FLIR Lepton統合ガイド：ハードウェア、ソフトウェア、Raspberry Piセットアップ

はじめに

注： 本ガイドは元々FLIR Lepton KIT‑13233向けに書かれましたが、FLIR Lepton 2.5 with Radiometryでも同様に動作します。

長波長赤外線（LWIR）カメラのテストを開始したとき、私たちは「見えないものを見る」可能性に瞬時にワクワクしました。遠隔地のジャングル監視から、熱いマグカップでのやけど防止まで、FLIR Leptonはコンパクトで手頃な価格のサーマルイメージングへの入り口を提供します。

FLIR Leptonは価格に見合う優れたモジュールで、Pure Engineeringのブレークアウトボードとドキュメントにより統合が容易です。

FLIR Radiometric Lepton Dev Kit

FLiR Dev Kit

セットアップはシンプルですが、いくつかのニュアンスがあります。以下では得られた知見を共有し、ステップバイステップのウォークスルーを提供します。

必要な材料

このチュートリアルを実行するには、いくつかのハードウェアとソフトウェアコンポーネントが必要です。既存のセットアップによっては、以下のすべてが必要ない場合もあります。カートに追加し、ガイドを見て、必要に応じて調整してください。

ハードウェア

Pure Engineering提供のRaspberry Pi用サンプルコードと、彼らの製品ビデオで紹介されているものを使用します。最低限必要なもの：

• Raspberry Pi（Raspbian稼働の任意モデル）
• Flir Leptonカメラモジュール（任意バージョン）
• ジャンパーワイヤ（F/F） – 20 AWG推奨
• Pi用モニター、キーボード、電源
• オプション：7インチタッチスクリーンまたはSmartiPi Touch（より統合された表示用）

推奨パーツリスト。すでに持っているものはスキップして構いません。

FLIR Lepton Hookup Guide Wishlist – SparkFun Wish List

Raspberry Pi LCD – 7″ Touchscreen

SmartiPi Touch

Multimedia Wireless Keyboard

Raspberry Pi 3 B+ Starter Kit

FLIR Radiometric Lepton Dev Kit

Tip: 最小構成なら、LeptonをPiに単芯22 AWGワイヤで直接配線可能。より堅牢な接続には、カスタムRaspberry Pi HATへの半田付けを検討。

Hook‑Up Wire – Assortment (Solid Core, 22 AWG)

Jumper Wires Premium 6″ F/F – 20 AWG (10 Pack)

SparkFun Snappable Protoboard

Raspberry Pi GPIO Tall Header – 2×20

PureThermal 2 – FLIR Lepton Smart I/O Boardを購入する場合、Leptonカメラモジュールは含まれません。しかし、USBベースの制御と生ビデオデータを提供し、カメラをUSBウェブカムとして使用するのに最適です。

PureThermal 2 – FLIR Lepton Smart I/O Board

USB micro‑B Cable – 6 Foot

Smart I/Oボードをコンピュータでセットアップする詳細手順は以下の動画を参照：

• Windows
• Mac OS
• Raspberry Pi

ソフトウェア

サンプルコードはRaspberry Pi Model Bでテスト済みですが、Raspbianインストール済みの任意のPiモデルで動作します。

RASPBIAN IMAGE

さらに、Qt開発ツールとPure Engineeringサンプルコードが必要です。詳細なステップバイステップ手順は以下のソフトウェアセクションを参照。

理論

電磁スペクトルは高エネルギーガンマ線から低周波電波まで広がります。一般的な消費者向けカメラは可視光（380–700nm）を撮影します。Leptonのような長波長赤外線（LWIR）センサーは、室温付近の物体から放射される9–14µm範囲の放射を検出します。

可視光をハイライトした電磁スペクトル。Wikimedia Commons提供の画像。

Leptonの核心はマイクロボロメータアレイです。マイクロボロメータは吸収した赤外線エネルギーに応じて電気抵抗が変化します。この抵抗を測定することで、センサーは表面温度を算出し、温度データをエンコードした擬似カラー画像を生成します。

サーマルイメージングは、建物診断、自動車冷却分析、医療診断、ナイトビジョンシステムなどに応用されています。ロボティクスでは、OpenCVなどの標準画像処理ライブラリを用いた熱重心検出が可能で、熱源追跡ロボットを現実的なDIYプロジェクトにします。

ハードウェア概要

以下は最も一般的な2つのLeptonバリエーションの主要仕様。青色ハイライトのセルは、オリジナルLeptonとLepton 2.5 with Radiometryの違いを示します。

	FLIR Lepton	FLIR Lepton v2.5 w/ Radiometry
解像度	80 × 60 px	80 × 60 px
スペクトル範囲	8–14 µm	8–14 µm
水平視野角	51°	50°
熱感度	<50 mK	<50 mK
フレームレート	<9 Hz	<9 Hz
制御インターフェース	I²C	I²C
ビデオインターフェース	SPI	SPI
起動時間	<0.5 s	<1.2 s (実測値≈0.5 s)
内蔵シャッター	✓	✓
放射温度測定	14ビットピクセル値	14ビットピクセル値、ケルビン
動作電力	≈150 mW	≈150 mW

ハードウェア接続

⚠️ 警告： Leptonモジュールは静電気放電に耐性がありますが、精密コンポーネントです。慎重に取り扱い、帯電した表面との接触を避けてください。

回路図

以下の図に従い、LeptonブレークアウトボードをRaspberry Pi GPIOピンに接続。GPIOピンアウトの復習が必要な場合は、Raspberry Pi GPIOチュートリアルを参照。Leptonモジュールがブレークアウトソケットに確実にはまっていることを確認。

ブレッドボードとタッチスクリーンを使用した典型的なセットアップを以下の画像で示します。

おめでとうございます – ハードウェア組み立て完了。次にソフトウェアを設定します。

ソフトウェア

Raspberry PiにRaspbianをインストールして起動。ターミナルを開き、raspi-configユーティリティでPiのSPIとI²Cインターフェースを有効化：

sudo raspi-config

Advanced Options → SPIを選択、次にI²Cについても同様に実行。各選択後、再起動して変更を適用。

Pure EngineeringサンプルはQtアプリケーションなので、Qt開発ツールをインストール：

sudo apt-get install qt4-dev-tools

次に、Pure Engineering GitHubリポジトリからサンプルコードをダウンロード。リポジトリをクローンするか、ZIPアーカイブをダウンロードして解凍。その後raspberrypi_videoディレクトリに移動：

cd LeptonModule-master/raspberrypi_video

まずLepton SDKをコンパイル：

cd ../software/raspberrypi_libs/LeptonSDKEmb32PUB
make

raspberrypi_videoディレクトリに戻り、アプリケーションをビルド：

qmake && make

ビルド完了後、アプリケーションを起動：

./LeptonVideo

これでLeptonカメラからのライブサーマルフィードが表示されるはずです。ここからOpenCV、データロギング、ロボティクスプロジェクトへの統合などを試せます。

追加リソース

• Pure Engineering Lepton SDK Documentation
• OpenCV Thermal Image Processing Tutorial

FLIR Lepton Hookup Guideをお読みいただきありがとうございます。ハッピーイメージング！