Особенности дронов с тепловизором - тепловизионная съемка

Особенности дронов с тепловизором

Тепловизионная технология в сочетании с маневренностью дрона может принести пользу любому предприятию. Это удачный выбор для решения различных задач: от оценки сельскохозяйственных угодий, проверки линий электропередач и солнечных батарей до сложных поисково-спасательных операций и раннего обнаружения пожаров.

Дроны с тепловизором от DJI помогают пользователям во всем мире повышать производительность и безопасность. Например, в Аргентине дроны использовались для теплового обследования нефтеперерабатывающих заводов, в Беларуси — для тушения лесных пожаров, в США — для оценки рисков перед входом пожарных в пылающее здание, во Вьетнаме — для поиска выживших после наводнений и оползней. И это только незначительная часть примеров, которые демонстрируют уникальную способность дронов улучшать эффективность предприятий, а также помогать им работать более эффективно и максимально безопасно. Из этой статьи вы узнаете обо всех особенностях дронов с тепловизионными функциями.

Принцип технологии

Тепло — это не что иное, как вибрация атомов: чем больше они вибрируют, тем горячее становятся. И когда атомы вибрируют, они создают так называемую тепловую сигнатуру, которую способны обнаружить тепловизионные камеры.

Особенности дронов с тепловизором - тепловизионная съемка

Термография — это область исследования, связанная с тепловым или инфракрасным излучением (ИК), которое выделяет объект. Термографические инструменты, в частности тепловизионные камеры, обнаруживают и отражают тепловые сигнатуры как живых, так и неодушевленных объектов. Известно, что люди могут чувствовать тепло, но не способны его увидеть, так как оно возникает на инфракрасной длине волны электромагнитного спектра. Кроме того, видимый свет, который можно увидеть невооруженным взглядом, на самом деле представляет собой лишь небольшую часть электромагнитного спектра. Тепловизионные камеры улавливают инфракрасную энергию и визуализируют изображения.

Особенности дронов с тепловизором - тепловизионная съемка

Важно что не все объекты излучают мощную тепловую сигнатуру. Степень, в которой объект поглощает или отражает тепло, называется излучательной способностью, и она может значительно различаться, в зависимости от конкретного объекта.

Особенности дронов с тепловизором - тепловизионная съемка

Суть работы тепловизора

Прежде всего, тепловизионные камеры измеряют температуру поверхности объекта и предназначены для обнаружения незначительных изменений температуры. Однако зеркала, различные блестящие объекты и отполированные участки также отражают тепловое излучение, поэтому их невозможно точно измерить с помощью тепловизора. И наоборот, не отражающие поверхности (бетон, дерево и даже люди) имеют высокий коэффициент излучения, и поэтому их можно более точно изучить с помощью тепловых изображений.

Особенности дронов с тепловизором - тепловизионная съемка

Тепловизионная камера состоит из специального объектива, пропускающего ИК-частоты. Также камера оснащена термодатчиком и процессором изображения, которые расположены в защитном корпусе. Камера обычно устанавливается на подвес дрона, он поворачивается на 360 градусов и помогает стабилизировать изображение. Когда дрон пролетает над объектами, тепловой датчик камеры определяет длину волн инфракрасного излучения и преобразует ее в электронные сигналы. После приема сигналов процессор изображений создает так называемую термограмму или термографическое изображение, которое состоит из цветовой карты, отображающей различные значения температуры.

Особенности дронов с тепловизором - тепловизионная съемка
Особенности дронов с тепловизором - тепловизионная съемка

Термодатчик еще называют микроболометром. По структуре, этот датчик очень сложный, поглощает инфракрасную энергию, а затем создает термограмму на основе ее измерений.

Расшифровка тепловых изображений

Тепловизионные изображения имеют несколько цветовых палитр, которые обычно варьируются от настройки «горячий белый», где «горячие» элементы отображаются белым, а более холодные элементы отображаются черным, до конфигурации «горячий черный», в которой цветовые узоры меняются местами. Еще одна популярная цветовая палитра предусматривает настройки радуги и показывает тепло в диапазоне цветов. В этом случае самые горячие элементы отображаются красным, оранжевым или желтым, а более низкие температуры — синим или черным.

Особенности дронов с тепловизором - тепловизионная съемка

Современные флагманские полезные нагрузки для БПЛА предлагают более широкий выбор цветовых палитр, обеспечивая потребителям возможность выбрать наиболее оптимальный дисплей для конкретных потребностей. Например, тепловизионная камера Zenmuse H20T от DJI предоставляет двенадцать цветовых палитр, которые разделяются на 256 цветов и отображаются в 8-битных форматах JPEG или MPEG-4.

