W&T's diary

W&T Thermal Cam に関連する情報

アプリがM1 Macに対応しました

 Thermal Cam3X、Thermal Cam BOSONとも最新バージョンはM1 Macに対応します。速い速いと言われているM1プロセッサですが、Bionic A13と比べてニューラルネットワークエンジンを倍にした効果がどの程度のものか全く未知数だったので、その検証も兼ねて今回アプリを修正しています。Thermal Camシリーズは標準YOLOv3の16ビットまたは32ビットデータとCoreMLライブラリを使用しているのでM1の本当の実力がわかってきます。結果的にはM1 MacBook Airでビルド&実行した場合、AI認識時間が416x416の入力画像で最高0.017sec。つまり最高58fps程度になることがわかりました。Linuxマシンで外付けGPUを使っている皆さんはこれがどれだけ速いか理解できると思います。(少なくとも手元にあるInteli7+Nvidia1080Ti並みです)また、iOSと比べてファイル操作が非常に楽になるので、もともとThermal Camの持っている学習済みデータの入れ替え機能が存分に発揮できるようになります。そしてMac Book Airの場合、長時間稼働させても本体が熱くならず、電池の減りも気にならなくなります。

 ただし、現状はアプリストアを通すとM1バイナリコードであるにもかかわらず、AI認識スピードが10fpsくらい落ちてしまうようですが、それでも今回のものは最高42fpsで画像認識します!。M1 Macで動作させる場合は、iOS版と多少操作方法が違うので以下に説明します。

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                 Thermal Cam3X                                    Thermal Cam BOSON

最新バージョンのM1対応について

設定方法

iOSの設定機能はメニューバーの「Thermal Cam3X」-->「環境設定」で変更します。

Thermal Cam3Xの場合は初期段階でPIとの接続になっています。ESP8266を使用する場合はここで変更します。また画像認識データをダウンロードしてもここでYoloをONにしないと、画像認識しませんので注意してください。

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学習済みデータの保管先

HOME/Library/Containers/アプリ名/Data/Documents です。また、Finderでライブラリフォルダを見るには設定変更が必要です。

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Thermal Cam3Xバージョンアップ内容と使用方法

変更点

1.LEPTONがWi-Fi接続されていない場合は、iPhoneのフロント、リアカメラが使えます。また、操作ボタンを一部変更しました。

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LEPTONが接続されていない場合は、カメラ画像が表示されます。画面上をシングルタップすることでリアとフロントカメラが切り替わります。一般画像での画像認識が可能になります。

①:カメラ画像表示中、LEPTONが接続された場合は、青文字(Connect)が表示されます

②:ロゴはボタンになっていて、AIサンプルデータのダウンロードURLに切り替わります

③:新しく黒ボタンが追加されました。EPS8266を接続した場合はカラーレンジ切り替えボタンになります。PI3を接続した場合は後述メモリーポイント画面切り替えボタンになります

④:iPhoneカメラ画像、サーモグラフィー画像、3D画像に切り替わります

3.リアビューの精度が向上しました

設定画面で表示非表示を切り替えるリアビューの精度が向上しました。下図の場合27℃の温度帯が緑で表示されています。

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Raspberry PI 3を使用した場合の追加事項

開発者としては非常に不利な画像ですがあえて公開します。iPhoneとPIは最も妨害電波の影響を受けやすいテザリング接続です。横向きの顔で非常に厳しい条件でも確実に顔(マスク有無を含めて)を認識していることが分かると思います。また、この画像は軽い運動をした後で皆さん体温が高めのようです。カメラからの距離によってもかなり温度差があることが分かると思います。定距離・顔が正面を向くようにカメラを配置すれば完璧に機能します。

 

温度測定誤差を向上させるためにRaspberry PI3、及びLEPTON3.5、Bionic12以上のCPUを持つiPhone又はiPad限定の機能です。本来のLEPTON3.5は温度測定精度が±5度又は5%となっていて、実際、同一点を測定するとかなりの変化が見られます。つまり体温測定には不向きです。

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LEPTON3.5で、37.5℃の黒体炉を約40分にわたって測定しています。横軸が0.5℃ピッチなので、同一ポイントで3℃以上の開きがあることが分かります。

 そこで画面上で温度変化の少ないポイントを記憶させ、時間の経過とともに変動する数値を画像単位で補正するという発想が生まれました。結果的に±0.25℃程度の精度を保たせることができます。

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このグラフは今回のPI3を使ったLEPTON3.5の測定結果です。対象測定物が国産の電気釜の保温中の表面温度です。横軸が0.2℃ピッチです。LEPTON3.5でも素晴らしい精度になることがおわかりいただけると思います。電気釜なので大きな波で温度が上下していることも分かります。この電気釜も素晴らしい保温性能ですね!

 この温度測定機能に、マスク着用を含めた赤外線画像の顔認識機能を取り入れたものが、今回のシステムです。

 原理上基準点は温度変化のない場所が理想ですが、石膏ボードを使用した壁や天井、水槽、発泡スチロール版などを利用しても、かなりの精度が維持できることが分かっています。高度な顔認識AIを組み入れたシステムとしては非常に低価格に押さえられることになります。

1.Raspberry PI側アプリのインストール方法

次のリンクを確認して下さい。プログラムソースもダウンロード可能です。

2.使用方法

(1) ESP8266とRaspberry PIの切り替え

「設定」からThermal Cam3Xを選択して以下のように ESP8266=ON PI=OFF をONにし、Yolo ON をONにします。

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(2) マスクを含めた顔の学習済みデータのダウンロード

 ロゴボタンを押して、表示されたWEB画像下部(d)のデータ(マスクを考慮した顔認識)をダウンロードし、Thermal Cam3Xフォルダに移動し、解凍します。他のw_tフォルダが存在している場合は消去又は移動して下さい。

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(3) Raspberry PI側アプリの起動

 様々な起動方法が考えられますが、この場合は同一無線ルーターに、PI・MaciPhoneを接続して、Macのターミナル画面からSSHを使用してPIに接続、iPhoneiPアドレスを指定してPIアプリを起動してみました。もちろんPIにキーボードを接続すれば、PI本体からの起動もできます。

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     iPhoneで顔認識されている場合、PI3にも同時に検出された顔の体温が表示されます。

