アプリケーション ストーリー 無人航空機(UAV)に FLIR Tau core 搭載: 空中の熱を視る眼 2013/01/18 株式会社エーディーエステック イメージング部 FLIR OEM モジュール・アプリケーションストーリー 「無人航空機(UAV)にFLIR Tau core搭載 : 空中の熱を視る眼」 無人航空機（Unmanned Aerial Vehicle、略称 UAV）というと軍事を思い浮かべる 方も多いと思います。が、UAV は戦争だけに用いられるのではありません。ドイツの UAV メーカである Coptersale.de 社は UAV の商用利用を FLIR 社の Tau という サーマルイメージングで実現しています。 Tau はコンパクトで軽量、低消費電力であり、UAV への搭載には最適です。 Coptersale.de 社のヨハネ・テオ氏は次のように述べています。「Tau に匹敵するよ うなサイズ、重さ、消費電力、画像処理性能を持った製品は、市場にはありませんで した。」 1 FLIR OEM モジュール・アプリケーションストーリー 「無人航空機(UAV)にFLIR Tau core搭載 : 空中の熱を視る眼」 Coptersale.de 社は、ヨハネ・テオ氏とペーター・プリスカ氏の 2 人で成り立っています。「ペーターは コプターの枠組みを設計します。彼はコプター設計にとても熱心に取り組んでおり、常に新しい設 計を生み出しています。」 ヨハネ・テオ氏は、コプター組立業界には間接的に係り始めました。「私はもともと音声および映像 のエンジニアでした。ドイツの放送局ＷＤＲ向けにドキュメンタリーを作り、ロックパラストという番組 でコンサートを録音し、企業のビデオを作っていました。 熱画像は、無線を通し て、Ｃｏｐｔｅｒｓａｌｅｓ.de 社の供給するＴＦＴモニ ターに送られます。 リモートコントロール措 置を使って、パイロット はヘキサコプターの動 きを制御します。 小型軽量のサーマルイ メージングカメラＴａｕ は、低消費電力であり、 ＵＡＶの部品として最適 です。 コプターが壊れてしまいがっかり 私が企業紹介のビデオを制作していたとき、空中からの撮影が必要になりました。それに最適な のは「ヘキサコプター」、すなわちローターを６つ持った UAV であることに気が付きました。最初に ある会社のものを注文しましたが、三回目のフライトの途中で壊れてしまいました。そこでコプター を自作することにしました。 コプターを組み立て始めているうちにペーター・プリスカ氏と知り合いになりました。空中での映像 制作用のコプターの製造、販売を始めることにしました。既存製品よりできるだけ使いやすく、品 質がよく、安価になるように努力しました。 2 FLIR OEM モジュール・アプリケーションストーリー 「無人航空機(UAV)にFLIR Tau core搭載 : 空中の熱を視る眼」 Coptersale.de 社のヨハネ・テオ氏 ペーター・プリスカ氏はコプターの 筐体の設計を Coptersales.de 社で担当しました。 「すぐに動いた」 テオの会社は成功しました。注文は安定して入ってきました。テオには成功の理由が分かってい ました。「人々はただ実際に動くものが欲しいんだ。」 Coptersale.de 社のコプターの電子部品は HiSystems 社のものでした。輪を自分たちに向いたよう に作り直したりはしませんでした。ペーター・プリスカ氏は筐体を設計し、私がビデオマウントを設 計し、一緒に組立て校正しました。画期的だったのは、簡単にシステムをクリックでオンオフできる ようにしたことです。ボードコンピュータそのもの付け外しできるようになります。 サーマルイメージングの要求 やがて、テオ氏は可視光の画像だけでは十分ではないことに気が付きました。サーマルイメージ ングカメラが装着されたコプターの依頼があったのです。最初の依頼は大学で、コプターの絶縁検 3 FLIR OEM モジュール・アプリケーションストーリー 「無人航空機(UAV)にFLIR Tau core搭載 : 空中の熱を視る眼」 査に使いたいというものでした。2 つ目の依頼は、アイルランドの捜査救助団体からでした。森の 遭難者を探し出したいというものです。これらの依頼を受けたとき、何かが始まると感じました。 真っ暗な中で熱画像を見る FLIR 社 Tau のようなサーマルイメージングカメラは光を一切必要としません。光がなくても、詳細な 画像を作り出すことができます。だからといって、暗闇の中でしか使えないというわけではありませ ん。昼間でも重要な情報を提供可能です。熱のコントラストは隠すのがきわめて難しいものです。 隠れている人や、カモフラージュしている人は、サーマル画像としてくっきり表れます。 CCTV 型カメラとは違い、サーマルイメージングは太陽光の輝きでも、見えなくなることはありませ ん。霧や煙の中など実質どんな天候でもみることができます。 このため、セキュリティや監視用途に向いており、煙や火災を見通したり、遭難者を探したり、人命 救助などに応用することができます。 FLIR Tau サーマルイ メージングカメラは高感 度かつ画像処理ソフト ウェアを持っており、微 細な部分もすべて 640x480 ピクセルの 熱画像として見ることが できます。 