如今，無(wú)人機(jī)已經(jīng)不再是一個(gè)玩具，在抗疫中，這些“身材嬌小”的小小機(jī)器人處處可見(jiàn)，運(yùn)送物資的隊(duì)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(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)的上空，也可以聽(tīng)到無(wú)人機(jī)喊話，播放宣傳內(nèi)容。

近日，有媒體報(bào)道，一些小區(qū)開(kāi)始采用無(wú)人機(jī)紅外測(cè)溫，只需要在小區(qū)上空盤(pán)旋一圈，居民開(kāi)窗即可配合，為居家隔離的居民進(jìn)行體溫測(cè)量，采集體溫?cái)?shù)據(jù)。

據(jù)悉，這些無(wú)人機(jī)大多裝備了紅外線測(cè)溫設(shè)備，可以遠(yuǎn)距離檢測(cè)行人的體溫，因此不需要人員接觸，避免了居民擔(dān)心的交叉感染，受到大多數(shù)居民的歡迎。據(jù)高明公安抖音號(hào)發(fā)布的視頻顯示，當(dāng)居民提問(wèn)超過(guò)37度時(shí)，無(wú)人機(jī)會(huì)發(fā)出警報(bào)，通報(bào)異常體溫?cái)?shù)據(jù)信息，工作人員可據(jù)此采取進(jìn)一步行動(dòng)。

無(wú)人機(jī)一次飛行時(shí)間大概在40分鐘左右，可以連續(xù)更換電池，以保證長(zhǎng)時(shí)間工作。根據(jù)測(cè)算，無(wú)人機(jī)在百米高空可以覆蓋半徑為500米的范圍。

測(cè)溫到底有沒(méi)有準(zhǔn)頭？

這種做法看起來(lái)很實(shí)用也很方便，之后不少小區(qū)爭(zhēng)先采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行居家隔離測(cè)溫。然而，無(wú)人機(jī)測(cè)溫精準(zhǔn)度卻被網(wǎng)友質(zhì)疑了。有一些眼尖的網(wǎng)友發(fā)現(xiàn)，視頻中出現(xiàn)的測(cè)溫?zé)o人機(jī)，其中就有大疆六軸御Mavic 2 行業(yè)版，而這種分辨率的紅外機(jī)芯，加上探測(cè)距離，噱頭大于實(shí)用，達(dá)不到0.5甚至是0.3度的精度。另外，目前常見(jiàn)的測(cè)溫機(jī)芯，搭配黑體，基本可以達(dá)到0.3度精度，不用黑體基本就是0.5度，商場(chǎng)火車站也是采用這種紅外測(cè)體溫的方法。

注：黑體：在熱力學(xué)中，黑體舊稱絕對(duì)黑體，是一個(gè)理想化的物體，它能夠吸收外來(lái)的全部電磁輻射，并且不會(huì)有任何的反射與透射。隨著溫度上升，黑體所輻射出來(lái)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(dāng)溫度漲幅超過(guò)了百度之后，黑體開(kāi)始放出可見(jiàn)光，根據(jù)溫度的升高過(guò)程，分別變?yōu)榧t色，橙色，黃色，白色和藍(lán)色。當(dāng)黑體變?yōu)榘咨臅r(shí)候，它同時(shí)會(huì)放出大量的紫外線。

對(duì)于網(wǎng)友的質(zhì)疑，我們來(lái)看圖說(shuō)話。

從上圖御Mavic 2 行業(yè)版雙光版紅外相機(jī)的技術(shù)參數(shù)可以看出，這款無(wú)人機(jī)的測(cè)溫精度誤差可達(dá)±5-10%，也就是±0.05-0.1℃，而人體是否發(fā)燒的范圍為1-2℃。理論上來(lái)說(shuō)，這款無(wú)人機(jī)測(cè)溫精度其實(shí)是可以用于體溫檢測(cè)的，精度也不會(huì)差很多。因此，如果采用的紅外設(shè)備技術(shù)過(guò)硬，是可以精準(zhǔn)測(cè)量人的體溫的。

無(wú)人機(jī)測(cè)溫背后技術(shù)原理

說(shuō)到這里，大家可能對(duì)于這個(gè)結(jié)果半信半疑，因?yàn)楫吘共皇撬袩o(wú)人機(jī)都能達(dá)到專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，并好奇無(wú)人機(jī)測(cè)溫背后的技術(shù)原理究竟是什么。今天我們就來(lái)了解一下。

前幾日，曠視科技備受關(guān)注的AI測(cè)溫方法原理，實(shí)際上與無(wú)人機(jī)測(cè)溫有異曲同工之處，同為遠(yuǎn)距離測(cè)量溫度，而不同的是曠視科技的方案加入了AI算法和技術(shù)。相同之處是，兩者都是通過(guò)鎖定目標(biāo)對(duì)象額頭位置+利用熱成像攝像機(jī)和紅外線測(cè)溫方法對(duì)額頭進(jìn)行精確測(cè)溫。

據(jù)悉，曠視的AI測(cè)溫方案將地鐵設(shè)定的溫度為37.2 ℃(按照目前公共場(chǎng)所溫控標(biāo)準(zhǔn))，當(dāng)大于等于這個(gè)溫度時(shí)，儀器就會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)安保工作的工作人員會(huì)對(duì)疑似高體溫者進(jìn)行人工的二次檢測(cè)。