(4) 基準となる人の体温測定(測定を実施する人)。

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平熱であればどなたでもかまいません。また、慣れてくると理解できると思いますが、必ずしも体温計が必要というわけではありません。想定温度でも十二分に機能を生かせます。

(5)基準ポイント(メモリーポイント)測定画面の表示

PIのアプリが起動して、PIとiPhoneが接続されていれば、画面右下の黒ボタンを押すことで、メモリーポイント設定画面に画面が切り替わります。

新たにモリーポイント指定カーソル(赤丸)が現れます。

メイン画面:画像内側にメモリーポイントカーソル(赤丸)の移動範囲を示すグレーの四角形が表示されます。

UI画面:新たに4つのボタンが追加されます

Color range:今までのカラーレンジ設定と同じ動作です

Cursor:モリーポイントの固定と解除を行います

Emissivty:放射率の変更を行います

M+:CursorのM+ボタンを押すことで、さらにスライダーが現れます

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この画面では標準体温の人の顔認識していて、バウンディングボックスの中央に、十字カーソル範囲内での最高温度が表示されています。

(6)体温を測定した人の顔認識と表面温度確認

実際に体温計で測った温度とどのくらい違うかを確認します

(7)誤差がある場合は体温となるべく近くなるよう放射率を調整

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Emissivtyボタンを押すと放射率選択用のピッカービューが表示されるので、測定した体温に一番近くなる様放射率に変更します。すぐに表示温度が反応するので一番近くなった所で黄色のボタン(Done)を押します。ここで1〜2℃違っていても微調整可能です。

(8)メモリーポイントの指定

測定の邪魔にならず、温度変化のない場所にメモリーポイントカーソルを移動して、M+ボタンを押します(この画像の場合は左上の壁)。一度LEPTONのキャリブレーション(シャッター開閉)を行うので2秒ほど待ちます(この間、温度調整用のスライダーが表示され、黄色に変わりアニメーションします)

赤丸カーソルは緑に変わり、以降ACボタンを押さない限り移動できなくなります

新たに中央に任意温度測定用のカーソルが現れます。そして、顔を認識している場合には十字カーソル範囲の最高温度も表示します。

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(9)メモリーポイント指定後基準測定者の体温をスライダーで微調整

体温計で測定した温度に近づく様にスライダーを調節します。M+の横に表示されるオレンジの数値はメモリーポイント温度の変化を表します。(メモリーポイントが黒体炉のように温度が一定のものであれば、このオレンジの数値を黒体炉の温度に合わせます。LEPTONから黒体炉までの距離と同位置に計測ポイント(顔)があればその計測ポイントは正確な温度と言うことになります。混乱するのでこの説明は別の機会にします)

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モリー機能は以上の(5)〜(9)までの手順が必要ですが、コツがつかめるとかなり簡単に設定できます。
(10)一般画面に戻り体温の測定開始

 メモリーポイントの設定が終わったら、右下の黒ボタンを押します。一般画面に戻り測定開始となります。以降ほぼ同じ位置に他の人が立った場合、正確な温度が表示されます。

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測定中、ダウンロードした学習済みデータはAI機能のThermalsが有効になっています。設定方法などについては「AI機能について」を参照して下さい。

ある温度以上の体温の人を検知した場合、英語や日本語、フラッシュやアラームでアラート発生が可能です。標準ではthermals=0.3(0.3℃以上の温度差がある場合はアラーム)となっていますが、36.5℃が標準の場合は1.0程度にしても良いと思います。

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サンプル学習済みデータはグーチョキパーとマスクを含めた顔の認識。つまり4パターンの画像認識が可能です。このデータの意味は40%以上の認識率の場合、全てのクラスのバウンディングボックスを表示。特に顔が(class番号4)30%以上の認識率の場合かつ標準との温度差が0.3℃の場合は英語で"Caution"とsiriがアラートを出します。conf_allは0.3でも良いかもしれません。色々試してみて下さい。

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※ここで説明している方法の他に、黒体炉や蓄熱材を使った方法など、様々なメモリーポイントの指定方法ができます。

※自主試験では、LEPTON設置位置から1mを境にして0.1m当たり約0.1℃の温度差が発生します(50cm近づくと0.5℃測定温度が上昇する)。したがって、体温測定位置はある程度一定であることが必要です。

※メモリーポイントを壁などに設定した場合、時間とともに変化することにご注意下さい。空調の開始時など、室温と壁面の温度差がある場合は、時間の経過とともに誤差が大きくなります。

※LEPTON3.5の精度は±5℃です。メモリーポイントを設定しない場合はこの範囲で表示温度が上下します。また、放射温度計という特性上、対象物の持つ絶対温度を測定しているわけではないことにご注意下さい。

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Thermal Cam シリーズ

 Thermal Camとは About Thermal Cam.

Thermal CamはFlir LEPTON3.0又は3.5、BOSON QVGAを使ってiPhoneでサーモグラフィーを実現します。カメラとiPhoneテザリングによる無線接続です。BOSONを使用する場合はThmal Cam for BOSON - W&T's diaryを参照してください。

Thermal Cam can be used on iPhone with Flir LEPTON3.0 or 3.5 and BOSON QVGA for thermography. The camera and iPhone are wirelessly connected by tethering.

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Thermal Cam 3X

Thermal Cam3X はV10.0になりました。iPhone12シリーズやM1 Macにも対応します。

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Thermal Cam3X はV8.0になり、Raspberry PI3を使えば温度計測精度が向上します。

www.youtube.com

LEPTON3.5は標準で温度測定機能が付いていますが、精度はハイゲインモードで±5℃となっていて、正確な温度を測定したい場合、実用的ではありませんでした。そこで独自の工夫を加えた結果、ほぼ±0.25℃の精度で顔(マスク可)などを認識しながら、温度測定ができるようになりました。この機能はRaspberry PI3とLEPTON3.5、iPhone Xs以上のCPUを持つiPhone又はiPadで使用可能です。また、Raspberry PIをホストモードにすることで、電波のつながりにくいところでもピアツーピア接続が可能です。

 バージョンアップしたThermal Cam3Xは、Thermal Cam BOSON以上の機能を持ちます。また、Raspberry PI 3やLEPTON3.5をお持ちでない方も、今まで通りESP8266を使ってAIを取り入れたサーモグラフィーが実現できます。

 

前回までのバージョンアップ内容は以下の通りです。

  • 今までの使い勝手はそのままに、AIによる画像認識機能が加わった
  • 画像認識ファイルは自由に入れ替え可能。ユーザーが作成した学習済みファイルも使用可能で、認識した対象物についてアラート機能を付加。
  • 新たにM5Stackで動作可能になった。
  • LEPTON3.0と3.5を自動判別できるようになった。

Thermal Cam3Xは市販のESP8266ボードとFlir LEPTON3.0 又は3.5が必要です。以下の説明を確認し、必要部品をそろえた上でArduinoアプリをインストールして下さい。いままでThermal Cam3を使っていた方は、ESP8266側のアプリの入れ替えが必要です。https://drive.google.com/file/d/1uHMfr08MFBr5SeRYjOp-y0Ix-GH0isf-/view?usp=sharing

Thermal Cam3 is new. It has the following features.

