Airffic Inspection无人机巡检未来指南

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
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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
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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
从侧面打光,而不是从正面

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。

03

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。

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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。
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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。

相关:粉尘与烟雾、爆炸性环境(照明和电池可能成为点火源)、世界各国法规。

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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。
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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

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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。

来源已核对: 2026-10-22