此次引發(fā)人們關(guān)注的無(wú)人機(jī)測(cè)溫，實(shí)際上就是配備了紅外熱像儀設(shè)備的無(wú)人機(jī)進(jìn)行非接觸式遠(yuǎn)距離測(cè)溫的問(wèn)題。

我們了解到，溫度測(cè)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(jì)在溫度測(cè)量應(yīng)用中最為普遍。由于測(cè)量的是它們自身的溫度因此它們必須接觸目標(biāo)，它們的響應(yīng)相對(duì)較慢，但價(jià)格比較便宜。非接觸式溫度傳感器測(cè)量目標(biāo)發(fā)射的紅外線能量，它們響應(yīng)快，通常用來(lái)測(cè)量移動(dòng)目標(biāo)或間歇性目標(biāo)，真空中的目標(biāo)，以及測(cè)量由于惡劣環(huán)境、結(jié)構(gòu)限制或安全隱患而無(wú)法接近的目標(biāo)。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(shè)備相當(dāng)。

很多人對(duì)紅外線測(cè)溫原理并不清楚，因此會(huì)覺(jué)得非接觸式測(cè)量往往不準(zhǔn)確。但實(shí)際上，這種擔(dān)心是完全不必要的，因?yàn)槟壳凹t外熱像儀技術(shù)已經(jīng)相對(duì)比較成熟，紅外熱像儀作為非接觸型測(cè)溫工具，為我們提供了一種很方便的測(cè)溫方式。

但是也正是由于其非接觸式的測(cè)溫方式，導(dǎo)致其測(cè)溫的準(zhǔn)確性受很多因素的影響，比如被測(cè)物體的輻射率、紅外熱像儀的空間分辨率、紅外熱像儀測(cè)溫范圍的設(shè)定、環(huán)境對(duì)紅外測(cè)溫工作的影響，等等，所以一般紅外熱像儀的精度在±2℃，如果用于人體測(cè)溫，只能測(cè)量人體表的溫度。而人體表的溫度是有個(gè)體差異的，而且同一個(gè)人在不同狀態(tài)下體表的溫度也是有差別的，也就是說(shuō)它不如水銀溫度計(jì)的精準(zhǔn)度高，比如你的體溫是37℃，如果測(cè)出了38℃，這樣后果可想而知。

關(guān)于熱成像及紅外溫度傳感器的測(cè)溫原理，熱成像是當(dāng)前最簡(jiǎn)單、有效的一種非接觸式溫度測(cè)量方法，而紅外成像的基本原理是紅外熱效應(yīng)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這是因?yàn)榫哂幸欢囟鹊奈矬w，都會(huì)產(chǎn)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(fā)現(xiàn)背后，還有一段有趣的故事。

1666年，英國(guó)著名物理學(xué)家艾薩克·牛頓爵士發(fā)現(xiàn)了紅外線輻射，通過(guò)讓白色光透過(guò)玻璃棱鏡，將白色光束分解成彩虹的顏色，從陽(yáng)光中分離出電磁能量。

1800年，英國(guó)天文學(xué)家兼音樂(lè)家威廉·赫歇爾爵士進(jìn)一步測(cè)量了每種顏色的相對(duì)能量，并發(fā)現(xiàn)了可見(jiàn)光以外的能量。

20世紀(jì)初，普朗克、斯蒂芬、玻爾茲曼、維恩和基爾霍夫進(jìn)一步確定了電磁波譜的活動(dòng)，并且發(fā)展了用來(lái)確定紅外線能量的定量數(shù)據(jù)和方程式。

這項(xiàng)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。溫度高于-273?C的物體輻射出的能量數(shù)量與其溫度的四次方成比例。

黑體輻射概念是紅外線測(cè)量法的基礎(chǔ)。然而，術(shù)語(yǔ)"發(fā)射率"為這些基本物理定律增加了變數(shù)。發(fā)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(zhǎng)具有相同光譜發(fā)射率的物體；非灰體指發(fā)射率隨波長(zhǎng)而改變的物體，例如鋁。引用自《傳感器雜志》）

一般的熱輻射，主要靠波長(zhǎng)較長(zhǎng)的可見(jiàn)光和紅外線傳播。因此，通常利用能夠接收紅外輻射并產(chǎn)生物理變化的傳感器，來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行非接觸式測(cè)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(duì)被測(cè)物表面不同點(diǎn)的溫度進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量的信息掃描到光學(xué)成像系統(tǒng)中，以代表不同溫度的有色圖像顯示出被測(cè)物體。

因?yàn)闊o(wú)人機(jī)的飛行高度是不動(dòng)變化著的，因此對(duì)于絕對(duì)高質(zhì)量、高分辨率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(yè)版，錄像分辨率已達(dá)到640×480像素，在高精度模式下能夠測(cè)量-10℃至140°C溫度范圍，可以直接以紅外模式進(jìn)行顯示。

近年來(lái)，紅外熱像儀與無(wú)人機(jī)相結(jié)合已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、建筑、電力巡檢、森林防火、太陽(yáng)能檢測(cè)、環(huán)保監(jiān)測(cè)、安防監(jiān)控、警用偵察、災(zāi)后救援等多個(gè)行業(yè)，代替人類的血肉之軀，到最危險(xiǎn)、最艱難的環(huán)境中作業(yè)，解決了很多問(wèn)題。

而今年這場(chǎng)疫情的爆發(fā)，更是讓無(wú)人機(jī)的潛力再次彰顯出來(lái)。

編輯：hfy