  • The image recognition function by AI has been added while maintaining the conventional usability.
  • Image recognition files can be freely replaced. User-created learned files can also be used, and an alert function is added for specified objects.
  • Newly operable with M5Stack
  • Automatically distinguish between LEPTON 3.0 and 3.5

Thermal Cam3X requires a commercially available ESP8266 board and Flir LEPTON3.0 or 3.5. Please check the following explanation and install the Arduino app after you have the necessary parts. If you have been using Thermal Cam3 until now, you need to replace the ESP8266 app.   https://drive.google.com/file/d/1uHMfr08MFBr5SeRYjOp-y0Ix-GH0isf-/view?usp=sharing

 

基本機能の操作方法はこのビデオををご覧下さい。Watch this video for basic function operation.

      

AI機能を利用するとこのようなことができます。You can do this using the AI function.

      

M5Stackも使えるようになりました。M5Stack can now be used.

                      

取扱説明  Handling instructions 

Thermal Cam BOSON

 

 

 

 

 

 

 

ダイナミックレンジ・カラーレンジ・サイドビュー画面について About Dynamic Range,Color Range,Side View.

ダイナミックレンジについて About dynamic range

LEPTONは測定温度に応じて14bitの数値を出力しますが、白黒データにすると1ピクセルあたり最大8,192階調にもなります。計測範囲は-273 〜 + 300 ℃( 分 解 能 : 0.05℃ )。現状の通常ディスプレイで表現できるグラデーションは256段階。それに色を付けます。ところが表示装置の制限で、測定可能範囲を256階調にすると非常に荒い画像となることになります。さらに測定する温度範囲はその中のごく一部で、濃淡が出ないために画像が表現できません。回避策は画像として表示するため計測範囲をここで256階調に変換することになります。

LEPTON outputs a 14-bit value according to the measured temperature, but if it is monochrome data it will be up to 8,192 tonal levels per pixel. Measurement range is -273 ~ + 300 ℃ (resolution: 0.05 ℃). There are 256 gradations that can be expressed in the current normal display. I add color to it. However, due to limitations of the display device, if the measurable range is set to 256 tones, it will be a very rough image. Furthermore, the temperature range to be measured is only a part of it, and the image can not be expressed because there is no shade. Since the workaround is displayed as an image, the measurement range will be converted to 256 tones here.

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色付けした画像が下図のようになり、Thermal Camの標準画面です。

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この方法は問題があって、刻々と変化する温度領域をその都度256等分することになるので、測定場所の移動で、画面毎に色がめまぐるしく変化してしまいます。

Since this method has problems and it will divide the constantly changing temperature range into 256 equal parts each time, as the measurement place moves, the color changes dramatically from screen to screen.

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室内のように最高最低温度の差があまり無い場合は、気になりませんが、例えば画面に極端な高温部が部分的に存在する場合、温度差が増しただけ解像度が下がることになるので極端な温度幅になり、室内の階調がほとんど無くなることになります。 

If there is not much difference between maximum and minimum temperatures as in the room, you do not mind, for example if the extreme high temperature part is partially present on the screen, since the resolution will decrease as the temperature difference increases It becomes an extreme temperature width, and the gradation of the room almost disappears.   

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これを防ぐため、この例の場合低温寄りのある範囲で256階調にすれば画像表現できることになります。

調整する方法として、現状の最高最低温度の低温側及び高温側を全体の比率で調整できるようにしたのがダイナミックレンジです。調整範囲外は白又は黒になります。下図は低温側を調整した場合です。

In order to prevent this, in the case of this example, if it is 256 tones in a certain range close to low temperature, it is possible to express the image.

As a method of adjustment, the dynamic range is made to be able to adjust the low temperature side and the high temperature side of the current maximum and minimum temperature by the whole ratio. Outside adjustment range is white or black. The figure below shows when adjusting the low temperature side.

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現在の最低最高温度の範囲で、低温側32%を256階調表現している。Max温度はこの場合炎の温度ではなく背景の最高温度となる。高温側を調整した場合はMin温度が変化する。

In the current lowest maximum temperature range, 32% of the low temperature side is expressed in 256 tones. In this case Max temperature is not the temperature of the flame but the maximum temperature of the background. When the high temperature side is adjusted, the Min temperature changes.

結果的に、ある温度帯でLPTONの分解能の限度まで階調を表現できるようになります。これがThermal Camのダイナミックレンジスライダーです。

As a result, gradation can be represented up to the limit of the resolution of LPTON in a certain temperature range. This is the dynamic range slider of Thermal Cam.

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編集

 

カラーレンジについて  About color range

室内のように測定温度範囲が小さい状況で温度画像を再現したい場合、他の方法で背景色の変化をできるだけ無くする方法はないのでしょうか?。-273〜+300 ℃の計測範囲を例えば室内の最低最高温度(24℃〜34℃とか)に変えて、この間に256階調のカラーマップを適用させる方法で解決できます。測定温度に対応する色が固定されるので画像が安定することになります。

If you want to reproduce a temperature image in a situation where the measurement temperature range is small like indoors, is there no way to eliminate background color change as much as possible using other methods? . It can be solved by changing the measuring range of -273 to + 300 ° C to the minimum room temperature (24 ° C to 34 ° C, for example) in the room, and applying 256 gradation color maps during this period. Since the color corresponding to the measurement temperature is fixed, the image will stabilize.

