种任务。

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