站長之家 發表於 2020-12-20 12:19:29
如今，無人機已經不再是一個玩具，在抗疫中，這些「身材嬌小」的小小機器人處處可見，運送物資的隊伍中有它們的身影，疫情宣傳它們更是走在前線，甚至在偏遠農村地區的上空，也可以聽到無人機喊話，播放宣傳內容。
近日，有媒體報導，一些小區開始採用無人機紅外測溫，只需要在小區上空盤旋一圈，居民開窗即可配合，為居家隔離的居民進行體溫測量，採集體溫數據。
據悉，這些無人機大多裝備了紅外線測溫設備，可以遠距離檢測行人的體溫，因此不需要人員接觸，避免了居民擔心的交叉感染，受到大多數居民的歡迎。據高明公安抖音號發布的視頻顯示，當居民提問超過37度時，無人機會發出警報，通報異常體溫數據信息，工作人員可據此採取進一步行動。
無人機一次飛行時間大概在40分鐘左右，可以連續更換電池，以保證長時間工作。根據測算，無人機在百米高空可以覆蓋半徑為500米的範圍。
測溫到底有沒有準頭？
這種做法看起來很實用也很方便，之後不少小區爭先採用無人機進行居家隔離測溫。然而，無人機測溫精準度卻被網友質疑了。有一些眼尖的網友發現，視頻中出現的測溫無人機，其中就有大疆六軸御Mavic 2 行業版，而這種解析度的紅外機芯，加上探測距離，噱頭大於實用，達不到0.5甚至是0.3度的精度。另外，目前常見的測溫機芯，搭配黑體，基本可以達到0.3度精度，不用黑體基本就是0.5度，商場火車站也是採用這種紅外測體溫的方法。
註：黑體：在熱力學中，黑體舊稱絕對黑體，是一個理想化的物體，它能夠吸收外來的全部電磁輻射，並且不會有任何的反射與透射。隨著溫度上升，黑體所輻射出來的電磁波與光線則稱做黑體輻射。在室溫下，黑體放出的基本為紅外線，但當溫度漲幅超過了百度之後，黑體開始放出可見光，根據溫度的升高過程，分別變為紅色，橙色，黃色，白色和藍色。當黑體變為白色的時候，它同時會放出大量的紫外線。
對於網友的質疑，我們來看圖說話。
從上圖御Mavic 2 行業版雙光版紅外相機的技術參數可以看出，這款無人機的測溫精度誤差可達±5-10%，也就是±0.05-0.1℃，而人體是否發燒的範圍為1-2℃。理論上來說，這款無人機測溫精度其實是可以用於體溫檢測的，精度也不會差很多。因此，如果採用的紅外設備技術過硬，是可以精準測量人的體溫的。
無人機測溫背後技術原理
說到這裡，大家可能對於這個結果半信半疑，因為畢竟不是所有無人機都能達到專業的標準，並好奇無人機測溫背後的技術原理究竟是什麼。今天我們就來了解一下。
前幾日，曠視科技備受關注的AI測溫方法原理，實際上與無人機測溫有異曲同工之處，同為遠距離測量溫度，而不同的是曠視科技的方案加入了AI算法和技術。相同之處是，兩者都是通過鎖定目標對象額頭位置+利用熱成像攝像機和紅外線測溫方法對額頭進行精確測溫。
據悉，曠視的AI測溫方案將地鐵設定的溫度為37.2 ℃(按照目前公共場所溫控標準)，當大於等於這個溫度時，儀器就會發出警報聲，現場負責安保工作的工作人員會對疑似高體溫者進行人工的二次檢測。
此次引發人們關注的無人機測溫，實際上就是配備了紅外熱像儀設備的無人機進行非接觸式遠距離測溫的問題。