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上記のようにKansai Denkiボタンを押しカラーレンジをONにすると、画像右上にグレーの点と、現在の最低最高温度が表示されます。

When the Kansai Denki button is pressed and the color range is turned on as shown above, a gray dot and the current minimum and maximum temperature are displayed in the upper right corner of the image.f:id:TAKEsan:20180221111008p:plain

同時に左下の現状最低最高温度表示部分に青と赤の点が現れます。二つの点の範囲が絶対カラーマップの範囲を示します。現状はその範囲でどのあたりを利用しているのか判別できるようにしました。測定した温度帯が刻々と変化しますので、この2つの点も常に動くことになります。カラーマップONで極端な温度が部分的に発生した場合でも、下図のように(ライターの火が画像に入っている)背景色は変化しなくなります。

At the same time, blue and red dots appear in the lowest highest temperature display area at the bottom left. The range of two points indicates the absolute color map range. The current situation has made it possible to judge which area is used within that range. Since the measured temperature zone changes every moment, these two points will also move at all times. By doing this, even if extreme temperatures are partially generated, the background color will not change as shown below (the lighter's fire is in the image).

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赤と青の点の範囲と現在のカラーマップがうまく動いていることがわかると思います

You can see that the range of red and blue points and the current color map are moving well.

この新機能は、現状カラーマップが標準カラーマップのごく一部の範囲となった場合階調が著しく失われますので注意が必要です。

Please note that this new function will cause the gradation to be significantly lost if the current color map becomes a small part of the standard color map.

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サイドビューについて  About side view

設定でSide View をON。特に確認したい温度領域 Target temp で温度を指定します。

この設定で、画面右側にサブビューが表示され、ターゲット測定温度は緑色で表示されます。

Set Side View on setting. Specify the temperature with the temperature range Target temp you want to check.With this setting, a subview is displayed on the right side of the screen and the target measurement temperature is displayed in green.

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この例のように最高温度最低温度域、設定温度域が即座に確認できます。測定域が現在の最低温度より低いときは、当然ですが緑表示されないのでご注意下さい。

As in this example, the maximum temperature minimum temperature range, set temperature range can be confirmed immediately. Please note that when the measurement area is lower than the current minimum temperature, green display will not be made.

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LEPTONの温度計測に関する全般的な注意点は、 Overall note on temperature measurement of LEPTON

  • LEPTONは温度計測が安定するまで多少の時間が必要です
  • 作成したアプリは対象熱源の放射率を考慮していません
  • 現在販売しているLEPTON3は温度測定の保証はしていません
  • LEPTON needs some time until the temperature measurement stabilizes
  • The created application does not consider the emissivity of the target heat source
  • Temperature measurement is not guaranteed for  LEPTON 3 which are currently on sale

以上のことから場面や環境で測定温度に誤差があることをご理解下さい。

Please understand that there is an error in the measured temperature in the scene or environment from the above.

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 * 1: There are few noises depending on the distance and the surrounding conditions, but the frame rate drops.

Thermal Cam3X System overview

システム概要

そもそもLEPTONサーモセンサーってなに? What is LEPTON thermosensor in the first place?

このセンサーだけで熱を感知して、画像を再現します。真っ暗闇で何の照明も使わずに画像が再現できます。詳しくはメーカーサイトを御覧ください。

This sensor alone senses heat and shows thermal image. Thermal Images can be seen in the dark without any lighting. Please see the manufacturer site for details.

FLIR Lepton® | FLIR Systems

なぜ WROOM02 (ESP8266) を使うのか? Why use WROOM 02 (ESP 8266)?

その消費電力の少なさと価格の安さに尽きます。消費電力はESP32やPi Zero の約半分。基盤を選べば280mAhの極小リポバッテリーでLEPTON3の場合でも1時間以上赤外線動画を発信し続けます。

It consumes less power and lower price. Power consumption is about half of ESP32 and Pi Zero. If a good pcb is chosen, it will continue to transmit infrared video for over 1 hour even in case of LEPTON 3 with 280 mAh mini lipo battery.

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新しく開発したドローン向けの比較的大型の基板でも、電池を含めて僅か18gです

このことは、小型ドローン搭載を始め色々な用途で使えることを意味します。ESP8266でLEPTON3の画像を30~100m離れたところからiPhoneで受信できます。

上記写真は、小型ドローンに特化したボードでスイッチサイエンスさんで取り扱っていただいています。

ESP8266には何も改良を加えていないので当然技適も問題ありません。このボードとiPhoneアプリとの組み合わせで双方100m程度離れている条件で、iPhoneからLEPTON3のほぼノイズがない画像が継続して再現できました。しかも測定した場所はWIFI中継点が20箇所程度と非常に劣悪な環境でした。(下記で実際の動画が確認できます)

残念ながら一般のボードでは最大の動画受信距離は35m程度です。今回のアプリはボードを選びませんが、性能と安定性を望むならカスタム基盤が必要になります。

This means that you can use it for various purposes, including toy drone. However, as we introduced in previous articles, there are many problems. LEPTON 3 with ESP 8266 and still be able to receive on iPhone from30~100 m .

The picture above is a board specializing in small drones and handled by Switch Science.Since there is nothing to improve on ESP 8266 naturally, there is no problem with skill. With this combination of this board and software of this time it was able to reproduce images with almost no noise of LEPTON 3 from iPhone under the condition that both are 100 m away.

Moreover, the place where we measured was a very bad environment with WIFI relay point of about 20 places. (Actual video can be confirmed below) 

Unfortunately the maximum video reception distance on a general board is around 35 m. This application does not choose a board, but if you want performance and stability, you need a custom pcb made by Wiwao. If you can successfully distribute movies with ESP 8266, there is nothing to benefit from using other processors or ESP32.

LEPTON3+Thermal Cam3をMavic Airに取り付けて撮影すると.......。When LEPTON 3 + Thermal Cam 3 is attached to Dobby and shot ........

次の動画は、Oosawaさんが小型ドローンMabic Airに今回のシステムを取り付けて、実際に太陽電池メンテナンス用にTestフライトを実施したものです。(協力:大澤 雄一郎)

The following video is Oosawa's installed this system on a small drone Mabic Air and actually conducted a Test flight for solar cell maintenance.

      Thermal Cam3はUDP OSC通信をiPhoneデザリングで実現していますが、周りの妨害電波からほとんど影響を受けません。Thermal Cam 3 conducts UDP OSC communication with iPhone tethering, but it is not hardly affected by surrounding jamming waves.

