Guide d'intégration FLIR Lepton : Matériel, Logiciel et Configuration Raspberry Pi

Introduction

Note : Ce guide a été écrit à l'origine pour le FLIR Lepton KIT‑13233, mais le FLIR Lepton 2.5 avec Radiométrie fonctionne de la même manière.

Lorsque notre équipe a commencé à tester une caméra infrarouge à ondes longues (LWIR), nous avons été instantanément enthousiasmés par la perspective de « voir l'invisible ». Que nous surveillions une jungle reculée ou simplement empêchions une tasse chaude de nous brûler, le FLIR Lepton offre une passerelle compacte et abordable vers l'imagerie thermique.

Le FLIR Lepton est un excellent module pour son prix, et la carte breakout et la documentation de Pure Engineering le rendent simple à intégrer.

Kit de développement FLIR Lepton Radiométrique

Kit de développement FLiR

Bien que la configuration soit simple, il y a quelques nuances à noter. Ci-dessous, nous partageons les insights acquis et fournissons une procédure pas à pas.

Matériel requis

Nous utiliserons l'exemple de code Raspberry Pi fourni par Pure Engineering et présenté dans leurs vidéos produit. Au minimum, vous aurez besoin :

• Un Raspberry Pi (tout modèle exécutant Raspbian)
• Module caméra FLIR Lepton (toute version)
• Fils de liaison (F/F) – 20 AWG préféré
• Moniteur, clavier et alimentation pour le Pi
• Optionnel : Écran tactile 7″ ou SmartiPi Touch pour un affichage plus intégré

Voici une liste de pièces suggérée. N'hésitez pas à ignorer les articles que vous possédez déjà.

Liste de souhaits FLIR Lepton Hookup Guide – SparkFun Wish List

Écran LCD Raspberry Pi – Tactile 7″

SmartiPi Touch

Clavier sans fil multimédia

Kit de démarrage Raspberry Pi 3 B+

Kit de développement FLIR Lepton Radiométrique

Astuce : Pour une configuration minimale, vous pouvez câbler le Lepton directement au Pi avec des fils à âme solide 22 AWG. Pour une connexion plus robuste, envisagez de souder un HAT Raspberry Pi personnalisé.

Fil de raccordement – Assortiment (Âme solide, 22 AWG)

Fils de liaison Premium 6″ F/F – 20 AWG (Pack de 10)

Protoboard SparkFun Snappable

En-tête GPIO Raspberry Pi Tall – 2×20

Si vous achetez la PureThermal 2 – Carte FLIR Lepton Smart I/O, notez qu'elle n'inclut pas le module caméra Lepton. Cependant, elle fournit un contrôle USB et des données vidéo brutes, ce qui est idéal pour utiliser la caméra comme webcam USB.

PureThermal 2 – Carte FLIR Lepton Smart I/O

Câble USB micro‑B – 6 Pieds

Pour des instructions détaillées sur la configuration de la carte Smart I/O avec votre ordinateur, voir les vidéos suivantes :

• Windows
• Mac OS
• Raspberry Pi

Logiciel

L'exemple de code a été testé sur un Raspberry Pi Model B, mais il tournera sur tout modèle Pi avec Raspbian installé.

IMAGE RASPBIAN

De plus, vous aurez besoin des outils de développement Qt et du code d'exemple Pure Engineering. Voir la section Logiciel ci-dessous pour les instructions pas à pas.

Théorie

Le spectre électromagnétique s'étend des rayons gamma haute énergie aux ondes radio basses fréquences. La plupart des caméras grand public capturent la lumière visible (380–700 nm). Les capteurs infrarouges à ondes longues (LWIR), comme le Lepton, détectent le rayonnement dans la gamme 9–14 µm – exactement les longueurs d'onde émises par les objets près de la température ambiante.

Spectre électromagnétique avec lumière visible mise en évidence. Image courtesy of Wikimedia Commons.