我們了解到，溫度測量可以分為兩類——接觸式和非接觸式。接觸式熱電偶、RTD和溫度計在溫度測量應用中最為普遍。由於測量的是它們自身的溫度因此它們必須接觸目標，它們的響應相對較慢，但價格比較便宜。非接觸式溫度傳感器測量目標發射的紅外線能量，它們響應快，通常用來測量移動目標或間歇性目標，真空中的目標，以及測量由於惡劣環境、結構限制或安全隱患而無法接近的目標。它們的成本較高，但在某些情況下，它們的成本與非接觸式設備相當。
很多人對紅外線測溫原理並不清楚，因此會覺得非接觸式測量往往不準確。但實際上，這種擔心是完全不必要的，因為目前紅外熱像儀技術已經相對比較成熟，紅外熱像儀作為非接觸型測溫工具，為我們提供了一種很方便的測溫方式。
但是也正是由於其非接觸式的測溫方式，導致其測溫的準確性受很多因素的影響，比如被測物體的輻射率、紅外熱像儀的空間解析度、紅外熱像儀測溫範圍的設定、環境對紅外測溫工作的影響，等等，所以一般紅外熱像儀的精度在±2℃，如果用於人體測溫，只能測量人體表的溫度。而人體表的溫度是有個體差異的，而且同一個人在不同狀態下體表的溫度也是有差別的，也就是說它不如水銀溫度計的精準度高，比如你的體溫是37℃，如果測出了38℃，這樣後果可想而知。
關於熱成像及紅外溫度傳感器的測溫原理，熱成像是當前最簡單、有效的一種非接觸式溫度測量方法，而紅外成像的基本原理是紅外熱效應。
簡單來說，這是因為具有一定溫度的物體，都會產生熱輻射。溫度越高，輻射的總能量也就越大。紅外線輻射的發現背後，還有一段有趣的故事。
1666年，英國著名物理學家艾薩克·牛頓爵士發現了紅外線輻射，通過讓白色光透過玻璃稜鏡，將白色光束分解成彩虹的顏色，從陽光中分離出電磁能量。
1800年，英國天文學家兼音樂家威廉·赫歇爾爵士進一步測量了每種顏色的相對能量，並發現了可見光以外的能量。
20世紀初，普朗克、史蒂芬、玻爾茲曼、維恩和基爾霍夫進一步確定了電磁波譜的活動，並且發展了用來確定紅外線能量的定量數據和方程式。
這項研究使人們有可能利用基本黑體輻射曲線確定紅外線能量。溫度高於-273˚C的物體輻射出的能量數量與其溫度的四次方成比例。
黑體輻射概念是紅外線測量法的基礎。然而，術語"發射率"為這些基本物理定律增加了變數。發射率衡量灰體（非黑體）放射出的熱輻射量與相同溫度的黑體的熱輻射量之比。（灰體指在所有波長具有相同光譜發射率的物體；非灰體指發射率隨波長而改變的物體，例如鋁。引用自《傳感器雜誌》）
一般的熱輻射，主要靠波長較長的可見光和紅外線傳播。因此，通常利用能夠接收紅外輻射並產生物理變化的傳感器，來對溫度進行非接觸式測量。這類傳感器便是我們熟知的紅外溫度傳感器。紅外熱成像，就是利用紅外溫度傳感器對被測物表面不同點的溫度進行測量，然後將測量的信息掃描到光學成像系統中，以代表不同溫度的有色圖像顯示出被測物體。
因為無人機的飛行高度是不動變化著的，因此對於絕對高質量、高解析度的紅外熱像儀的要求比較高，如上文中提到的大疆御Mavic 2行業版，錄像解析度已達到640×480像素，在高精度模式下能夠測量-10℃至140°C溫度範圍，可以直接以紅外模式進行顯示。
近年來，紅外熱像儀與無人機相結合已經被廣泛應用於工業、建築、電力巡檢、森林防火、太陽能檢測、環保監測、安防監控、警用偵察、災後救援等多個行業，代替人類的血肉之軀，到最危險、最艱難的環境中作業，解決了很多問題。
而今年這場疫情的爆發，更是讓無人機的潛力再次彰顯出來。
編輯：hfy
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