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FLIR Lepton 통합 가이드: 하드웨어, 소프트웨어, 라즈베리 파이 설정

소개

참고: 이 가이드는 원래 FLIR Lepton KIT‑13233용으로 작성되었으나 FLIR Lepton 2.5 Radiometry 버전도 동일하게 작동합니다.

우리 팀이 장파 적외선(LWIR) 카메라 테스트를 시작했을 때 '보이지 않는 것을 본다'는 전망에 즉시 흥분했습니다. 원격 정글을 모니터링하든 단순히 뜨거운 머그잔에 데이지 않게 하든 FLIR Lepton은 콤팩트하고 저렴한 열화상 게이트웨이를 제공합니다.

FLIR Lepton은 가격 대비 훌륭한 모듈이며 Pure Engineering의 브레이크아웃 보드와 문서 덕분에 통합이 간단합니다.

설정이 단순하지만 몇 가지 미묘한 차이가 있습니다. 아래에서 우리가 얻은 통찰을 공유하고 단계별 연습을 제공합니다.

필수 자료

이 튜토리얼을 따라하려면 몇 가지 하드웨어와 소프트웨어 구성요소가 필요합니다. 기존 설정에 따라 아래 목록의 모든 항목이 필요하지 않을 수 있습니다. 장바구니에 담고 가이드를 검토한 뒤 조정하세요.

하드웨어

Pure Engineering이 제공하고 제품 비디오에 등장하는 라즈베리 파이 예제 코드를 사용합니다. 최소한 다음이 필요합니다:

아래는 추천 부품 목록입니다. 이미 가진 항목은 건너뛰세요.

FLIR Lepton Hookup Guide Wishlist – SparkFun Wish List

팁: 최소 설정으로 솔리드 코어 22 AWG 와이어로 Lepton을 파이에 직접 배선할 수 있습니다. 더 견고한 연결을 위해 맞춤 라즈베리 파이 HAT을 납땜하는 것을 고려하세요.

PureThermal 2 – FLIR Lepton Smart I/O Board를 구입하면 Lepton 카메라 모듈은 포함되지 않습니다. 하지만 USB 기반 제어와 원시 비디오 데이터를 제공해 카메라를 USB 웹캠으로 사용하기에 이상적입니다.

Smart I/O 보드를 컴퓨터에 설정하는 자세한 지침은 다음 비디오를 참조하세요:

소프트웨어

예제 코드는 라즈베리 파이 모델 B에서 테스트되었지만 라즈비안이 설치된 모든 파이 모델에서 실행됩니다.

RASPBIAN IMAGE

또한 Qt 개발 도구와 Pure Engineering 예제 코드가 필요합니다. 단계별 지침은 아래 소프트웨어 섹션을 참조하세요.

이론

전자기 스펙트럼은 고에너지 감마선부터 저주파 라디오파까지 범위가 넓습니다. 일반 소비자 카메라는 가시광선(380~700nm)을 포착합니다. Lepton 같은 장파 적외선(LWIR) 센서는 실온 근처 물체가 방출하는 파장인 9~14µm 범위의 복사를 감지합니다.

가시광선이 강조된 전자기 스펙트럼. 이미지 제공: Wikimedia Commons.

Lepton의 핵심은 마이크로볼로미터 어레이입니다. 마이크로볼로미터는 흡수한 적외선 에너지에 반응해 전기 저항이 변합니다. 이 저항을 측정해 센서가 표면 온도를 계산하고 온도 데이터를 인코딩한 가상 컬러 이미지를 생성합니다.

열화상은 건물 진단, 자동차 냉각 분석, 의료 진단, 야간 투시 시스템에 응용됩니다. 로봇공학에서는 OpenCV 같은 표준 이미지 처리 라이브러리를 사용해 열 중심점 감지가 가능해 열 추적 로봇을 현실적인 DIY 프로젝트로 만듭니다.

하드웨어 개요

아래는 두 가지 가장 일반적인 Lepton 변형의 주요 사양입니다. 파란색으로 강조된 셀은 원본 Lepton과 Lepton 2.5 Radiometry의 차이를 나타냅니다.

FLIR Lepton FLIR Lepton v2.5 w/ Radiometry
해상도80 × 60 px80 × 60 px
스펙트럼 범위8–14 µm8–14 µm
수평 시야각51°50°
열 감도<50 mK<50 mK
프레임 레이트<9 Hz<9 Hz
제어 인터페이스I²CI²C
비디오 인터페이스SPISPI
이미지 획득 시간<0.5 s<1.2 s (실제 테스트 시 ≈0.5 s)
내장 셔터✓✓
Radiometry14‑비트 픽셀 값14‑비트 픽셀 값, 켈빈
동작 전력≈150 mW≈150 mW

하드웨어 연결

⚠️ 경고: Lepton 모듈은 정전기 방전에 강하지만 정밀 부품입니다. 주의해서 다루고 정전기 띤 표면을 피하세요.

회로도

아래 다이어그램을 따라 Lepton 브레이크아웃 보드를 라즈베리 파이 GPIO 핀에 연결하세요. GPIO 핀아웃 복습이 필요하면 라즈베리 파이 GPIO 튜토리얼을 참조하세요. Lepton 모듈이 브레이크아웃 소켓에 단단히 장착되었는지 확인하세요.

브레드보드와 터치스크린을 사용한 일반적인 설정은 아래 이미지에 나와 있습니다.

축하합니다—하드웨어 조립이 완료되었습니다. 이제 소프트웨어를 구성하겠습니다.

소프트웨어

라즈베리 파이에 라즈비안을 설치하세요. 부팅 후 터미널을 열고 raspi-config 유틸리티로 파이의 SPI와 I²C 인터페이스를 활성화하세요:

sudo raspi-config

Advanced Options → SPI로 이동한 뒤 I²C도 동일하게 반복하세요. 각 선택 후 재부팅해 변경사항을 적용하세요.

Pure Engineering 예제는 Qt 애플리케이션이므로 Qt 개발 도구를 설치하세요:

sudo apt-get install qt4-dev-tools

다음으로 Pure Engineering GitHub 저장소에서 예제 코드를 다운로드하세요. 저장소를 복제하거나 ZIP 아카이브를 다운로드해 압축을 풀고 raspberrypi_video 디렉터리로 이동하세요:

cd LeptonModule-master/raspberrypi_video

Lepton SDK를 먼저 컴파일하세요:

cd ../software/raspberrypi_libs/LeptonSDKEmb32PUB
make

raspberrypi_video 디렉터리로 돌아가 애플리케이션을 빌드하세요:

qmake && make

빌드 완료 후 애플리케이션을 실행하세요:

./LeptonVideo

이제 Lepton 카메라에서 실시간 열화상 피드를 볼 수 있습니다. 여기서 OpenCV, 데이터 로깅, 로봇 프로젝트 통합 등을 실험할 수 있습니다.

추가 자료

FLIR Lepton Hookup Guide를 따라주셔서 감사합니다. 즐거운 이미징!

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