无人机航测搭载热红外遥感模块

一、无人机航测搭载热红外遥感模块

热红外传感器是利用红外探测器和光学成像物镜，接受被测目标的红外辐射能量分布图形，反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得热红外图像，热红外图像与物体表面的热分布场相对应，也就是热红外传感器就是将物体发出的不可见红外能量，转变为可见的热红外图像，热红外图像上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。

D-TIRC100热红外遥感模块采用美国FLIR的高灵敏度热红外传感器，挂载在高性能的飞马智能航测系统D200平台上，结合“无人机管家-智航线”的智能航线设计和“无人机管家-智拼图”热红外数据处理能力，可实现14bit热红外遥感影像数据的高效获取、处理以及遥感应用。

1、模块参数

适用机型：D200s

传感器型号：FLIR VUE Pro

传感器尺寸：10.88*8.704 mm

像元尺寸：17μm

热灵敏度：<50 mk@ f/1.0

有效像素：32万像素（640*512）

镜头参数：13mm定焦

光谱范围：7.5-13.5μm

探测器类型：焦平面阵列(FPA)，非制冷氧化钒（VOx）微测辐射热计

数据采集帧率：9hz，14-bit影像采集

采集数据分辨率：20cm（13mm焦距，@150米高）

2、模块功能

（1）无人机管家专业版软件智航线支持热红外传感器全自动的航线生成；规划或导入区块只需填写所需分辨率及重叠度即可自动生成航线，还具备大区域自动分块、断点续飞等功能。

（2）D-TIRC100热成像模块在JPEG文件中保存了每个像素的辐射温度数据，与FLIR分析工具兼容，可用于飞后数据分析和报告生成；

（3）无人机管家支持FLIR热红影像的畸变去除、影像增强及RAW格式转换为14bit单波段tif，满足后期处理的需要，还可导入第三方软件进行处理。

（4）该热外红传感器出厂前进行了严格的热辐射校正，可获取准确的热辐射亮度值，为温度反演提供数据基础。

（5）无人机管家支持热红外数据的一键式快速成图，并可根据辐射模型，反演出高精度地表温度图。其操作简单、便捷，还支持温控点精度检查。

3、模块作业效率

二、D-TIRC100热红外遥感模块特点

1、简单易用，便携可靠

基于D200多旋翼飞行平台，不受起降场地限制，灵活性高，飞机组装无需专门工具，可单人作业，携带方便；传感器采用多路冗余设计，提供多重保障。

2、长航时、高效率、高可靠性

可实现单架次海平面悬停时间48min，按照热红外分辨率40cm作业时单架次作业面积可达2km²，D200通过多项部件级、全机级可靠性测试，保证产品安全性和可靠性。

3、独特夜视功能

无人机航测搭载红外热像仪，具有真正的夜视功能，无需任何光照，白天夜间均可正常作业。并可穿透浓烟、雾霾等恶劣情况，可视距离达数公里。

4、一站式软件解决方案

配合无人机管家专业版软件，可实现从精准三维航线规划、三维实时飞行监控、空三处理、温度反演等全流程作业，实现热红外数据的多种成果输出。

5、高精度温度反演

E-TIRC100热红外遥感模块测温精度达到5%读取值，反演绝对温度的精度优于2度。

6、全辐射热数据搜集能力

FLIR Vue Pro为无人机应用增加了全辐射热数据搜集能力，可用于建筑及屋顶检测，电网检测，基础分析，精准农业，以及公共安全等行业领域。

三、D-TIRC100热红外遥感模块案例

1、项目情况

随着热红外技术的发展，无人机搭载红外热像仪的应用也越来越广泛，例如在环境污染方面，因污水温度比河水温度高，利用无人机搭载热红外测温型热像仪，结合实测点温度，即可进行温度反演，从而得到整个区域的温度图，准确获取兴趣点的温度情况。为了了解D-TIRC100热红外遥感模块的温度获取情况，飞马进行了红外数据的获取和处理测试。

2、技术路线

技术路线图

3、数据获取

在2019年4月12日，在飞马机器人宝坻试验场利用D200搭载红外相机获取热红外数据，航线区域覆盖靶场，航向重叠度80%，旁向重叠度60%，GSD16.9，该架次航线全程获取照片数量745张。

在进行数据获取的同时，测量8组温度点，每一个位置同时获取位置坐标、温度值，温度值获取按照不少于3*3个GSD的大小范围内同时采集不少于5个温度值，然后求平均值作为此地的温度。

航线设计

测温点分布情况

外业测温方法

4、数据处理流程

数据处理过程利用无人机管家软件热红外处理模块完成，包括数据准备、raw格式转换、建立工程、提交空三处理、热红外影像拼接及温度反演等几个环节。

raw格式转换

建立工程

热红外影像生成

热红外影像成果

反演结果

5、反演结果精度

根据现场测点温度与反演温度结果进行比对，中误差为1.2434。

详细结果如下：

反演精度表

四、总结

通过对D-TIRC100模块的测试，其热红外温度反演的精度非常高，具备远距离探测、非接触式温度测量的能力，可以应用于建筑及屋顶检测，电网检测，基础分析，精准农业，以及公共安全等领域。