Обработка изображений с тепловизионной камеры

После получения изображений с тепловизионной камеры программное обеспечение отображает каждый кадр в галерее таким же образом, как и обычный смартфон демонстрирует фрагменты видео. Можно использовать различные пакеты ПО для более тщательной проверки и удобного редактирования этих изображений.

Особенности дронов с тепловизором - тепловизионная съемка

Примитивные тепловизионные камеры только снимают тепловые изображения без измерения температуры. Более дорогие аналоги, в частности Zenmuse H20T, измеряют термографические данные в каждом отдельном пикселе и, следовательно, записывают фактические показания температуры вместе с тепловыми изображениями. Такой уровень детализации, наряду с данными GPS с геотегами для каждой фотографии, значительно ускоряет и упрощает оценку изображения.

Существует мнение, что тепловизионные камеры могут видеть сквозь стекло, но фактически это заблуждение. Они способны измерять только температуру поверхности стекла, но не тех объектов, которые находятся за ним. Тепловизионным камерам чрезвычайно сложно точно вычислять температуру стеклянного объекта, поскольку он может отражать тепло солнца, земли и т.п.

Особенности дронов с тепловизором - тепловизионная съемка

Факторы, влияющие на точность термографических исследований

При термографических измерениях температуры важно учитывать следующие факторы:

  • Атмосферные условия
  • Дым, пыль и наличие различного мусора
  • Коэффициент излучения и прозрачность объекта
  • Отражательная способность объекта
  • Время суток, условия видимости и угол обзора
  • Расстояние от камеры до объекта
  • Количество тепловой энергии на площади
  • Текстура объекта (шероховатость или гладкость)

Также следует отметить, что тепловизионная камера не может обнаружить утечки газа. Однако для выполнения этой миссии DJI предлагает лазерный детектор метана под названием U10, который можно легко интегрировать с Matrice 300 RTK и Matrice 210 RTK V2.

Устройства с двумя камерами

Системы с двумя камерами одновременно снимают как тепловые, так и цветные изображения. Яркий пример этого тандема — гибридная тепловая нагрузка Zenmuse H20T от DJI. В ней сочетаются две камеры: обычная камера видимого света и тепловизионная модель, а также используется передовое программное обеспечение для получения более точных показаний температуры.

Особенности дронов с тепловизором - тепловизионная съемка

Изотермы

Изотерма — это настройка температуры, определяемая пользователем. Функция позволяет пользователям устанавливать определенные диапазоны температур, которые отображаются на панели управления дрона и выделяют горячие точки.

Например, лесничий таким образом может искать показания высокой температуры, чтобы предупреждать потенциальные очаги возгорания, и, таким образом, настраивать монитор тепловизора на отображение только изотермических показаний в более высоких диапазонах температур. В результате оператор получает информацию обо всех возможных опасностях в режиме реального времени при полете дрона. Больше нет необходимости ждать, пока изображения будут обработаны и проанализированы.

Особенности дронов с тепловизором - тепловизионная съемка

Новое поколение аэрофотоснимков

Дроны со встроенными термодатчиками (Mavic 2 Enterprise Advanced) могут измерять термографическую информацию в сложных условиях, в том числе во время густого тумана и дыма. Zenmuse H20T имеет расширенные программные возможности, которые позволяют пользователям устанавливать специальные сигналы тревоги, когда температура превышает заданные параметры, отслеживать температуру выделенных объектов, проверять информацию в реальном времени всего одним касанием экрана и оптимизировать четкость изображения.

Особенности дронов с тепловизором - тепловизионная съемка

Стоимость тепловизоров

Перед покупкой тепловизоров следует учитывать несколько ключевых параметров, которые влияют на стоимость устройства. Обратите внимание на температурную чувствительность, ведь она означает насколько восприимчивая тепловизионная камера и какой спектр разницы температуры она способна воспринимать. Эта характеристика также называется шумовой эквивалентной дифференциальной температурой (NEDT). И не забывайте, что разрешение изображения относится к размеру и количеству пикселей, которые содержит изображение, а также означает степень детализации. 

Особенности дронов с тепловизором - тепловизионная съемка

Если ваши миссии предусматривают полет дрона при неблагоприятных условиях, например в дождь или туман, сделайте выбор в пользу комбинации M300 RTK + H20T. Это решение может похвастаться лучшей в отрасли устойчивостью к погодным условиям.

Сферы применения

Тепловизионные камеры успешно используются для повышения эффективности солнечных электростанций, контроля домашнего скота, быстрого обнаружения перегрева на ЛЭП, проверки оборудования на шахтах, поиска и устранения очагов лесных пожаров, управления сельскохозяйственными системами и для повышения общественной безопасности. Это лишь несколько примеров использования тепловизионных дронов, по мере развития технологий перечень сфер применения будет расширяться.

Узнать цену для