Экономичная тепловизионная камера: 10 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

• Я разработал устройство, которое может быть прикреплено к дрону и может транслировать смешанный кадр, состоящий из термографического изображения, показывающего тепловое излучение, и обычных фотографий в видимом свете.
• Платформа состоит из небольшого одноплатного компьютера, датчика тепловизора и штатного модуля камеры.
• Этот проект направлен на изучение возможностей недорогой тепловизионной платформы для обнаружения повреждений в солнечной панели, которая характеризуется тепловыми сигнатурами.

Запасы

• Малина Pi 3B +
• Panasonic AMG8833 сетка-глазок
• Pi камера V2
• Ноутбук с программой просмотра VNC

Шаг 1: Разработка печатной платы

• Печатная плата для сенсора решетки Panasonic может быть спроектирована с помощью Auto-desk EAGLE.
• Файл.brd разработан аналогично модулю Adafruit AMG8833 с небольшими изменениями.
• Затем печатную плату можно напечатать с производителями печатных плат, и я использовал pcbway.com, где мой первый заказ был совершенно бесплатным.
• Я обнаружил, что пайка печатной платы полностью отличается от известной мне пайки, поскольку она связана с устройствами поверхностного монтажа, поэтому я пошел к другому производителю печатных плат и припаял свою печатную плату с датчиком.

Шаг 2: Разработка программного обеспечения

• Код написан на Thonny, интегрированной среде разработки python.
• Процедура, лежащая в основе проекта, заключалась в подключении пи-камеры и установке соответствующего программного обеспечения.
• Следующим шагом было подключение термодатчика для исправления контактов GPIO и установка библиотеки Adafruit для использования датчика.
• Библиотека Adafruit содержала скрипт для считывания показаний датчика и сопоставления температур с цветами, однако создаваемые им движущиеся изображения не могли быть реализованы.
• Поэтому код был переписан в формат, поддерживающий обработку изображений, в основном для объединения двух кадров вместе.

Шаг 3: считывание показаний датчиков

• Для сбора данных с тепловизионной камеры использовалась библиотека ADAFRUIT, которая позволяет легко разложить датчики с помощью команды readpixels (), создав массив, содержащий температуры в градусах Цельсия, измеренные с отдельных элементов датчиков.
• Для камеры Pi функция-команда picamera.capture () генерирует изображение с указанным форматом выходного файла.
• Чтобы обеспечить быструю обработку, было установлено более низкое разрешение - 500 x 500 пикселей.

Шаг 4: Настройка термодатчика

• Во-первых, мы должны установить библиотеку Adafruit и пакеты python.
• Откройте командную строку и запустите: sudo apt-get update, которое обновит вам Pi
• Затем введите команду: sudo apt-get install -y build-essential python-pip python-dev python-smbus git
• Затем запустите: git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_GPIO…., Который загрузит пакет Adafruit на ваш Raspberry Pi.
• Переместитесь в каталог: cd Adafruit_Python_GPIO
• И установите программу установки, выполнив команду: sudo python setup.py install
• Теперь установите scipy и pygame: sudo apt-get install -y python-scipy python-pygame
• Наконец, установите библиотеку цветов, введя команду: sudo pip install color Adafruit_AMG88xx

Шаг 5: Включение интерфейса I2C

• Введите команду: sudo raspi-config
• Нажмите на Дополнительные параметры и выберите I2C, затем включите его и выберите Готово.
• Перезагрузите Pi, чтобы успешно включить I2C.
• Убедитесь, что вы также включили интерфейсы Camera и VNC.

Шаг 6: Подключение датчика и камеры

• Вы должны подключить только 4 контакта AMG8833 к Pi и оставить контакт IR.
• Питание 5 В и земля могут быть подключены к контактам 1 и 6 GPIO.
• SDA и SCL подключены к контактам 4 и 5 Pi.
• Войдите в raspberry с помощью ssh
• запустить: sudo i2cdetect -y 1
• Вы должны увидеть «69» в 9-м столбце, если нет проблем с подключением датчика к Pi.
• Наконец, подключите камеру pi v2 к слоту камеры в raspberry pi.

Шаг 7: тепловая карта

• Введите команду: git clone
• Переходим в каталог Adafruit_AMG88xx_python / examples
• введите команду: sudo python Thermal_cam.py
• Ниже я прикрепил код для теплового картографирования AMG8833.

Шаг 8: обработка изображения

• Отображение температуры

  1. Для визуализации тепловых данных значения температуры отображаются в цветовом градиенте от синего до красного со всеми другими цветами между ними.
  2. Когда датчик запускается, самая низкая температура отображается на 0 (синий), а самая высокая температура - на 1023 (красный).
  3. Всем остальным промежуточным температурам присваиваются коррелированные значения в пределах интервала
  4. Выходной сигнал датчика представляет собой массив размером 1 x 64, размер которого преобразован в матрицу.

• Интерполяция

  1. Разрешение термодатчика довольно низкое, 8 x 8 пикселей, поэтому используется кубическая интерполяция для увеличения разрешения до 32 x 32, что приводит к матрице в 16 раз больше.
  2. Интерполяция работает путем построения новых точек данных между набором известных точек, однако точность снижается.

• Числа к изображениям

  1. Числа от 0 до 1023 в матрице 32 x 32 преобразуются в десятичный код в цветовой модели RGB.
  2. Из десятичного кода легко сгенерировать изображение с помощью функции из библиотеки SciPy.

• Изменение размера со сглаживанием

  1. Чтобы изменить размер изображения 32 x 32 до 500 x 500, чтобы оно соответствовало разрешению камеры Pi, используется PIL (библиотека изображений Python).
  2. Он имеет фильтр сглаживания, который сглаживает края между пикселями при увеличении.

• Наложение прозрачного изображения

  1. Цифровое изображение и тепловое изображение затем смешиваются с одним окончательным изображением, добавляя каждое из них с прозрачностью 50%.
  2. Когда изображения с двух датчиков с параллельным расстоянием между ними объединяются, они не будут полностью перекрываться.
  3. Наконец, минимальная и максимальная температура, измеренная AMG8833, отображается с наложенным текстом на дисплее.

Шаг 9: файлы кода и печатной платы

Я приложил тестовый и окончательный код проекта ниже

Шаг 10: Заключение

• Таким образом, тепловизионная камера была построена с Raspberry Pi и AMG8833.
• Финальное видео было встроено в этот пост
• Можно заметить, что температура изменяется мгновенно, когда я подношу зажигалку к установке, и датчик точно определяет пламя зажигалки.
• Следовательно, этот проект может быть доработан для обнаружения лихорадки у людей, входящих в комнату, что будет очень полезно в этом кризисе COVID19.