Le cœur du Lepton est un array de microbolomètres. Les microbolomètres changent de résistance électrique en réponse à l'énergie infrarouge absorbée. En mesurant cette résistance, le capteur calcule la température de surface et produit une image en fausses couleurs qui encode les données de température.

L'imagerie thermique trouve des applications dans le diagnostic du bâtiment, l'analyse de refroidissement automobile, le diagnostic médical, et les systèmes de vision nocturne. En robotique, les caméras thermiques permettent la détection de centroïdes de chaleur en utilisant des bibliothèques standard de traitement d'image comme OpenCV – rendant les robots thermiques un projet DIY réaliste.

Aperçu matériel

Ci-dessous les spécifications clés pour les deux variantes Lepton les plus courantes. Les cellules surlignées en bleu indiquent les différences entre le Lepton original et le Lepton 2.5 avec Radiométrie.

	FLIR Lepton	FLIR Lepton v2.5 w/ Radiometry
Résolution	80 × 60 px	80 × 60 px
Gamme spectrale	8–14 µm	8–14 µm
Champ de vision horizontal	51°	50°
Sensibilité thermique	<50 mK	<50 mK
Taux de rafraîchissement	<9 Hz	<9 Hz
Interface de contrôle	I²C	I²C
Interface vidéo	SPI	SPI
Temps jusqu'à l'image	<0,5 s	<1,2 s (≈0,5 s en test réel)
Obturateur intégral	✓	✓
Radiométrie	Valeur pixel 14 bits	Valeur pixel 14 bits, Kelvin
Puissance de fonctionnement	≈150 mW	≈150 mW

Connexion matérielle

⚠️ Avertissement : Bien que le module Lepton soit tolérant aux décharges électrostatiques, c'est un composant de précision. Manipulez avec soin et évitez les surfaces chargées statiquement.

Schéma de circuit

Connectez la carte breakout Lepton aux broches GPIO du Raspberry Pi suivant le diagramme ci-dessous. Si vous avez besoin d'un rappel sur le brochage GPIO, référez-vous à notre tutoriel GPIO Raspberry Pi. Assurez-vous que le module Lepton est solidement enclipsé dans la prise breakout.

Les configurations typiques utilisant une breadboard et un écran tactile sont illustrées dans les images ci-dessous.

Félicitations – vous avez terminé l'assemblage matériel. Ensuite, nous configurerons le logiciel.

Logiciel

Commencez par installer Raspbian sur votre Raspberry Pi. Une fois démarré, ouvrez un terminal et activez les interfaces SPI et I²C du Pi via l'utilitaire raspi-config :

sudo raspi-config

Naviguez vers Options avancées → SPI, puis répétez pour I²C. Après chaque sélection, redémarrez le Pi pour appliquer les changements.

L'exemple Pure Engineering est une application Qt, donc installez les outils de développement Qt :

sudo apt-get install qt4-dev-tools

Ensuite, téléchargez le code d'exemple depuis le dépôt GitHub Pure Engineering. Vous pouvez cloner le dépôt ou télécharger l'archive ZIP et la décompresser. Puis naviguez vers le répertoire raspberrypi_video :

cd LeptonModule-master/raspberrypi_video

Compilez d'abord le SDK Lepton :

cd ../software/raspberrypi_libs/LeptonSDKEmb32PUB
make

Revenez au répertoire raspberrypi_video et compilez l'application :

qmake && make

Une fois la compilation terminée, lancez l'application avec :

./LeptonVideo

Vous devriez maintenant voir un flux thermique en direct depuis votre caméra Lepton. À partir de là, vous pouvez expérimenter avec OpenCV, la journalisation de données, ou intégrer la caméra dans un projet robotique.

Ressources supplémentaires

• Documentation Pure Engineering Lepton SDK
• Tutoriel Traitement d'images thermiques OpenCV

Merci d'avoir suivi le guide de connexion FLIR Lepton. Bonne imagerie !