Hőképek feldolgozása: passzív és aktív termográfia Jancskárné Anweiler Ildikó Főiskolai docens PTE PMMK Műszaki Informatika Tanszék - mail:
[email protected] E
Infravörös termográfia látható képpé alakítja a vizsgált objektum által kibocsátott (a szem számára) láthatatlan infravörös sugárzást
Légköri „ablakok”
Hőképek felvétele 1.
A tárgyoldali letapogatás (szkennelés) elvén működő hőkamera: kétdimenziós tükörszkenner
2.
vízszintes szkenner: soronkénti letapogatás függőleges szkenner: az egyes sorokból felépíti a teljes képet. 1,1 Hz képismétlő frekvencia
Mátrix detektoros kamera (Focal Plan Array, FPA)
A felbontásnak megfelelő számú detektor pl. 54 frame/s
Hőkép (termogram)
kép file: 14- 16 bites adatok, megjelenítés 8 bites szürke skála v. hamis színezés az érdekelt (defekt) zónák néha nehezen felismerhető foltokként jelennek meg Képminőséget rontó tényezők:
a nagyobb hullámhosszak miatt a látható fényhez viszonyítva a jelek a hősávokban (2–5 μm és 8–13 μm) lényegesen gyengébbek
a kamera belső emissziója
a vizsgált felület IR és optikai inhomogenitása
Szkennelő
Mátrix detektoros
A méréshatár beállítása -40…100°C
40…400°C
Passzív termográfia - nem igényel külön gerjesztést Abnormális hőmérsékleti profilok felderítésére (főként minőségi vizsgálat) •Elektromos ill. gépészeti berendezések felülvizsgálata •Technológiai felügyelet •Minőség - ellenőrzés •Építmények diagnosztikája •Távérzékelés •Stb.
Elektromos berendezések felülvizsgálata
Folyamat felügyelet, minőség-ellenőrzés
Épületdiagnosztika
Aktív termográfia - gerjesztésre adott válasz mérése Eltérő hővezetésből adódó hőterjedési anomáliák jelzik a rejtett hibákat.
Aktív termográfia - mérési elrendezés
Impulzusszerű gerjesztés (Pulsed Thermography, PT) Egységugrás gerjesztés (Stepped heating, SH, long pulse) Hőforrás: •Lézersugár, •Nagyteljesítményű (flash) lámpák, •Hűtő levegő, víz, •Folyékony nitrogén, •Stb.
Minőség ellenőrzés
Bevonat alatti korrózió
Aktív termográfia
hőkép sorozat
Tranziens hőmérsékleti profil ERT: early registered thermogram LRT: last registered thermogram
hőmérséklet kontraszt
Periódikus gerjesztés (Lockin thermography, LT)
heat
IR
ra e cam
Mechanikus gerjesztés (Vibrothermograpy, VT)
Hőképek elő-feldolgozása Radiometriai korrekció (általában a kamerában) Képfeldolgozó rendszerben:
• Geometriai korrekció • Zajszűrés, simítás: lineáris szűrő, medián szűrő, stb.
Hőképek feldolgozása •Éldetektálás, szegmentálás, osztályozás, térbeli és időbeni referencia, hőkontraszt számítás, stb. •Mennyiségi kiértékelés: •rejtett hibák mérete és mélysége •inverz hőtani feladatok megoldása
Az emissziós tényező hatása ε = 0.21
ε = 0.95
Fémek emissziója Eredeti kép
Korrigált kép
Reflexió: a környezeti sugárzás
Színskálák
Lineáris kontraszterősítés Teljes skála: 0-400°C
16 bites A/D felbontás az érzékelőben. Megjelenítés: 8 bites képen.
A skála szűkítése: 10-50°C
A skála szűkítése: 10-110°C
Térbeli referencia módszer (PT) Nyers kép
Referencia terület
Különbség: a - b
Időbeli referencia módszer (PT) Azonos területen, két különböző időpontban felvett képek különbsége
T=3s
T=5s
Forrás: Maldague, 2001
Fuzzy-szabály alapú képsimító eljárás
∂I (t,x ) = ∇ ⋅ [c(I (t,x ))∇I (t,x )] ∂t Megoldás: semi- implicit véges differencia séma, multigrid technikával
Fuzzy-szabály alapú képsimító eljárás működési vázlat
Éltartó simítás a gradiens alapján
(
g ij = max I ij , − I i −k , j −m Szabály sorszáma
) i ,kj,=m1=…−n1,−1 2
1.
2.
3.
IF gradient is
small
medium
large
THEN diffusivity is
high
medium
low
Eredeti kép
Simított kép
Diffuzivitás
Éltartó simítás az intenzitás alapján Eredeti kép Simított kép Szabály sorszáma
1.
2.
3.
IF intensity is
low
medium
high
THEN diffusivity is
high
low
high
Diffuzivitás
Növekvő intenzitással csökkenő diffúzió Simított kép Eredeti kép
Alulátersztő szűrés
Éldetektálás és simítás diffúz foltok esetében Eredeti kép
Simított kép
I.
II.
Diffuzivitás
Intensity Gradient
low
medium
high
small
high
high
low
medium
medium
medium
low
large
low
low
low
Eredeti kép
Simított kép
Diffusivity
Éltartó, intenzitás-függő simítás
I/O karakterisztika 3D-ben Diffuzivitás
On-line mérés, tesztelés
Köszönöm figyelmüket!