次の動画はWiFi中継点が20ヶ所程度でパケットに影響の出やすい駅構内で録画していますが、多少フレームレートが落ちる程度で、画像ノイズは全くないことが確認できます。

Although the next movie is recording on the station premises where the WiFi relay point is likely to affect packets at around 20 places, it can be confirmed that there is no image noise at all, as the frame rate goes down slightly.

     夜なのにこんな画像が録画できます。Even though it is night, you can record such an image.

 人も車も風景も、そして電線も.....。このクオリティー。結構いいかもしれません。

People, cars, landscapes, electric wires ...... This quality. It might be pretty good.   

   

100m離れた場所での画像です。It is an image at a place 100 m away.

 WROOM02(ESP8266)側のWIFI中継点は20箇所。iPhone側は7箇所でした。少しパケット紛失(インジケーター黄色点滅)しているようですが、動画のスピードは問題ありませんでした。この画像の撮影ではWiwaoさんの最新ボードを使っています。

There are 20 WIFI relay points on WROOM 02 (ESP 8266) side. There were 7 places on the iPhone side. It seems that a little packet loss (indicator yellow flashing), but the speed of the video was not a problem. For shooting this image, I use his latest board of Wiwao.

   LEPTON3が風に揺れています。ほとんど遅れがないことと、画像のノイズが全くないことが確認できました。この場所はすぐ左側が崖になっている住宅地で、パケットのエラー修正がまともにできていないと、満足に画像が再現できない「魔」の場所です。

LEPTON 3 is swaying in the wind. It was confirmed that there was almost no delay and no image noise. This place is a residential area where the left side is a cliff soon and it is a place of "devil" that can not reproduce images satisfactorily if error correction of packet is not done properly.

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ESP8266を使う場合のインストール方法 Installation method when using ESP8266

アプリ実行前に...。 Before running the application ....

 

このアプリは以下の別部品およびソースのインストールが必要です。順番に沿って部品の調達およびソフトのインストールを行ってください。WROOM02のソースコンパイル時はモリーとCPUスピード設定をそれぞれ80MHz,160MHzに設定が必要です。(Thermal Cam (for LEPTON1)は以前周波数を下げていましたが、V2.0では周波数を上げてコンパイルします)※「5.ボード設定は以下の通りとしてください」参照

まずESP8266開発ボード、LEPTON3、LEPTONブレイクアウトボードを手に入れてください。 以下必要部品の入手先とLEPTON画像再現までの手順です。

This application requires installation of the following separate parts and source. Please procure parts and install software according to the order. When source compiling WROOM 02, it is necessary to set memory and CPU speed setting to 80 MHz and 160 MHz respectively. 

 First, get the ESP 8266 development board,  LEPTON 3, LEPTON breakout board.Below is the procedure from where to obtain the required parts to LEPTON image reproduction.

 1.ESP8266開発ボードを用意してください。Prepare the ESP8266 development board.

f:id:TAKEsan:20191118111932p:plain 

LEPTON3はSPIとi2C及び3.3V出力端子が必要です。これらの端子が使用できないボードもありますので、購入時は注意してください。

LEPTON 3 requires SPI and i2C and 3.3 V output terminals. Some boards can not use these terminals, so be careful when purchasing.

専用のボードを販売しています。(W&T Thermal Cam PCB)

         W&T Thermal Cam PCB - スイッチサイエンス

         W&T Thermal Cam PCB用パーツセット - スイッチサイエンス

SPIの信号が安定するばかりでなく、WiFiの飛距離が技適範囲内で大きく伸びます。

 We decided to sell the board we made. In addition to stabilizing the signal of SPI, the distance of WiFi will dramatically increase within the technical range! ! .

2. LEPTON3又は3.5を用意してください。Please prepare LEPTON3 or 3.5

f:id:TAKEsan:20191118113207p:plain

 LEPTONセンサー自体は完全防水で、衝撃にもかなり強いため悪条件にびくともしませんが、取り外し可能なシャッター部品は壊れやすい欠点があります。取り扱いには十分に注意してください。LEPTONは定期的にシャッターを閉じて画像のキャリブレーションを行っていますが、シャッターが壊れると残像が残るなど、画像に障害が出て来ます。今の所シャッターの交換部品は販売していない様なので、取り扱いには十分注意が必要です。

The LEPTON sensor itself is completely waterproof, and it is quite strong for impact, so it does not bother with adverse conditions, but detachable shutter parts have a breakable disadvantage. Please handle with care. LEPTON regularly closes the shutter and calibrates the image, but if the shutter breaks, afterimages will remain, such as image failure will come out. Currently it seems that we do not sell replacement parts for the shutter, so careful handling is necessary.

3. BREAKOUT BOARDが必要です。 BREAKOUT BOARD is required.   

f:id:TAKEsan:20191118113845p:plain

Ver1.0 は製造中止ですが ver2.0 はFLIR Lepton Breakout Board v2.0 | FLIR Systemsで手に入ります

In Japan, you can get it with Cornes Technology or Digi - Key.                              

 4. Arduino IDEをインストールします(Macの場合) Install Arduino IDE (Mac)

Arduino IDE https://www.arduino.cc/en/main/software  をインストール

IDEを起動させたら、

Arduino-->Preferences 

出てきた環境設定ダイアログの下の方「追加ボードマネージャーのURL:」の中に

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

を書き込む。

Install Arduino IDE https://www.arduino.cc/en/main/software   After starting the IDE,

Arduino-->Preferences

In the lower part of the setting dialog that came out "in the URL of additional board manager:"

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

 f:id:TAKEsan:20171008224533p:plain

ツール-->開発ボード-->ボードマネージャー を選択

最後の方にesp8266 by esp8266 Community という項目があります。 f:id:TAKEsan:20170920210049p:plain

バージョンは必ず2.2.0 を選択してください。(上図はすでに2.2.0を選択してるので選択画面には出て来ていない)すでに 2.3.0を選択している方は 2.2.0にバージョンを落としてください。2.3.0で今回のソースをインストールするとうまく動作しません。 

Be sure to select 2.2.0 for the version. (Since the above figure has already selected 2.2.0, it has not appeared on the selection screen.) If you have already selected 2.3.0 please drop the version to 2.2.0. Installing this source in 2.3.0 does not work well.

 5. ボード設定は以下の通りです。 The board settings should be as follows.

