ENVIRONMENT / DARK
黑暗:在没有光的地方,如何拍到一条裂缝
隧道内部、储罐底部、桥面深处,或是夜间:检查的质量取决于图像,因此黑暗会直接变成漏检。本文介绍照明、相机设置和不依赖光线的传感器如何应对。
本页内容
实际发生了什么
相机记录的是收集到的光。在黑暗中,它只能通过延长快门时间(模糊)、提高感光度(噪点)或开大光圈(景深变浅)来补偿。对于移动中的无人机,这三者中的任何一项都可能抹掉一条发丝般的裂缝。黑暗还会削弱依赖观察周围环境的视觉定位和障碍物感知。黑暗同时影响图像质量和飞行安全。
| 情形 | 黑暗的成因 | 典型影响 |
|---|---|---|
| 隧道、下水道、综合管廊 | 没有外部光线 | 画面模糊、噪点多;视觉定位失效 |
| 储罐、锅炉、货舱内部 | 金属封闭空间,开口狭小 | 被照亮的壁面与漆黑区域相邻而产生眩光 |
| 桥面板下方、大坝廊道 | 天空被遮挡,越深入越暗 | 阳光与阴影之间反差极大;高光过曝、暗部死黑 |
| 夜间检查 | 入夜后交通或运营停止 | 难以凭肉眼判断机体的朝向和距离 |
能够突破的技术
应对黑暗有两种方法:自己带光,或使用不需要光的传感器。带光意味着机载 LED 照明,让相机可以使用短曝光。不依赖光线的选择包括看到温差的热红外相机,以及自行发射激光的 LiDAR。实践中两者常常结合使用。
| 技术 | 工作原理 | 适用场景 | 不适用场景 |
|---|---|---|---|
| 机载 LED 照明 | 在拍摄时照亮目标 | 隧道和储罐内的近距离成像 | 耗电、照射范围有限、粉尘在光束中发亮 |
| 斜向照明 | 光线角度投下阴影,凸显表面起伏 | 裂缝、剥离、壁厚减薄的起伏 | 会产生被遮蔽的阴影区;需要调整角度 |
| 大尺寸传感器相机、大光圈镜头 | 弱光下噪点更少 | 昏暗的底面、黄昏 | 机体更重;在完全黑暗中仍有局限 |
| 曝光融合(HDR) | 合成不同曝光的多帧画面 | 桥下阳光与阴影混杂的场景 | 移动中会出现错位 |
| 热红外相机 | 对温度差异成像 | 渗漏、剥离、设备过热 | 看不到细微裂缝;分辨率低 |
| LiDAR | 用激光测量距离和形状 | 黑暗中的定位,记录几何形状和变形 | 没有颜色,也没有细微的表面纹理 |
从相机旁边正对表面打光会消除阴影,把表面照得扁平。裂缝和剥离在光线以一定角度掠过表面时最为明显——这正是检查人员把手电贴着墙面照的原因。
在哪里会遇到
黑暗在地下很常见——隧道、下水道、综合管廊、矿山巷道——在储罐、锅炉与炉膛、烟囱和船舶舱室等封闭空间中也是如此。在室外,您会在桥梁桥面深处、大坝廊道,以及往往只能夜间作业的港口栈桥之下遇到它。
选择机型与流程
- 从所需分辨率倒推:先确定必须看清的裂缝宽度,再据此设定距离、快门速度和照明。如果事先知道现场很暗,就选择带照明的机型。
- 优先保证快门速度:弱光下放慢快门会导致模糊。请补光,或在每次拍摄前停下悬停。
- 换一个光线角度重拍:从不同角度拍摄同一位置,可以借助阴影方向区分裂缝和污渍。
- 确认机体如何定位:基于相机的位置保持在黑暗中会失效。请确认系统能在该处飞行——LiDAR SLAM,或视觉与照明结合。(相关:GNSS 拒止)
- 夜间室外作业时留意机体灯光:夜间难以判断机体朝向。请事先约定如何解读灯光以及观察员站在何处。
- 预留更多电池余量:照明会消耗电力。请按比白天更短的飞行时间来规划。
安全与规则
在日本,夜间飞行属于《航空法》规定的“特定飞行”,一般需要许可、批准或其他手续(具体处理取决于机体认证和飞手执照)。在美国,满足条件时(如至少 3 法定英里可见的防撞灯,以及最新的飞手考试或培训)允许依据 Part 107 进行夜间运行。隧道或储罐内部等与外部明确隔离的室内空间(即使有开口),在日本不适用航空飞行规则——但黑暗的地下空间往往与缺氧与有毒气体和受限空间危害重叠,因此现场安全规程仍然适用。
尚未跨越的壁垒
- 照明与续航的取舍:照明越强,飞行时间越短。要在一次飞行中完整照亮大型隧道或空腔仍然很难。
- 粉尘和雾中的照明:颗粒在光束中发亮(后向散射),降低能见度。将灯光偏置安装有帮助,但不能根本解决。
- 热成像的局限:没有温差,热像仪就什么也显示不出来。在温度均匀的地下空间中,裂缝几乎不可见。
- 跨时间的一致曝光:如果各次检查的照明不同,就很难判断是颜色变了还是只是照明变了。标准化拍摄条件的方法目前仍因现场而异。
2035 年:黑暗从计划中消失
检查飞行器常规配备可按拍摄需要调整角度的照明,以及能在黑暗中工作的定位系统。由于它们在与上次相同的位置、相同的照明下采集,图像叠加后只显示发生变化的部分。隧道内部和夜间的栈桥底面也能获得白天品质的记录。“太暗看不清”已从检查报告中消失。这是编辑部的展望。
会遇到这种环境的资产
查看来源
规则、数字和案例均基于下列来源。未来情景与设计建议是编辑部的观点。
- 国土交通省:无人机的禁飞空域与飞行方法(含夜间飞行)国土交通省航空局 · 已读全文
- 国土交通省:无人机规则的解释(昼间的定义;室内飞行)国土交通省航空局 · 已读全文
- 国土交通省航空局标准手册(1):无人机飞行手册(夜间飞行程序)国土交通省航空局 · 已读全文
- eCFR: 14 CFR Part 107 — Small Unmanned Aircraft Systems (§107.29 operation at night)U.S. Office of the Federal Register (eCFR) · 已读全文
来源已核对: 2026-10-22
选择在哪种光线下工作,在夜间是同一个问题;航拍指南在夜间拍摄。