无人机小区上空盘一圈测体温,背后技术靠谱吗?

来源:CSDN

责编:heqiaoyuan

2020-02-21 14:26

标签:红外技术 测温 非接触式 无人机

据悉,这些无人机大多装备了红外线测温设备,可以远距离检测行人的体温,因此不需要人员接触,避免了居民担心的交叉感染,受到大多数居民的欢迎。

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  如今,无人机已经不再是一个玩具,在抗疫中,这些“身材娇小”的小小机器人处处可见,运送物资的队伍中有它们的身影,疫情宣传它们更是走在前线,甚至在偏远农村地区的上空,也可以听到无人机喊话,播放宣传内容。


  近日,有媒体报道,一些小区开始采用无人机红外测温,只需要在小区上空盘旋一圈,居民开窗即可配合,为居家隔离的居民进行体温测量,采集体温数据。

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  据悉,这些无人机大多装备了红外线测温设备,可以远距离检测行人的体温,因此不需要人员接触,避免了居民担心的交叉感染,受到大多数居民的欢迎。据高明公安抖音号发布的视频显示,当居民提问超过37度时,无人机会发出警报,通报异常体温数据信息,工作人员可据此采取进一步行动。

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  无人机一次飞行时间大概在40分钟左右,可以连续更换电池,以保证长时间工作。根据测算,无人机在百米高空可以覆盖半径为500米的范围。


测温到底有没有准头?


  这种做法看起来很实用也很方便,之后不少小区争先采用无人机进行居家隔离测温。然而,无人机测温精准度却被网友质疑了。有一些眼尖的网友发现,视频中出现的测温无人机,其中就有大疆六轴御Mavic 2 行业版,而这种分辨率的红外机芯,加上探测距离,噱头大于实用,达不到0.5甚至是0.3度的精度。另外,目前常见的测温机芯,搭配黑体,基本可以达到0.3度精度,不用黑体基本就是0.5度,商场火车站也是采用这种红外测体温的方法。


  注:黑体:在热力学中,黑体旧称绝对黑体,是一个理想化的物体,它能够吸收外来的全部电磁辐射,并且不会有任何的反射与透射。随着温度上升,黑体所辐射出来的电磁波与光线则称做黑体辐射。在室温下,黑体放出的基本为红外线,但当温度涨幅超过了百度之后,黑体开始放出可见光,根据温度的升高过程,分别变为红色,橙色,黄色,白色和蓝色。当黑体变为白色的时候,它同时会放出大量的紫外线。


  对于网友的质疑,我们来看图说话。

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  从上图御Mavic 2 行业版双光版红外相机的技术参数可以看出,这款无人机的测温精度误差可达±5-10%,也就是±0.05-0.1℃,而人体是否发烧的范围为1-2℃。理论上来说,这款无人机测温精度其实是可以用于体温检测的,精度也不会差很多。因此,如果采用的红外设备技术过硬,是可以精准测量人的体温的。


无人机测温背后技术原理


  说到这里,大家可能对于这个结果半信半疑,因为毕竟不是所有无人机都能达到专业的标准,并好奇无人机测温背后的技术原理究竟是什么。今天我们就来了解一下。


  前几日,旷视科技备受关注的AI测温方法原理,实际上与无人机测温有异曲同工之处,同为远距离测量温度,而不同的是旷视科技的方案加入了AI算法和技术。相同之处是,两者都是通过锁定目标对象额头位置+利用热成像摄像机和红外线测温方法对额头进行精确测温。


  据悉,旷视的AI测温方案将地铁设定的温度为37.2 ℃(按照目前公共场所温控标准),当大于等于这个温度时,仪器就会发出警报声,现场负责安保工作的工作人员会对疑似高体温者进行人工的二次检测。

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  此次引发人们关注的无人机测温,实际上就是配备了红外热像仪设备的无人机进行非接触式远距离测温的问题。


