行业应用无人机热成像研究,技术为什么可以助力野生动物调查与保护

seosqwseo8个月前 (05-23)测评日记69

一、无人机对挂载的红外热成像设备有什么技术要求

1、对于无人机挂载红外热成像设备,通常需要考虑以下技术要求:

2、重量和尺寸:无人机需要能够承载红外热成像设备的重量,并且应该有足够的空间来安装设备。设备的尺寸应适合无人机的大小和设计。

3、供电需求:红外热成像设备通常需要电力供应以正常运行。无人机需要提供足够的电力,或使用适当的电池配置,以支持设备的工作时间。

4、稳定性和抗干扰性:无人机的振动和飞行动态可能会对红外热成像设备产生影响,因此设备需要具备良好的抗振性能,并采用有效的防震措施。此外,设备还应具备一定的抗干扰能力,以减少飞行过程中的图像噪点和不稳定性。

5、数据传输和存储:由于无人机通常在飞行时收集大量数据,所以红外热成像设备需要具备高效的数据传输和存储功能。这样可以及时传输图像数据或保存数据,以备后续分析和处理。

6、图像处理和分析能力:红外热成像设备应具备一定的图像处理和分析能力,以提取有用的信息并为用户提供清晰的视觉呈现。这包括温度标定、目标检测、跟踪和识别等功能。

7、导航和定位:无人机需要具备精确的导航和定位系统,以确保红外热成像设备能够准确地对目标进行扫描和检测。

8、噪音和热量控制:红外热成像设备容易受到无人机本身产生的噪音和热量影响,因此需要采取措施来降低无人机的噪音和热量输出,以提高设备的性能和准确性。

9、这些技术要求可根据具体的红外热成像设备和无人机型号而有所不同。在选择和挂载设备时,建议根据实际需求和设备规格进行详细评估和测试。

二、***无人机***热成像***技术为什么可以助力野生动物调查与保护

野生动物是自然生态系统的重要组成部分,保护它们关系到全球生态健康和安全。野生动物保护工作首先要调查种群资源,了解物种准确分布、种群规模、栖息地变化等,为进一步评估物种的生存质量、确定保护等级以及制定相应保护策略提供科学依据。然而,这一重要的基础性工作在山地林区条件下实现起来却异常艰难。

日前,西北大学生命科学学院秦岭金丝猴研究团队在秦岭地区,将无人机和热成像技术结合应用于野生川金丝猴分布和种群规模的调查工作中。研究团队在调查区域采集到了三群川金丝猴野生种群的热成像视频,获得了这些种群准确的分布位置及种群规模。无人机技术能克服地形和视野的限制,热成像技术通过动物与环境的温度差异发现动物个体。

1.无人机在林冠上快速飞行,能排除地面移动时所面对的地形、植被阻拦等问题,实现自由的移动,同时,无人机实际工作中,可以用15~20公里/小时的速度对调查区域进行精细扫描,大大提高调查行进速度。

2.无人机从空中俯视的方式,具有大纵深、广视角的特点,排除了低视角的视觉阻挡问题;另一方面,利用热成像技术,探测的是红外热辐射而不再是可见光,可以使原本在林下隐藏的动物显现出来,只要动物的体温与环境温度有明显的温差即可被发现。发现动物后,研究人员可人工*作对动物种群进行长时间移动跟踪观察,这能有效提高种群数量统计的及时性、准确性。此外,无人机同步记录的航迹信息可及时确认种群的坐标,并配图提供客观证据。

3.无人机代替人力进行调查,能降低调查人员深入山地林区进行实地踏查的安全风险;热成像仪的非接触特性,也会降低调查工作本身对野生动物的干扰。

回顾将两项技术结合应用的探索之路,何刚说并非一路坦途。他回忆道,一开始,研究团队仅想到应用无人机技术,但测试结果很不理想。虽然无人机能实现空中俯视观察,但普通的可见光镜头依然无法穿过茂密的林冠,发现隐藏其中的动物。不过,无人机的机动性和克服地面障碍的能力,让研究团队看到了其应用的潜力。“后来,在参与陕西省秦岭珍稀濒危动物保育重点实验室进行的野生动物体温测量研究时,我们注意到了热成像技术,这瞬间打开了我们研究的新思路。”何刚说。

何刚分享,通过一系列实验测试,研究团队逐步完成了多种地形、生境、海拔条件下,无人机和热成像技术的适用性测试。通过不断总结测试结果,优化无人机的飞行方案和热成像仪的拍摄方案,研究团队基本解决了热成像仪分辨率、飞行高度等参数适配,飞行高度和速度与调查区域的面积计算,其他热源对动物调查的干扰,山地林区安全起降、回收无人机,无人机的遥控传输阻挡、通讯信号衰减,山谷横风严重威胁无人机安全飞行等各类问题。

“无人机和热成像技术结合可能是目前在山地林区条件下开展野生动物调查好的技术选择之一,该技术在其他草原、荒漠、水域等环境,理论上也会有很好的适用性。”何刚表示,受热成像分辨率、无人机观测距离等技术因素的限制,目前在大型哺乳动物(例如金丝猴、大熊猫、羚牛等)调查中应用此项技术效果更好。

