Värmekamera på olika höjder: upptäcka, känna igen och identifiera

Vad en bildpunkt täcker på marken

Värmekameran har ett fast antal bildpunkter: 1 280 på bredden i Matrice 5T och 640 i Matrice 4T. Ju högre du flyger, desto större del av marken hamnar i varje bildpunkt. Hur bred den delen är kallas markupplösning eller GSD?.

Matrice 5T och Matrice 4T har samma bildvinkel, 45° diagonalt. Rakt nedåt från 60 m visar båda ungefär 39 × 31 m av marken. Med 1 280 bildpunkter på bredden täcker varje bildpunkt i Matrice 5T 3,0 cm, och med 640 täcker varje bildpunkt i Matrice 4T 6,1 cm. Flyger du dubbelt så högt blir både bilden och bildpunkten dubbelt så breda på marken.

Det är bildpunkterna som avgör vad du kan se. Ett mål som bara täcker en eller ett par bildpunkter blir en varm prick, hur bra kameran än är i övrigt.

Bilden och en bildpunkt från 30 till 120 m

Talen är räknade av oss ur DJI:s specifikationer, inte uppmätta i fält. De gäller kameran rakt nedåt över plan mark, med ursprunglig upplösning och utan zoom. Bildens bredd är den långa sidan.

Bilden på marken

En bildpunkt på marken

Matrice 5TD, drönaren till DJI Dock 4?, har samma upplösning, pixelstorlek och bildvinkel som Matrice 5T enligt DJI, så talen för 5T gäller också den. Zenmuse H30T har lika många bildpunkter och en nästan lika stor bildvinkel, 45,2°, så talen blir nästan desamma. Matrice 4T och 4TD har samma upplösning och bildvinkel.

Matrice 30T har 640 bildpunkter och en vidare lins, 61° diagonalt. Bilden blir större, men varje bildpunkt blir 2,8 gånger så bred på marken som i Matrice 5T. Matrice 30T finns inte längre i vårt sortiment, men den är med som jämförelse, och tillbehören till Matrice 30 finns kvar.

Fler skillnader mellan modellerna: Matrice 5T och 4T, Matrice 5T och 4TD och Matrice 5T och 30T.

Vad värmekameran ser från 30 till 120 m

Simulerade värmebilder rakt ovanifrån av en bil och två personer: samma utsnitt ur varje drönares bild, utan zoom. Matrice 4T och 4TD har samma värmekamera.

30 m60 m90 m120 m

Matrice 5TMatrice 4T och 4TDMatrice 30T

Källbild: WiSARD (Daniel Broyles, Christopher Hayner och Karen Leung, University of Washington, 2022), MIT-licens. Bearbetad av Swedron.

Närbild: de två personerna

30 m60 m90 m120 m

Matrice 5TMatrice 4T och 4TDMatrice 30T

Källbild: WiSARD (Daniel Broyles, Christopher Hayner och Karen Leung, University of Washington, 2022), MIT-licens. Bearbetad av Swedron.

Därför skiljer sig bilderna

• Samma upplösning, olika lins. Matrice 4TD och 30T har båda 640 × 512 bildpunkter, men linsen i 30T ser vidare, 61° mot 45° diagonalt. Samma bildpunkter sprids då över en större yta: från 60 m ser 30T 55 × 44 m och 4TD 39 × 31 m, och en bildpunkt täcker 8,6 cm mot 6,1 cm. Vidare bild ger grövre detalj. Skissen nedan visar ytorna i skala.

• Samma lins, fler bildpunkter. Matrice 5T har samma bildvinkel som 4T och 4TD, 45°, men 1 280 × 1 024 bildpunkter. Samma yta delas då i dubbelt så många bildpunkter på bredden: 3,0 cm mot 6,1 cm på 60 m.

• 4T och 4TD delar bild eftersom de har samma värmekamera, med samma upplösning och bildvinkel.

• Bilderna är utan zoom. I Matrice 5T, 4T och 4TD är värmekamerans zoom digital enligt DJI: den förstorar bildpunkterna men ger ingen ny detalj.

• Bilderna är simulerade. Vi har räknat om en riktig värmebild till varje drönares bildpunkt på marken, rakt nedåt. På 30 m ser Matrice 5T skarpare än källbilden, så där visas källbilden som den är.

Så stor yta värmekameran ser rakt nedåt från 60 m, i skala: Matrice 5T och 4T/4TD 39 × 31 m, Matrice 30T 55 × 44 m. Galleriets bilder visar bara 10,5 × 8,4 m mitt i bilden.

Upptäcka, känna igen och identifiera

Hur många bildpunkter ett mål behöver anges ofta med Johnsons kriterier. Guiden använder nivåerna så som Axis Communications tillämpar dem i sin white paper Thermal cameras (oktober 2021, på engelska):

• Upptäcka, minst 1,5 bildpunkter: du ser att något finns där.

• Känna igen, minst 6 bildpunkter: du kan skilja ut vad det är, i Axis exempel en person framför ett staket.

