四台红外热像仪+四台摄像机 看安哈尔特应用科学大学如何采集三维图像

地理信息与测量研究所  德绍的安哈尔特应用科学大学自1992年以来一直提供测量领域的课程，并且自2002年以来一直提供地理信息学课程。前测量部门改为地理信息与测量研究所。作为建筑学、设施管理和地理信息的一家研究所，该研究所将测量与地理信息学科的学术和研究能力结合在一起。除了教学，该研究所还专注于应用研究。

理念及其应用领域

研究所的其中一个项目包括开发一种新型热成像和RGB摄像机系统，该系统通过重叠使用八台摄像机从旋翼机拍摄的图片来生成三维图像。2016年4月，负责研究所的地理数据采集和传感技术部门的Lutz Bannehr教授提出了这个想法。虽然具有极高分辨率的3D摄像机系统（称为RGB斜视角摄像机系统）可用，但这些系统都不能提供热数据提供的优势。

Bannehr教授在热成像领域拥有丰富的经验，他于2001年购买了FLIR SC3000制冷型红外热像仪，并参加了热成像培训。他确信使用非制冷型红外热像仪的解决方案也是可行的。红外热像仪有许多潜在用途，包括：收集库存数据、监视、露天采矿作业中的体积监测、森林火灾监测、绝缘分析、光伏和太阳能供热系统的产量估算、环境监测、地质和地形成像，甚至用于生成数字城市模型。

项目实例

Bannehr教授提交了研究计划，并组建了一个包括他的博士研究生在内的小型研发小组。包括来自bgk infrarot service GmbH（里萨）——FLIR集成公司的Christoph Ulrich和Hermann Kaubitzsch，以及来自旋翼机生产商Airborne Technical Systems（柏林）的Henrik Poh。

即使在长度和宽度上都有85％的重叠，传统的高分辨率摄像机也无法拍摄建筑物侧面的每个细节。因此，研究小组设计了一个由四台RGB摄像机和四台红外热像仪组成的系统，这些摄像机的布置方式使拍摄图像能够重叠，以生成3D热图像和3D地理数据。再使用标准软件对这些数据进行分析和评估。

摄像机

为了创建该系统，研究小组选择了四台FLIR A65sc红外热像仪以及选自另一家制造商的四台紧凑型RGB摄像机，这些摄像机都能生成约5百万像素的图像。Kaubitzsch推荐研究小组使用FLIR A65sc红外热像仪，“由于其良好的640 x 512像素热成像分辨率、30 Hz的帧频、以太网端口以及106 x 40 x 43 mm的紧凑型尺寸”。 Hermann Kaubitzsch还负责对摄像机进行同步和评估，这项任务也不容小觑。

红外热像仪的同步

FLIR热像仪之间的重叠度为12％或3°。四台FLIR红外热像仪必须进行同步以获取有用的数据，并避免图像重叠时测量值的温度变化。由于技术原因，非制冷型红外热像仪的温度测量差异MAX为+/- 5％。使用参考聚光灯对所有四台热像仪进行测试，测试结果表明同样存在预测的偏差，但偏差在整个光谱范围内呈线性分布。因此可以将其中一台热像仪用作参考热像仪（理想情况下为具有平均值的热像仪），然后调整其他热像仪以匹配参考热像。