車から降りる人間。 640x480 のＴａｕサー マルイメージングカメラ によって見ることができ ます。ヘキサコプターは ９メートルの高さまでホ バリングし、約５４メート ルの距離を見通しま す。 4 ヘキサコプターから見 た約 256 メートル先の 画像。640x480 FLIR Ｔａｕ サーマルイメージ ングカメラを使用。 FLIR OEM モジュール・アプリケーションストーリー 「無人航空機(UAV)にFLIR Tau core搭載 : 空中の熱を視る眼」 FLIR Tau は、ＵＡＶのインテグレーションに最適 その結果、テオはよいサーマルイメージングカメラは、小型で軽く、低消費電力であることに気が 付きました。彼は FLIR 社のサーマルイメージング・コアを見つけました。テオによれば、Tau カメラ を選択しなければならないのは明白でした。「Tau は、市場に出ているサーマルイメージングカメラ の中で最小かつ最軽量であり、しかも驚くほど低消費電力です。消費電力は 1 ワット以下であり、 コプターのエンジンが消費する 350 ワットから見ると無視できる量です。」 この虹色のサーマルイメージは、 二人の人と一匹の犬です。 320x240 ピクセルの Tau によ り、約 80 メートルの距離で撮影さ れました。 この白いサーマルイメージは３人の人で す。320 x 240 ピクセルの Tau により、 約 100 メートルの距離で撮影されまし た。 Tau サーマルイメージングコア：UAV 部品として完璧 FLIR Tau サーマルイメージングコアには、保守の要らない非冷却ヴァナジューム・オキサイド （VOx）のフォーカルプレーンアレイ（FPA）が搭載されています。FPA はサーマルイメージを、 320x256 または 640x512 ピクセルのいずれかの解像度で生成し、コンポジットビデオを受信する モニターに表示できます。テオは、顧客には FLIR Tau の両方の解像度のバージョンを供給してい ます。この記事のテストフライトで使われている FLIR Tau サーマルイメージングコアは、解像度 320 x 256 です。 5 FLIR OEM モジュール・アプリケーションストーリー 「無人航空機(UAV)にFLIR Tau core搭載 : 空中の熱を視る眼」 FLIR Tau サーマルイメージングコアは、どちらの解像度の版も、大変高感度であり、小さい温度の 変化も感知します。50mK の温度差を映像化します。FLIR Tau は実寸 44.5x 44.5x30.0 であり、重さ 72 グラム、消費電力 900 ミリワットです。これらの組み合わせは、UAV 部品として最適です。テオ によれば、「Tau サーマルイメージングカメラが軽量かつ低消費電力であるため、飛行時間は長く なり、他のカメラと比べても FLIR Tau サーマルイメージングカメラは最適です。」 Tau サーマルイメージングカメラコアのおかげで、UAV は遭難者探索にとても効果的 でかつ夜間で使えます。 プラグアンドプレイ そのうえ、Tau はインテグレーションが容易です。「可視光カメラをサーマルイメージングカメラに置 き換えるのがこれほど簡単だとは思いませんでした。本当にプラグアンドプレイでした。Tau サーマ ルイメージングカメラは可視光カメラと同じように振る舞い同じ電力で動き、同じビデオコネクタが 使えます。」 FLIR Tau サーマルイメージングコアの画質を改良するために、アドバンスド・デジタル・ディテール エンハンスメント(DDE)という映像処理アルゴリズムが埋め込まれています。これはフィルターの一 種で、エッジや画像細部を、夜間と日中の条件の両方で、よりはっきりさせます。テオによれば、こ れが効果的でした。Tau はわずかな温度差も映像化します。細部の詳細はサーマルイメージ上で 6 FLIR OEM モジュール・アプリケーションストーリー 「無人航空機(UAV)にFLIR Tau core搭載 : 空中の熱を視る眼」 見えます。公園のテストフライトの間に撮影されたサーマルイメージを見ればお分かりの通り、芝 生の一本一本も見えます。」 最適なレンズの選択 Tau コアは様々なレンズを選択可能であり、あらゆるアプリケーションにも対応します。「もしサーマ ルイメージングカメラを UAV にインテグレーションする場合、操縦できるだけの長距離と視野のバ ランスを正しくしなければなりません。また、振動も考慮にいれなければなりません。なぜなら視野 が狭くなると、コプターの振動がサーマルイメージに映るからです。そこで、お客様には Tau320x 240 品に対しては 19 ミリレンズを選択するように推奨しています。もし、Tau の 640x480 品をお使 いになる場合には、13mm レンズが一番いいだろうとう思います。レンズにより、Tau の視覚性能は 向上すると思います。」 コンパクト、軽量、インテグレーションのしやすさなど FLIR Tau は無人航空機にイン テグレートするうえで最適なサーマルイメージングカメラです。 