Последние годы всё больше тепловизоров оснащается дополнительной камерой видимого диапазона. Сочетание видимого и теплового изображений позволяет получить существенно больше информации об исследуемом объекте. Непрерывно идёт работа над совершенствованием алгоритмов совмещения изображений для максимального удобства оператора. На данный момент самым последним словом в этой области является технология Multi Spectral Dynamic Imaging (MSX) компании FLIR. Тестируя камеру T640, мы попробуем оценить эту технологию на практике.

            Даже при высоком разрешении микроболометра (в данном случае оно 640x480) тепловое изображение принципиально содержит существенно меньше мелких деталей, чем видимое. От чёрных букв на листе бумаги отражается в десятки раз меньше света, чем от самой бумаги. В тоже время интенсивность теплового излучения от этих букв и от бумаги отличается на проценты. Суть технологии MSXзаключается в том, что детали, имеющиеся на видимом изображении, добавляются в тепловое. Примерно часовой тест T640, проведённый в офисе российского представительства FLIR, позволил максимально наглядно сравнить новую технологию с применявшимися ранее.

            Самым простым вариантом является сохранение двух независимых изображений. Отдельные изображения несут максимум информации о каждом спектральном диапазоне, что является серьёзным преимуществом такого режима. Однако удобство её анализа минимально. Одновременно вы можете видеть данные только об одном диапазоне,   так чтотепловые аномалии не всегда удаётся точно сопоставить с объектами на видимом изображении:
visual  

Функция «картинка в картинке» (picture in picture, PIP) объединяет оба изображения в одно, что заметно упрощает анализ. Однако, при этом полностью теряется кусок видимого изображения, расположенный под тепловым, и обрезаются края теплового изображения, закрытые видимым. Это опять-таки мешает точному сопоставлению тепловых аномалий и видимых объектов, а также увеличивает время, необходимое для осмотра объекта полностью:

В режиме слияния (fusion) тепловым заменяются только те участки видимого изображения, на которых температура объектов выше или ниже заданной, либо находится в определённом диапазоне. Это минимизирует потери информации из видимого диапазона, однако приводит к максимальным потерям информации о распределении температур:

Что же мы имеем в режиме MSX? В отличие от всех вышеперечисленных режимов, в нём на одной картинке полностью сохраняются как информация о распределении температур, так и детали видимого изображения. Теряется только несущественная информация о цвете и освещённости:

Чтобы было нагляднее, разместим рядом обычное тепловое изображение и созданное по новой технологии:

comparison

Думается, что преимущество последнего по детализации совершенно очевидно. При наличии MSX необходимость в fusion или PIP практически полностью отпадает (хотя производитель их сохранил).

Как же работает этот режим? Точный алгоритм обработки изображения, разумеется, является секретом компании FLIR. Однако примерно его восстановить вполне возможно.

 

При работе с MSX следует учесть одну особенность, характерную для всех вариантов использования одновременно видимого и теплового изображения. Дело в том, что оптические оси собственно тепловизораи дополнительной камеры не совпадают, они видят окружающие предметы с немного разных точек зрения. При наблюдении за достаточно удалёнными объектами (например, обследовании здания снаружи) это не имеет значения. Но когда расстояния малы, это начинает сказываться. В такой ситуации можно точно совместить видимое и тепловое изображение только тех объектов, которые расположены на одинаковом расстоянии от тепловизора. Для объектов, расположенных ближе и дальше, изображения разойдутся. Этот эффект хорошо виден, например, на дверце короба с электрическим счётчиком на картинке выше. На практике это означает, что правильно будут сведены только изображения предметов, на которых тепловизор сфокусирован, т.к. именно от механизма фокусировки он получает информацию о дистанции. Соответственно, не стоит лениться фокусировать тепловизор на новом объекте наблюдения, даже если тепловое изображение осталось достаточно резким.

Также хочется рассказать и о самом тепловизоре FLIR T640.

Обычно промышленные и строительныетепловизоры изготавливаются в форме «пистолета» или обычной видеокамеры. В обоих случаях во время работы прибор удерживается одной рукой на уровне лица. Если для моделей типа FLIR i3/i5/i7, т.е. максимально компактных и лёгких, такое решение вполне оправданно, то длительное использование более серьёзных приборов оказывается весьма утомительным. Теперь взглянем на T640:
T640  

Он имеет уникальную эргономичную форму, рассчитанную на удержание двумя руками на уровне груди с упёртыми в бока локтями.Такое решение позволило кардинальным образом снизить физические нагрузки и, соответственно, утомляемость оператора.

Поворотный блок делает удобным наблюдение с нестандартных ракурсов, например, с уровня земли или удерживая тепловизор над головой. При этом в сложенном виде прибор оказывается весьма компактным.

Окуляр полностью дублирует все функции основного дисплея, кроме чувствительности к нажатию, конечно, и тем самым позволяет полностью обойти проблему плохой видимости при ярком солнечном свете, характерную для большинства экранов. Также он позволяет использовать T640 как наблюдательный прибор, хотя, конечно, специализированные модели тут предпочтительнее.

Строителям наверняка придутся по душе встроенные компас и GPS-навигатор, чьи показания добавляются в метаданные сохраняемых изображений. Это позволяет не терять время на ручную запись мест, в которых проводилось обследование: теперь всегда можно посмотреть, в каком месте была сделана данная термограмма, и в какую сторону в тот момент был направлен объектив.

T640 умеет не только отображать данные на своём экране и сохранять их на карточке SD, но и в реальном времени передавать на другие приборы. Например, имея планшетный компьютер типа iPad, вы можете подключиться к прибору по Wi-Fiи в реальном времени наблюдать то же самое изображение, что и оператор тепловизора. А при проводном подключении к персональному компьютеру по USB, можно в реальном времени получать на него изображение с радиометрическим разрешением 16 бит.

Что до встроенного экрана, то он чувствителен к нажатию (используется резистивная технология, так что им можно пользоваться в перчатках) и имеет очень высокое разрешение (800x480). Это делает интерфейс максимально интуитивно понятным, позволяет делать заметки прямо поверх теплового изображения и отображать одновременно тепловое изображение в полном разрешении и всевозможную дополнительную информацию. Всё это может показаться само собой разумеющимся, но некоторые конкуренты, как ни странно, доходят до того, что оснащают свои топовые модели экранами, чьё разрешение меньше разрешения теплового изображения.

Не может не радовать новая матрица с шагом пикселов 17 мкм, что на данный момент является лучшим показателем для микроболометров. Она не только имеет максимальное среди промышленных и строительных приборов разрешение (640x480), но и рекордную термочувствительность – 0, 035 °C. Диапазон измеряемых температур при этом составляет от -40 до, опционально, +2000 °C.

Чтобы полностью реализовать потенциал матрицы, FLIR предлагает для T640 самый широкий среди конкурентов ассортимент объективов. Кроме пяти обычных объективов, имеющих угол обзора от семи до восьмидесяти градусов и поддерживающих функцию непрерывного автофокуса, предлагается также два макрообъектива, обеспечивающих разрешение деталей размером 100 и 50 мкм соответственно.

Рассказ об этой уникальной модели можно было бы продолжать ещё долго, но достаточно будет сказать, что по остальным параметрам она также находится на уровне лучших моделей от конкурирующих производителей или превосходит их.

Игорь Егоров, инженер-физик, аспирант НИЯУ МИФИ

 


Размещено компанией FLIR Systems [13.09.2013]



комментарии (0)

Нет комметариев

Чтобы оставить комментарий к статье, необходимо авторизоваться на портале или зарегистрироваться.

последние статьи

Найдено:
0 статей