• Identifiera, minst 12 bildpunkter: du ser kännetecken på målet, i Axis exempel en person som håller en kofot. Enligt Axis går det i regel inte att se vem en person är bara ur en värmebild.

Bildpunkterna räknas över målets kritiska mått. Enligt Axis ger kriterierna 50 % sannolikhet för en betraktare, och målet behöver skilja sig minst 2 °C i temperatur från bakgrunden.

Guiden antar att en person är 0,5 m bred sedd uppifrån, ungefär axelbredden, och en ren 1,0 m, ett medelmått mellan kroppens bredd och längd. Måtten är våra antaganden, inte DJI:s eller Axis. Syns bara huvudet blir målet mindre, och då blir höjderna lägre än i tabellerna. Axis räknar med 0,75 m för en person, och med det måttet blir alla höjder för en person 1,5 gånger högre.

Ett exempel på 60 m: med Matrice 5T blir en person 16,5 bildpunkter bred, nog för att identifiera. Med Matrice 4T blir det 8,2, nog för att känna igen, och med Matrice 30T 5,8, nog för att upptäcka. På 120 m blir personen 8,2 bildpunkter med Matrice 5T, fortfarande nog för att känna igen.

Högsta höjd för varje nivå

Så högt kan du flyga rakt nedåt och ändå få det antal bildpunkter som nivån kräver. Höjderna är gränsen enligt kriterierna, där en betraktare lyckas ungefär varannan gång. Flyg lägre när ett mål inte får missas.

Där det står över 120 m räcker detaljen redan på 120 m, som är gränsen i den öppna kategorin. Högre kräver tillstånd i den specifika kategorin?. Utan gräns skulle en person gå att upptäcka från ungefär 660 m med Matrice 5T och Zenmuse H30T, 330 m med Matrice 4T och 4TD och 230 m med Matrice 30T.

Tittar kameran snett gäller talen som avståndet till målet i bildens mitt, inte som höjd.

Välj höjd och fart för en sökning

Ett område söks enklast i parallella stråk fram och tillbaka, som när man klipper en gräsmatta. Stråken ska gå in lite i varandra, så att inget hamnar mellan dem. Det kallas sidoöverlapp.

1. Bestäm vad du behöver se: en varm punkt att undersöka närmare, att det är en människa, eller detaljer på den.

2. Välj den högsta höjden för den nivån i tabellen ovan. Flyg lägre där terrängen kräver det, men håll alltid säkert avstånd över träden.

3. Välj avståndet mellan stråken. Med 20 % sidoöverlapp blir stråket 0,8 gånger bildens bredd, med Matrice 5T 31 m på 60 m.

4. Välj fart. Talen nedan räknar med 8 m/s. Sänk farten när detaljen avgör, se Rörelseoskärpa längre ned.

5. Rita området i DJI Pilot 2 som en Area Route, så flyger drönaren ett S-format mönster över det. Area Route är gjord för kartläggning och har 70 % sidoöverlapp som standard, enligt DJI:s manual för Matrice 5T. Ställ in det sidoöverlapp du räknat med, här 20 %, under Advanced Settings. Annars ligger stråken mycket tätare, och drönaren hinner bara en dryg tredjedel av ytan. Farten i Area Route hänger ihop med framåtöverlappet, så kontrollera att den blir den du valt. Mer i Planera kartläggning och waypoint-rutter i DJI Pilot 2.

Hur du planerar hela sökningen, med marklag och mörker, står i Eftersök av försvunna personer med drönare.

Yta per minut och per batteri

Räknat med 8 m/s, 20 % sidoöverlapp och 80 % av DJI:s längsta flygtid. Svängar, flygning till och från området och vind räknas inte, så de verkliga ytorna blir mindre.

På 60 m täcker Matrice 5T, 5TD, 4T, 4TD och Zenmuse H30T 1,5 ha per minut, och Matrice 30T 2,1 ha. På 120 m är ytan dubbelt så stor.

På samma höjd täcker Matrice 5T och 4T lika mycket per minut, eftersom bildvinkeln är densamma. Skillnaden per batteri är flygtiden.

När detaljen avgör

Kräver uppdraget en viss detalj flyger varje drönare så högt som detaljen tillåter, högst 120 m. Med dubbelt så många bildpunkter på bredden kan Matrice 5T då flyga dubbelt så högt som Matrice 4T, och täcker dubbelt så stor yta per minut.

Att identifiera en person kräver högst 4,2 cm per bildpunkt (0,5 m delat med 12). Där täcker Matrice 5T 2,0 ha per minut, och Matrice 4T, 4TD och 30T 1,0 ha. Att känna igen en person kräver högst 8,3 cm. Där når Matrice 5T gränsen på 120 m, och fördelen krymper till 1,5 gånger så stor yta per minut som Matrice 4T. Räcker det att upptäcka en person eller känna igen en ren flyger 5T, 4T och 4TD alla på 120 m, och då är det flygtiden som skiljer.