シリアルポートはESP8266を接続すれば表示されますが、Bluetoothでない方を選択します。注意点は、Macの場合ESP8266を何回も抜き差しすると、USBを認識しなくなることです。認識しない場合はMac側のUSBコネクタを変更すると、認識するようになります。MacBookのようにUSBコネクタが2つしかなくて両方認識しなくなったら、再起動……。です。       Flash Frequency=80MHz、CPU Frequency=160MHzであることに注意してください。    

The serial port will be displayed if you connect the ESP 8266, but choose the one that is not Bluetooth. The caveat is that if you plug or unplug ESP 8266 multiple times on a Mac, it will not recognize USB. If you do not recognize it, you will recognize it when you change the USB connector on the Mac side. If there are only two USB connectors like a MacBook and both do not recognize, restart ....... is. Please note that Flash Frequency = 80 MHz, CPU Frequency = 160 MHz.                 

f:id:TAKEsan:20170924110748p:plain

f:id:TAKEsan:20170920210155p:plain   

 6. OSCライブラリをインストールします。 Install the OSC library.

Arduino IDEの Arduino—>Preferences..  を選択して一番上の スケッチブックの保存場所を確認します。

Select Arduino-> Preferences .. in the Arduino IDE and check the storage location of the top sketchbook.

 f:id:TAKEsan:20170920210844p:plain

この中にlibraries フォルダがあるかどうか確認します

Make sure there is a libraries folder in this.

無かったらlibrariesフォルダを作成します。以下のURLを開いて

https://github.com/sandeepmistry/esp8266-OSC

ESP8266のOSCライブラリをダウンロード解凍してlibrariesフォルダに移動させます。

一度Arduino IDEを終了させ、再起動後 スケッチ-->ライブラリをインクルードを選択して 「OSC 」が入っているかどうか確認。

If you do not have it, create a libraries folder. Open the following URL

    https://github.com/sandeepmistry/esp8266-OSC 

Unzip the OSC library of ESP 8266 and move it to the libraries folder.

Exit the Arduino IDE once, after restarting, select Sketch -> Include Library to check if "OSC" is included.

 7. iPhoneを設定します。 Configure iPhone.

iPhone を普通に初期設定するとssidは日本語になります。エラーが起きる可能性がありますので半角英字に修正してください。

 設定-->一般-->情報-->名前-->現在のiPhone名称>を選択 で名称を変更します。名称を変更してもiPhone自体の挙動に影響はありません。 

When initializing iPhone as usual, ssid becomes Japanese. Please correct it to half-width alphabetical as it may cause an error.

Choose Settings -> General -> Information -> Name -> Current iPhone Name> to change the name. Changing the name does not affect the behavior of the iPhone itself.

 8. ESP8266Arduino ソースをダウンロードします。Download the ESP 8266 Arduino source.

上記URLからダウンロードしてください。(LEPTON3.0と3.5はアプリが自動判別します)Arduino IDEを開いて、ダウンロードしたファイルをダブルクリック。フォルダの中に入れますか?と聞かれるので、YESを選択。OSCやSPIの安定化、UDPパケット紛失問題の解消、ESP特有のWDTリセットの解決方法をコメントしておきました。ボードを選べば100m以上離れた場所でLEPTONの画像が再現できます。 

Please download from the above URL.Open Arduino IDE and double click on the file you downloaded now. Can you put it in the folder? As you are asked, choose YES. We commented on the stabilization of OSC and SPI, the elimination of UDP packet loss problem, and the solution method of WSP reset specific to ESP. If you choose a board, LEPTON images can be reproduced in places more than 100 m away.

 9. 今回のiPhoneアプリをダウンロードします。Download this iPhone application.                

f:id:TAKEsan:20191114144756p:plain

W&T又はkansaidenkiで検索。Themal Cam3Xを探します。申し訳有りませんが有料アプリです。

Search by W&T or kansai. Look for  Themal Cam 3X according. Sorry, this is a paid app.

 10. 今回のソースを開いて一部を修正します。Open this source and fix some.

修正が必要な部分は、以下の3箇所です。 

         40,41行目付近   

          #define SSID_X    “ABiPhone”   //iPhone 

          #define PASS_X    "11111111"   //iPhone 

 ABiPhoneにiPhoneの名称、11111111 に 設定-->モバイルデータ通信-->Wi-Fiのパスワード を調べて パスワードを入力します。

          51行目付近

          #define LEDpin 16 

に自分のボードに合ったLEDのピン番号を入力してください。LEDは特に必要ありませんが、ESP8266の状態がわかるので、点灯すると便利です。サインは以下の通りです。

  • LED 長点滅 初期のWiFi接続中の場合点滅。
  • LED 短点滅 iPhone側のアプリが中断した場合点滅。
  • 無点滅   正常にデータを送っている場合。
  • 無点滅中一瞬LEDが光る場合 パケットが紛失して、再度同じパケットを送っている時。ピカッピカッが多いときは、周囲の電波状態が悪く連続してパケット修正をしている状態なので、画像のフレームレートが下がります。

 GPSをONにすると、周期的に一瞬ピカッと光ります。確実にパケットを紛失してるのですが画像にはさほど影響がないことがわかると思います。BlueToothをONにするとさすがにたくさん点滅してフレームレートが多少落ちます。

The parts that need to be modified are the following three places. 

Near lines 34 and 35 

          #define SSID_X    “ABiPhone”   //iPhone

          #define PASS_X    "11111111"   //iPhone

Set the name of iPhone to ABiPhone, set to 11111111 -> Mobile data communication -> Enter the password by checking the Wi - Fi password.

          Line 47 (for LEPTON 1) Near line 53 (for LEPTON 3)

           #define LEDpin 16

Please enter the pin number of LED matching your board. Although LED is not particularly necessary, it is convenient to light up as you can understand the state of ESP 8266. The signature is as follows.

  • LED blinking - when initial WiFi connection is in progress. 
  • LED Flash short blink Blinks - when iPhone side application is interrupted.
  • No flashing - When sending data normally.
  • When the LED glows instantaneously during blinking - When the packet is lost and is sending the same packet again. When there are a lot of shocks, the frame rate of the image decreases because the ambient radio condition is bad and the packet is being corrected continuously.

When GPS is turned on, it glows shimmerly periodically. I think that you can see that there is not much effect on the picture although it surely loses the packet. When BlueTooth is turned on, it glows a lot and the frame rate drops.

