Bildverarbeitungseinheit der Wärmebildkamera

Im komplexen System einer Wärmebildkamera KameraDie Verarbeitungseinheit fungiert als geschickter Handwerker, der die von der Signalverarbeitungseinheit ausgegebenen digitalen Signale sorgfältig aufbereitet und sie in intuitive, klare und temperaturreiche Wärmebilder umwandelt, was eine entscheidende Unterstützung für die effektive Anwendung der Wärmebildtechnologie in verschiedenen Bereichen darstellt.

Obwohl die digitalen Signale der Signalverarbeitungseinheit vorab entrauscht und verstärkt sowie eine Analog-Digital-Umwandlung abgeschlossen wurden, können die Bilder immer noch Probleme wie geringen Kontrast und verschwommene Details aufweisen. Die Bildverarbeitungseinheit verwendet Bildverbesserungstechniken, um die Bildqualität zu verbessern. Durch Histogrammausgleich wird der Graustufendynamikbereich des Bildes erweitert, wodurch helle und dunkle Details im Bild klarer dargestellt werden können. Bei der Wärmebildinspektion von Industrieanlagen beispielsweise können die subtilen Unterschiede in der Oberflächentemperatur der Anlage, die ursprünglich schwer zu erkennen sind, nach der Histogrammausgleichsverarbeitung mit unterschiedlichen Temperaturbereichen klar dargestellt werden, sodass das Personal potenzielle Fehlerstellen schnell lokalisieren kann. Es gibt auch Filteralgorithmen zur Kantenerkennung wie den Laplace-Operator und den Gauß-Filter, die auch die Konturen und Details von Objekten hervorheben und so die Lesbarkeit des Bildes verbessern können.

Die Reaktion jedes Pixels des Infrarotsensors auf Infrarotstrahlung ist nicht völlig konsistent, was zu Problemen wie ungleichmäßiger Helligkeit und Rauschartefakten in Bildaufnahmen führen kann. Die Bildverarbeitungseinheit führt eine Ungleichmäßigkeitskorrektur durch, um diese Fehler zu beseitigen. Basierend auf der Zweipunktkorrekturmethode wird bei bekannten Referenzquellen mit hoher und niedriger Temperatur die Reaktion des Sensors auf die Referenzquelle gemessen, um ein Korrekturmodell zu erstellen, und das Ausgabesignal jedes Pixels wird korrigiert, um sicherzustellen, dass der gleiche Temperaturbereich im Bild eine konsistente Helligkeit und Farbe aufweist, wodurch die Genauigkeit der Temperaturmessung verbessert wird.

Um die Verteilung von Objekten intuitiver darzustellen, bildet die Bildverarbeitungseinheit die Temperaturwerte entsprechend den digitalen Signalen jedes Pixels ab und wandelt sie in visualisierte Farb- oder Graustufenwerte um. Bei der Farbverarbeitung entsprechen gemäß der voreingestellten Temperatur-Farb-Zuordnungstabelle unterschiedliche Temperaturbereiche unterschiedlichen Farben, z. B. wird Blau zur Darstellung von Bereichen mit niedriger Temperatur und Rot zur Darstellung von Bereichen mit hoher Temperatur verwendet, wodurch die Temperaturverteilung auf einen Blick klar wird. Bei der medizinischen Wärmebilddiagnose können Ärzte die Bereiche des menschlichen Körpers mit abnormaler Temperatur anhand von Pseudofarb-Wärmebildern schnell beurteilen, was bei der Krankheitsdiagnose hilft.

In einigen High-End-Wärmebildanwendungen verfügt die Bildverarbeitungseinheit über Bildfusions- und Objekterkennungsfunktionen. Bei der Bildfusion werden Wärmebilder mit Bildern im sichtbaren Licht fusioniert, wodurch die Vorteile beider kombiniert werden, um sowohl die Temperaturinformationen der Objekte als auch eine klare Sicht auf das Erscheinungsbild der Objekte und die Umgebung zu erhalten. Bei der Sicherheitsüberwachung ermöglicht dies dem Sicherheitspersonal ein umfassenderes Verständnis der Überwachungsszene. Die Erkennung verwendet maschinelle Lernalgorithmen wie Convolutional Neural Networks (CNN), um Zielobjekte in Wärmebildern zu identifizieren und zu klassifizieren. Bei der Waldbrandüberwachung kann es automatisch Brandquellen und Rauch erkennen und rechtzeitig Alarm auslösen.