三、什么是热成像,热成像有哪些用途

热成像是通过非接触探测红外能量(热量),并将其转换为电信号,进而在显示器上生成热图像和温度值,并可以对温度值进行计算的一种检测设备。热成像的作用有:炎症的提示、肿瘤的早期预警、周围神经疾病的提示、其他疑难病症分析、疗效跟踪。

红外热成像仪有光子探测和热探测两种不同的原理。前者主要是利用光子在半导体材料上产生的电效应进行成像,敏感度高,但探测器本身的温度会对其产生影响,因而需要降温。后者将光线引发的热量转换为电信号,敏感度不如前者,但无需制冷。

除此之外,还根据热成像仪的工作波段、所使用的感光材料进行分类。常见热成像仪工作在3到5微米或8到12微米,常用感光材料则有硫化铅、硒化铅、碲化铟、碲锡铅、碲镉汞、掺杂锗和掺杂硅等。根据感光组件数量和运动方式,则有机械扫描、凝视成像型等。

热成像仪的用途非常广泛,特别是在军事上,利用热成像仪可以在夜间发现散发热量的坦克发动机、士兵。在工业上,可以利用热像仪快速探测出加工件的温度,从而掌握必要的信息。由于电动机、晶体管等电子组件发生故障时,往往伴随着温度的异常升高,利用热成像仪也可以快速诊断故障。

在医学方面,流行性感冒、肺炎等疾病流行时,可以利用热成像仪快速判断是否有发热现象。由于癌细胞的温度较高,也可用其辅助诊断乳腺癌等疾病。边防部门也可用其判断交通工具或边界地带否藏有偷渡客。

专业医生可以结合临床对患者全身情况进行全面系统的分析,克服了其他诊断技术局限于某个局部的片面性。应用远红外热像技术已经能够检测炎症、肿瘤、结石、血管性疾病、神经系统、亚健康等100余种病症,涉及**各个系统的常见病和多发病。

许多影像学仪器或多或少对**都有不同程度的伤害,而远红外热成像诊断不会产生任何射线,无需标记*物。因此,对**不会造成任何伤害,对环境不会造成任何污染,而且简便经济。远红外热成像技术实现了人类追求绿色健康的梦想,人们形象地将该技术称为“绿色体检”。

与X光、B超、CT等影像技术相比,远红外热成像检测重要的一个优势就是早期预警。

X光、B超、CT等技术虽各具特点,但它们只有在疾病形成之后才能发现,而疾病在出现组织结构和形态变化之前,细胞代谢会发生异常,**会发生温度的改变,温度的高低、温场的形状、温差的大小可反映疾病的部位、性质和程度。

远红外热成像技术根据**温度的异常发现疾病,因此能够在肌体没有明显体征情况下解读出潜在的隐患,更早地发现问题。

四、红外热成像仪的功能和作用

热成像仪,是一种利用红外热成像技术,通过对标的物的红外辐射探测,并加以信号处理、光电转换等手段,将标的物的温度分布的图像转换成可视图像的设备。

虽然人眼看不见红外光,但红外热像仪可以将其识别、检测、成像并显示出来。所有温度高于绝对零度(-273℃)的物质都不断地射着红外线的现象,也称为热辐射。

红外热像仪的两大功能:测温与夜视

不近距离接触,就可以测温和故障检测,优势是简单直观、安全精准、高效省时。

之前多数用于在电力电网、石油化工、制造业等工业领域,随着疫情发生以来,热成像黑科技在地铁、高铁、车站、医院、社区等场景有了全面覆盖应用,红外产品也开始逐渐被大众所熟知。

可在黑夜中轻松探测和识别目标,优势是可以穿透恶劣天气环境、作用距离远。

在汽车领域,热成像能够帮助驾驶员在黑夜、雾霾、强炫光,在视线不良情况下,提前发现车辆前方的行人、车辆和障碍物等目标,保障行车安全。

除了汽车安全领域,红外热成像广泛应用于安防监控、户外搜救、消防救援等领域,生活中也出现了不少案例

比如民警巧用无人机热成像技术,精准救援82岁走失老人;警方用无人机热成像,帮助农村养殖户找回37只羊。

如果想要了解更多关于红外热像仪的知识、产品和应用案例,推荐你关注一家做了30多年的国产老牌红外企业——飒特红外

广州飒特红外股份有限公司创始于1991年,是国内第一家立项从事民用红外热成像产品研发的专业技术企业,具备32年的专业红外热成像技术研究开发经验,是GB/T19870-2005《工业检测型红外热像仪》国家标准参与制定者。

飒特红外旗下产品涵盖了传统工业测温、智能驾驶、消防救援、中医临床诊断等领域,远销日本、美国、法国等全球100多个国家与地区,合作1000+行业客户,其中不乏中国电网、华为等很多世界500强公司,品牌值得信赖。

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