11. ESP8266とLEPTON BREAKOUT BOARD を接続します。Connect ESP 8266 and LEPTON BREAKOUT BOARD.

スイッチサイエンスESPrの場合、LEPTONブレイクアウトボードとESP8266の結線は以下の通りです

For switch science ESPr, the connection between LEPTON breakout board and ESP 8266 is as follows 

       f:id:TAKEsan:20191118122016p:plain                       

 12. WROOM02(ESP8266)ボードにプログラムを転送します。Transfer the program to WROOM02 (ESP8266) board.

以上設定が終わったらコンパイル、転送します。たまにエラーが出る場合がありますが、その場合は再度転送してください。(USBを認識していない場合が多い)

When compilation and transfer are done, it completes. Although occasionally an error may appear, please transfer again in that case. (USB is not recognized in many cases) 

13. いよいよサーモグラフィー開始 The thermography finally starts !!

iPhoneX、11Proでの動作確認をしています。iPadでも動くと思いますが、両者ともCPUはA9以上が必要です。iPhone 11 Pro MAX、Xs、Xs Pro、XR、8、8Plus、他のiPadに関してはシュミレーターで動作を確認・調整しています。

インストール作業から1回目の動作確認までは、簡単とは言えませんが、Arduinoに慣れている皆さんにとっては全く問題のない過程です。セキュリティーを保ったまま、2回目以降は3ステップ(LEPTON側スイッチオン-->インターネット共有-->iPhoneアプリ起動)で動いてしまいます。煩わしいWiFi選択やIP、パスワード入力などは全く必要ありません。また、テザリングを使っていても外部とは通信しないので、Thermal Cam3動作に関する通信料金は発生しません。

*iPhoneの機種や周囲の環境によりテザリングがつながりにくい場合があります。その場合には

  • ESP8266の電源を入れ直す
  • 機内モードON->OFF を実行してからインターネット共有をONにする。
  • iPhoneの電源を入れ直す
  • 時間や場所を変えて再接続を行う

I am checking the operation with X,11Pro. I think that it will work on general iPad, but both require A9 or more CPU. For iPhone Xs,Xs Pro,XR,8, 8 Plus, and other iPads, the operation is checked and adjusted with a simulator.

It is not easy from installation to first confirmation of operation, but for everyone who is accustomed to Arduino it is a completely problem free process. While keeping security, it moves with 3 steps (LEPTON side switch ON -> Internet share -> iPhone application launch) after the second time. No troublesome WiFi selection, IP, password entry etc are required at all. Also, even if you use tethering, you will not communicate with the outside, so there will be no communication fee for Thermal Cam 3 operation.

*Tethering may be difficult to connect depending on the iPhone model and surrounding environment. In that case.

  • Power cycle ESP8266.
  • Execute Airplane mode ON-> OFF and then turn on Internet sharing.
  • Power cycle your iPhone.
  • Reconnect at a different time or location.

Goto Home

 

 

     

M5Stackを使う場合のインストール方法 Installation method when using M5Stack

アプリ実行前に...。 Before running the application ....

このアプリは以下の別部品およびソースのインストールが必要です。順番に沿って部品の調達およびソフトのインストールを行ってください。

まずM5Stack、M5Stack用電池モジュール、LEPTON3 or 3.5、LEPTONブレイクアウトボードを手に入れてください。 以下必要部品の入手先とLEPTON画像再現までの手順です。

また、LEPTON3.0と3.5は自動判別します。

This application requires installation of the following separate parts and source. Please procure parts and install software according to the order. 

 First, get the M5Stack,M5Stack battry module ,development board,LEPTON 3 or 3.5, LEPTON breakout board.Below is the procedure from where to obtain the required parts to LEPTON image reproduction.LEPTON3.0 and 3.5 are automatically identified.

 1. M5StackとM5Stack電池モジュールを用意してください。Prepare the M5Stack and M5Stack battry module.

f:id:TAKEsan:20191118130532p:plain

2. LEPTON3.0又は3.5を用意してください。Please prepare LEPTON3.0 or 3.5

f:id:TAKEsan:20191118113207p:plain

 LEPTONセンサー自体は完全防水で、衝撃にもかなり強いため悪条件にびくともしませんが、取り外し可能なシャッター部品は壊れやすい欠点があります。取り扱いには十分に注意してください。LEPTONは定期的にシャッターを閉じて画像のキャリブレーションを行っていますが、シャッターが壊れると残像が残るなど、画像に障害が出て来ます。今の所シャッターの交換部品は販売していない様なので、取り扱いには十分注意が必要です。

The LEPTON sensor itself is completely waterproof, and it is quite strong for impact, so it does not bother with adverse conditions, but detachable shutter parts have a breakable disadvantage. Please handle with care. LEPTON regularly closes the shutter and calibrates the image, but if the shutter breaks, afterimages will remain, such as image failure will come out. Currently it seems that we do not sell replacement parts for the shutter, so careful handling is necessary.

3. BREAKOUT BOARDが必要です。 BREAKOUT BOARD is required.   

f:id:TAKEsan:20191118113845p:plain

Ver1.0 は製造中止ですが ver2.0 はFLIR Lepton Breakout Board v2.0 | FLIR Systemsで手に入ります

In Japan, you can get it with Cornes Technology or Digi - Key.                              

 4. Arduino IDEをインストールします Install Arduino IDE

M5Stack - A series of modular stackable development devices

自分のコンピューターに合わせてインストールして下さい。 

Please install according to your computer.

 5. OSCライブラリをインストールします。 Install the OSC library.

Arduino IDEの Arduino—>Preferences..  を選択して一番上の スケッチブックの保存場所を確認します。

Select Arduino-> Preferences .. in the Arduino IDE and check the storage location of the top sketchbook.

 f:id:TAKEsan:20170920210844p:plain

この中にlibraries フォルダがあるかどうか確認します

Make sure there is a libraries folder in this.

無かったらlibrariesフォルダを作成します。以下のURLを開いて

https://github.com/sandeepmistry/esp8266-OSC

ESP8266のOSCライブラリをダウンロード解凍してlibrariesフォルダに移動させます。

一度Arduino IDEを終了させ、再起動後 スケッチ-->ライブラリをインクルードを選択して 「OSC 」が入っているかどうか確認。

If you do not have it, create a libraries folder. Open the following URL

    https://github.com/sandeepmistry/esp8266-OSC 

Unzip the OSC library of ESP 8266 and move it to the libraries folder.