Coptersale.de 社は二つのオプションを用意しています：ヘキサコプター（ローターが６つ付いたもの） とオクトコプター（ローターが８つ付いたもの）です。テオによれば、ヘキサコプターが一番人気があ ります。「ヘキサコプターはオクトコプターよりもやや安定性に欠けますが、オクトコプターは飛行時 間が約２０時間短くなっています。これはオクトコプターが重く、電子モーターをたくさん積んでいる 7 FLIR OEM モジュール・アプリケーションストーリー 「無人航空機(UAV)にFLIR Tau core搭載 : 空中の熱を視る眼」 ためです。同じ荷物（例えば FLIR Tau サーマルイメージングカメラ）を積んでいた場合、ヘキサコプ ターが約 15 分間飛べるのに対して、オクトコプターは約 12 分間です。 Easy to pilot 操縦しやすい 両方のコプターとも操縦は比較的楽です。テオによれば「ヘリコプターのようにいつもコントロール していなければならないものと違い、当社のコプターはもしコマンドが入力されない場合は自動で バランスを取ります。GPS 位置情報と組み合わせ、高度計を読み取ることにより、コプターは空中 を同じ位置でホバリングし、風の動きを自動的に矯正します。 この目的で、３つのジャイロセンサーと 3 つの加速度センサーが、一枚のボードコンピューターに 搭載されています。それぞれの軸の両端に搭載されます。 Coptersale.de 社はヘキサコプ ター（6 ローター）とオクトコプター （8 ローター）を提供します。 コプターがコントローラから何も情 報を受け取らない場合、上昇メー ターと GPS システムから情報を 取り、同じ場所をホバリングしま す。 操縦桿を解放すると、 「当社のコプターには同じ位置をホバーするために、何の操作も必要ありません。GPS の位置情 報と備え付け高度計を使います。操縦桿を解放すると、コプターは空中で停止します。同じホーム ボタンを押すだけで、離陸した場所まで戻ります。 8 FLIR OEM モジュール・アプリケーションストーリー 「無人航空機(UAV)にFLIR Tau core搭載 : 空中の熱を視る眼」 ケアフリー・モード 「いわゆるケアフリーモードもあります。ケアフリーモードをイネーブルにしなければ、操縦桿を左 か右に向けると、コプターは左か右に向きます。しかし、オペレータにとってこれは混乱の元になり ます。なぜならコプターの左がオペレータの右になることもあるからです。」 テオは続けます。 「ケアフリーモードを有効にすると、ボードコンピュータは GPS とデジタルコンパスから情報を取り ます。これにより、操縦桿の左をさせばオペレータの左を差し、コプターの左を差さないようにしま す。これにより、慣れていないユーザでも遠くから操縦できるようになります。」 Coptersale.de 社のコプターは FLIR Tau サーマルイメージング カメラを Coptersale.de 社の UAV に搭載するのはとても簡単 ２製品とも同じボードコンピュータ を使っています。ボードには GPS、高度計、ジャイロセンサ ー、加速度センサーが埋め込ま れ、半自動操縦で飛行ができるよ うになっています。 です。テオ氏によれば、「ちょうど プラグアンドプレイのような感じ だ。」ということです。 Search grid サーチグリッド 捜索や救助活動のために、コプターはサーチグリッドに従っています。「コプターは GPS 位置情報 を使い、あらかじめ決めてあったウエイポイントに止まります。この機能はコプターが遭難者やけ 9 FLIR OEM モジュール・アプリケーションストーリー 「無人航空機(UAV)にFLIR Tau core搭載 : 空中の熱を視る眼」 が人を追跡するうえで極めて有効です。」 FLIR Tau サーマルイメージングカメラを採用することで、 Coptersales.de 社は新しい顧客を見つけることができました。「地元の警察が、最近サーマルイメ ージングカメラへの関心を表明しました。」 サーマルイメージングカメラが、あなたの見たい位置に立ちます。 他に屋根やソーラーパネルの検査にも応用できます。「これらのアプリケーションでは正しい角度 から見ることがとても難しいです。が、当社のコプターを使えば、サーマルイメージングカメラがあ なたの立ちたい位置に立ち、空中に静止し、最適な角度を取ります。」 「Tau サーマルイメージングカメラは、当社のコプターのボード上に完全に装着されます。飛行時間 に最小限の影響しか与えることなく、すばらしい機能がつけくわわります。」 以上 ・本文書は、FlIR Systems 社の「アプリケーションストーリ」の翻訳です。（翻訳：ADSTEC 石倉裕三） ・ご質問がありましたら、下記までお問い合わせ下さい。 株式会社エーディーエステック イメージング部 〒273-0025 千葉県船橋市印内町 568-1-1 TEL: 047-495-9070 FAX: 047-495-8809 Web: http://www.ads-tec.co.jp 10 E-mail: [email protected]
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