Det talen inte säger

• Talen gäller idealfallet. Enligt Axis gäller Johnsons kriterier bara under ideala förhållanden, och en algoritm för igenkänning kan behöva fler bildpunkter än en människa. I rörlig bild på en skärm i fält kan det behövas fler bildpunkter än tabellerna visar.

• Utan kontrast hjälper inga bildpunkter. Kriterierna förutsätter minst 2 °C skillnad mot bakgrunden. Sol på stenar, vägar och tak ger varma punkter som kan misstas för ett mål, så kontrasten är oftast bäst på natten och tidigt på morgonen. Kläder och päls isolerar, så det som syns tydligast kan vara huvudet, ansiktet eller benen. Då blir det varma målet mindre än måttet guiden räknar med.

• Väder. Dimma, dis, regn och snö dämpar värmestrålningen på vägen till kameran, så räckvidden blir kortare. Vädret kan också jämna ut temperaturskillnaderna, skriver Axis.

• Trädkronor. Värmekameran ser inte genom löv och barr, bara det som syns i luckorna. Under tät skog hjälper fler bildpunkter lite. Flyg lägre och långsammare, eller titta snett in under skogskanten. Mer i Drönare med värmekamera i skogen.

• UHR och Super Resolution är uträknade bilder. Matrice 5T och 5TD kan visa 2 560 × 2 048 bildpunkter med UHR, Matrice 4T 1 280 × 1 024 med Super Resolution och Matrice 4TD lika många med UHR. Det är inte fler mätta bildpunkter, så räkna med den ursprungliga upplösningen när du väljer höjd.

• Känsligheten går inte att jämföra. Alla kameror i guiden anges till högst 50 mK (NETD?) vid f/1,0, inte med kamerans egen lins. Linserna har olika bländare och pixlarna olika storlek. Enligt Axis går NETD inte att jämföra rakt av, eftersom det saknas ett gemensamt mätsätt.

• Flygtiden är kortare i verkligheten. DJI mäter flygtiden utan vind eller i labb. Kyla, vind, strålkastare och högtalare gör den kortare. Räknar du med 60 % av flygtiden i stället för 80 % blir ytan per batteri en fjärdedel mindre. DJI anger driftstemperatur från −10 °C för Matrice 4T, från −20 °C för Matrice 5T, 4TD, 30T och 400 och från −40 °C för Matrice 5TD.

• Rörelseoskärpa. En okyld värmekamera reagerar med en liten fördröjning, och DJI anger inte hur stor. Räknar vi med 10 ms som exempel flyttar sig drönaren 8 cm under tiden i 8 m/s, två bildpunkter när varje bildpunkt är 4 cm. Sänk farten när detaljen avgör.

• Synhåll. 141 ha är ungefär en kvadrat med sidan 1,2 km. I den öppna kategorin ska du se drönaren med egna ögon hela tiden (VLOS?), så på större ytor behöver piloten flytta sig, eller ha tillstånd att flyga utom synhåll.

Så räknar du själv

DJI anger bara den diagonala bildvinkeln. Med värmekamerornas bildformat 5:4 räknas resten ut så här:

• Bildvinkeln på bredden (HFOV): tan(HFOV/2) = tan(DFOV/2) × 5/√41.

• Bildens bredd på marken: 2 × höjden × tan(HFOV/2). För 45° blir det 0,65 gånger höjden.

• En bildpunkt: bildens bredd delad med antalet bildpunkter på bredden.

• Högsta höjd för en nivå: målets mått × bildpunkterna på bredden / (bildpunkterna som nivån kräver × 2 × tan(HFOV/2)).

• Yta per minut: fart × 60 s × stråkets bredd, där stråket är bildens bredd × 0,8 med 20 % sidoöverlapp. Dela med 10 000 för hektar.

Ett exempel: att identifiera en person med Matrice 5T går upp till 0,5 × 1 280 / (12 × 0,65) = 82 m. Video i 30 bilder per sekund ger inga glapp längs stråket: i 8 m/s flyttar sig drönaren 0,27 m mellan två bilder.

För Matrice 30T anger DJI både bildvinkeln 61° och brännvidden 9,1 mm, och brännvidden ger ungefär 57°. Guiden räknar med bildvinkeln. Med brännvidden blir en bildpunkt på 60 m 7,9 cm i stället för 8,6 cm, att identifiera en person går upp till 32 m och att känna igen en person 63 m i stället för 58 m.

Vanliga frågor

Om det inte fungerar

• Du ser inga varma punkter fast höjden räcker: kontrasten mot marken är för liten. Flyg på natten eller tidigt på morgonen, eller lägre.

• Allt i bilden ser varmt ut: solen har värmt marken. Sök på natten, tidigt på morgonen eller en mulen dag.

• Du ser att något är där men inte vad det är: flyg lägre, eller titta på det med den vanliga kamerans zoom.

• Bilden blir suddig när drönaren rör sig: sänk farten.

• Ett batteri räcker inte för hela området: dela in det i delar som drönaren hinner med på ett batteri.

• Hjälp att välja drönare eller kamera: kontakta vår kundservice.