وحدة معالجة الإشارات في كاميرا التصوير الحراري

في النظام التشغيلي للتصوير الحراري آلة تصويرتعمل وحدة معالجة الإشارات كدماغ، وتلعب دورًا مركزيًا. وهي مسؤولة بشكل أساسي عن سلسلة من العمليات المعقدة على الإشارات الخام المستلمة من مستشعر الأشعة تحت الحمراء، وتحويلها إلى بيانات صور حرارية تعكس بشكل حدسي توزيع درجة حرارة الأشياء. وهذا يوفر أساسًا متينًا لعرض الصور وتحليلها وتطبيقها لاحقًا.

بعد أن تنبعث الأشعة تحت الحمراء من الأجسام، يقوم مستشعر الأشعة تحت الحمراء بتوليد إشارات كهربائية ضعيفة. وعادة ما تكون هذه الإشارات خافتة للغاية ومختلطة بالكثير من الضوضاء، مما يجعل من الصعب التعامل معها بشكل مباشر. تقوم وحدة معالجة الإشارات أولاً بجمع هذه الإشارات الخام وتضخيمها من خلال مكبر للصوت لرفع قوة الإشارة إلى مستوى يمكن معالجته. وهذا يشبه إضافة مكبر صوت إلى صوت خافت، مما يسمح "للمستمعين" اللاحقين "بسماع" محتوى الإشارة بشكل أكثر وضوحًا.

بسبب تأثير المستشعر وعملية الإرسال، تختلط الضوضاء المختلفة، مثل الضوضاء الحرارية وضوضاء التداخل الكهرومغناطيسي، حتمًا في الإشارات الخام. يمكن لهذه الضوضاء أن تؤثر على جودة التصوير الحراري مع التفسير الدقيق للإشارة الحقيقية. ستستخدم وحدة معالجة الإشارة تقنيات تصفية مختلفة، مثل تصفية الترددات المنخفضة وتصفية النطاق، لإزالة إشارات الضوضاء والاحتفاظ بالإشارات الحقيقية والفعالة. يمكن لتصفية الترددات المنخفضة إزالة الضوضاء عالية التردد، مما يجعل الإشارة أكثر سلاسة؛ يمكن لتصفية النطاق الترددي حجب الإشارات ضمن نطاق تردد معين، واستبعاد التداخلات الترددية الأخرى، تمامًا مثل استخدام مرشح لإزالة الشوائب، مما يجعل الإشارة أكثر نقاءً.

بعد التضخيم والتصفية، يجب تحويل الإشارات التناظرية إلى إشارات رقمية لمعالجتها بواسطة أجهزة الكمبيوتر ودوائر المعالجة الرقمية اللاحقة. يقوم المحول التناظري إلى الرقمي (ADC) في وحدة معالجة الإشارة بهذه المهمة الحرجة. فهو يحول الإشارة التناظرية المتغيرة باستمرار إلى إشارة رقمية منفصلة، تمثل قوة الإشارة في شكل رمز ثنائي. يسمح هذا التحويل بمعالجة الإشارة بدقة وكفاءة أكبر في النظام الرقمي، مما يضع الأساس للخوارزميات المعقدة والتحليلات اللاحقة.

لتحسين جودة ودقة صور التصوير الحراري، ستقوم وحدة معالجة الإشارة بإجراء عمليات تحسين وتصحيح للصورة. باستخدام خوارزميات تحسين التباين، يتم زيادة المسافة بين مناطق درجات الحرارة المختلفة في الصورة، مما يجعل فروق درجات الحرارة أكثر وضوحًا وأسهل للمراقبة والتحليل. في الوقت نفسه، يتم تصحيح الصورة من أجل التوحيد، وتعويض فروق السطوع في الصورة الناتجة عن الاستجابة غير المتسقة لبيكسلات المستشعر، مما يضمن دقة وتناسق قياس درجة الحرارة لكل بكسل في الصورة. هذه العمليات تشبه "تجميل" و"معايرة" صورة التصوير الحراري، مما يجعل الصورة أكثر وضوحًا ودقة في توزيع درجة حرارة الجسم.

في بعض تطبيقات التصوير الحراري، من الضروري الحصول على قيمة درجة الحرارة المحددة للجسم. ستقوم وحدة المعالجة بتحويل الإشارة المعالجة إلى قيمة درجة حرارة فعلية وفقًا لخصائص المستشعر وبيانات المعايرة، وشرحها على الصورة. من خلال نموذج حساب درجة الحرارة الداخلي، جنبًا إلى جنب مع المعلمات البيئية المعروفة ومنحنى استجابة المستشعر، يتم حساب درجة الحرارة المقابلة لكل نقطة بكسل بدقة، مما يوفر للمستخدمين معلومات كمية لتلبية متطلبات قياس درجة الحرارة الصارمة للتفتيش الصناعي والتشخيص الطبي والتطبيقات الأخرى.