Exit the Arduino IDE once, after restarting, select Sketch -> Include Library to check if "OSC" is included.

6. OSCライブラリの一部を変更します。Change part of the OSC library.

OSCdata.h

以下94~96行目をコメントアウトまたは削除します。

Comment out or delete lines 94 to 96 below.

f:id:TAKEsan:20191118135336p:plain

OSCData.cpp 

以下31~38行目をコメントアウト又は削除します

Comment out or delete lines 31 to 38 below.

f:id:TAKEsan:20191118135351p:plain

7. iPhoneを設定します。 Configure iPhone.

iPhone を普通に初期設定するとssidは日本語になります。エラーが起きる可能性がありますので半角英字に修正してください。

 設定-->一般-->情報-->名前-->現在のiPhone名称>を選択 で名称を変更します。名称を変更してもiPhone自体の挙動に影響はありません。 

When initializing iPhone as usual, ssid becomes Japanese. Please correct it to half-width alphabetical as it may cause an error.

Choose Settings -> General -> Information -> Name -> Current iPhone Name> to change the name. Changing the name does not affect the behavior of the iPhone itself.

 8. M5Stack Arduino ソースをダウンロードします。Download the M5Stack Arduino source.

上記URLからダウンロードしてください。(LEPTON3.0と3.5はアプリが自動判別します)Arduino IDEを開いて、ダウンロードしたファイルをダブルクリック。フォルダの中に入れますか?と聞かれるので、YESを選択。OSCやSPIの安定化、UDPパケット紛失問題の解消、ESP特有のWDTリセットの解決方法をコメントしておきました。

Please download from the above URL.Open Arduino IDE and double click on the file you downloaded now. Can you put it in the folder? As you are asked, choose YES. We commented on the stabilization of OSC and SPI, the elimination of UDP packet loss problem, and the solution method of WSP reset specific to ESP. 

 9. 今回のiPhoneアプリをダウンロードします。Download this iPhone application.                

f:id:TAKEsan:20191114144756p:plain

W&T又はkansaiで検索。Themal Cam3Xを探します。申し訳有りませんが有料アプリです。

Search by W&T or kansai. Look for  Themal Cam 3X according. Sorry, this is a paid app.

 10. 今回のソースを開いて一部を修正します。Open this source and fix some.

修正が必要な部分は、以下の2箇所です。 

         58,59行目付近   

          #define SSID_X    “ABiPhone”   //iPhone 

          #define PASS_X    "11111111"   //iPhone 

 ABiPhoneにiPhoneの名称、11111111 に 設定-->モバイルデータ通信-->Wi-Fiのパスワード を調べて パスワードを入力します。

 GPSをONにすると、周期的に一瞬ピカッと光ります。確実にパケットを紛失してるのですが画像にはさほど影響がないことがわかると思います。BlueToothをONにするとさすがにたくさん点滅してフレームレートが多少落ちます。

The parts that need to be modified are the following three places. 

Near lines 34 and 35 

          #define SSID_X    “ABiPhone”   //iPhone

          #define PASS_X    "11111111"   //iPhone

Set the name of iPhone to ABiPhone, set to 11111111 -> Mobile data communication -> Enter the password by checking the Wi - Fi password.

When GPS is turned on, it glows shimmerly periodically. I think that you can see that there is not much effect on the picture although it surely loses the packet. When BlueTooth is turned on, it glows a lot and the frame rate drops.

11. M5StackとLEPTON BREAKOUT BOARD を接続します。Connect M5Stack and LEPTON BREAKOUT BOARD.

   f:id:TAKEsan:20191118185852p:plain         f:id:TAKEsan:20191118190420j:plain

 12. WROOM02(ESP8266)ボードにプログラムを転送します。Transfer the program to WROOM02 (ESP8266) board.

以上設定が終わったらコンパイル、転送します。たまにエラーが出る場合がありますが、その場合は再度転送してください。(USBを認識していない場合が多い)

When compilation and transfer are done, it completes. Although occasionally an error may appear, please transfer again in that case. (USB is not recognized in many cases) 

13. いよいよサーモグラフィー開始 The thermography finally starts !!

iPhoneX、11Proでの動作確認をしています。iPadでも動くと思いますが、両者ともCPUはA9以上が必要です。iPhone 11 Pro MAX、Xs、Xs Pro、XR、8、8Plus、他のiPadに関してはシュミレーターで動作を確認・調整しています。

インストール作業から1回目の動作確認までは、簡単とは言えませんが、Arduinoに慣れている皆さんにとっては全く問題のない過程です。セキュリティーを保ったまま、2回目以降は3ステップ(LEPTON側スイッチオン-->インターネット共有-->iPhoneアプリ起動)で動いてしまいます。煩わしいWiFi選択やIP、パスワード入力などは全く必要ありません。また、テザリングを使っていても外部とは通信しないので、Thermal Cam3動作に関する通信料金は発生しません。

I am checking the operation with X,11Pro. I think that it will work on general iPad, but both require A9 or more CPU. For iPhone Xs,Xs Pro,XR,8, 8 Plus, and other iPads, the operation is checked and adjusted with a simulator.

It is not easy from installation to first confirmation of operation, but for everyone who is accustomed to Arduino it is a completely problem free process. While keeping security, it moves with 3 steps (LEPTON side switch ON -> Internet share -> iPhone application launch) after the second time. No troublesome WiFi selection, IP, password entry etc are required at all. Also, even if you use tethering, you will not communicate with the outside, so there will be no communication fee for Thermal Cam 3 operation.

15. M5Stackでの動作について

  • 電源ボードで電池容量を大きくしていますが、M5Stackが起動しない場合は再充電を行って下さい。
  • iPhoneとのテザリング接続が完了しないとM5Stack側の赤外線画像が表示されません
  • M5Stack側のカラーレンジには対応していません(ダイナミックレンジは可能)
  • テザリング到達距離はESP8266に比べ大幅に短くなります(最大で35m程度)
  • M5Stack側での画像のカラー変更は一番左側のボタンを押します。
  • The battery capacity is increased with the power board, but if M5Stack does not start, recharge it.
  • If the tethering connection with the iPhone is not completed, the infrared image on the M5Stack side will not be displayed
  • The color range on the M5Stack side is not supported (dynamic range is possible)
  • Tethering reach is significantly shorter than ESP8266 (up to about 35m)
  • To change the color of the image on the M5Stack side, press the leftmost button.

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