  我们了解到,温度测量可以分为两类——接触式和非接触式。接触式热电偶、RTD和温度计在温度测量应用中最为普遍。由于测量的是它们自身的温度因此它们必须接触目标,它们的响应相对较慢,但价格比较便宜。


  非接触式温度传感器测量目标发射的红外线能量,它们响应快,通常用来测量移动目标或间歇性目标,真空中的目标,以及测量由于恶劣环境、结构限制或安全隐患而无法接近的目标。它们的成本较高,但在某些情况下,它们的成本与非接触式设备相当。


  很多人对红外线测温原理并不清楚,因此会觉得非接触式测量往往不准确。但实际上,这种担心是完全不必要的,因为目前红外热像仪技术已经相对比较成熟,红外热像仪作为非接触型测温工具,为我们提供了一种很方便的测温方式。


  但是也正是由于其非接触式的测温方式,导致其测温的准确性受很多因素的影响,比如被测物体的辐射率、红外热像仪的空间分辨率、红外热像仪测温范围的设定、环境对红外测温工作的影响,等等,所以一般红外热像仪的精度在±2℃,如果用于人体测温,只能测量人体表的温度。


  而人体表的温度是有个体差异的,而且同一个人在不同状态下体表的温度也是有差别的,也就是说它不如水银温度计的精准度高,比如你的体温是37℃,如果测出了38℃,这样后果可想而知。


  关于热成像及红外温度传感器的测温原理,热成像是当前最简单、有效的一种非接触式温度测量方法,而红外成像的基本原理是红外热效应。


  简单来说,这是因为具有一定温度的物体,都会产生热辐射。温度越高,辐射的总能量也就越大。红外线辐射的发现背后,还有一段有趣的故事。


  1666年,英国著名物理学家艾萨克·牛顿爵士发现了红外线辐射,通过让白色光透过玻璃棱镜,将白色光束分解成彩虹的颜色,从阳光中分离出电磁能量。


  1800年,英国天文学家兼音乐家威廉·赫歇尔爵士进一步测量了每种颜色的相对能量,并发现了可见光以外的能量。


  20世纪初,普朗克、斯蒂芬、玻尔兹曼、维恩和基尔霍夫进一步确定了电磁波谱的活动,并且发展了用来确定红外线能量的定量数据和方程式。

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  这项研究使人们有可能利用基本黑体辐射曲线确定红外线能量。温度高于-273˚C的物体辐射出的能量数量与其温度的四次方成比例。


  黑体辐射概念是红外线测量法的基础。然而,术语"发射率"为这些基本物理定律增加了变数。发射率衡量灰体(非黑体)放射出的热辐射量与相同温度的黑体的热辐射量之比。(灰体指在所有波长具有相同光谱发射率的物体;非灰体指发射率随波长而改变的物体,例如铝。引用自《传感器杂志》)


  一般的热辐射,主要靠波长较长的可见光和红外线传播。因此,通常利用能够接收红外辐射并产生物理变化的传感器,来对温度进行非接触式测量。这类传感器便是我们熟知的红外温度传感器。红外热成像,就是利用红外温度传感器对被测物表面不同点的温度进行测量,然后将测量的信息扫描到光学成像系统中,以代表不同温度的有色图像显示出被测物体。


  因为无人机的飞行高度是不动变化着的,因此对于绝对高质量、高分辨率的红外热像仪的要求比较高,如上文中提到的大疆御Mavic 2行业版,录像分辨率已达到640×480像素,在高精度模式下能够测量-10℃至140°C温度范围,可以直接以红外模式进行显示。

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  近年来,红外热像仪与无人机相结合已经被广泛应用于工业、建筑、电力巡检、森林防火、太阳能检测、环保监测、安防监控、警用侦察、灾后救援等多个行业,代替人类的血肉之躯,到最危险、最艰难的环境中作业,解决了很多问题。


  而今年这场疫情的爆发,更是让无人机的潜力再次彰显出来。


  现在,你对无人机测温背后的技术原理应该有了一个基本了解,你家小区有无人机测温吗?测温是否准确?欢迎在留言区讨论~


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