واحد پردازش سیگنال دوربین تصویربرداری حرارتی

در سیستم عملیاتی یک تصویربرداری حرارتی دوربینواحد پردازش سیگنال به عنوان مغز عمل می کند و نقش مرکزی را ایفا می کند. در درجه اول مسئول یک سری از فرآیندهای پیچیده در سیگنال های خام دریافتی از حسگر مادون قرمز است که آنها را به داده های تصویر حرارتی تبدیل می کند که به طور مستقیم توزیع دمای اشیاء را منعکس می کند. این یک پایه محکم برای نمایش، تجزیه و تحلیل و کاربرد بعدی تصویر فراهم می کند.

پس از تابش مادون قرمز ساطع شده از اجسام، سنسور مادون قرمز سیگنال های الکتریکی ضعیفی تولید می کند. این سیگنال ها معمولاً بسیار ضعیف هستند و با نویز زیادی مخلوط می شوند و مستقیماً برای آنها دشوار است. واحد پردازش سیگنال ابتدا این سیگنال های خام را جمع آوری می کند و آنها را از طریق تقویت کننده تقویت می کند تا قدرت سیگنال را به سطحی برساند که قابل پردازش باشد. این مانند افزودن یک بلندگو به صدای ضعیف است که به «شنوندگان» بعدی اجازه می‌دهد تا محتوای سیگنال را واضح‌تر بشنوند.

تحت تأثیر سنسور و فرآیند انتقال، صداهای مختلف، مانند نویز حرارتی و نویز تداخل الکترومغناطیسی، ناگزیر با سیگنال‌های خام ترکیب می‌شوند. این نویزها می توانند با تفسیر دقیق سیگنال واقعی بر کیفیت تصویربرداری حرارتی تاثیر بگذارند. واحد پردازش سیگنال از تکنیک های مختلف فیلتر مانند فیلتر پایین گذر و فیلتر باند برای حذف سیگنال های نویز و حفظ سیگنال های واقعی و موثر استفاده می کند. فیلتر پایین گذر می تواند نویز فرکانس بالا را حذف کند و سیگنال را روان تر کند. فیلتر باند گذر می‌تواند سیگنال‌ها را در محدوده فرکانسی خاص، به استثنای تداخل‌های فرکانسی دیگر، نمایش دهد، درست مانند استفاده از فیلتر برای حذف ناخالصی‌ها، که سیگنال را خالص‌تر می‌کند.

پس از تقویت و فیلتر کردن، سیگنال های آنالوگ باید برای پردازش توسط کامپیوترها و مدارهای پردازش دیجیتال بعدی به سیگنال های دیجیتال تبدیل شوند. مبدل آنالوگ به d (ADC) در واحد پردازش سیگنال این وظیفه حیاتی را بر عهده می گیرد. این سیگنال آنالوگ پیوسته متغیر را به یک سیگنال دیجیتال گسسته تبدیل می کند که قدرت سیگنال را به شکل کد باینری نشان می دهد. این تبدیل به سیگنال اجازه می دهد تا با دقت و کارآمدی بیشتری در سیستم دیجیتال پردازش شود و پایه و اساس الگوریتم ها و تحلیل های پیچیده بعدی را ایجاد کند.

برای بهبود کیفیت و دقت تصاویر حرارتی، واحد پردازش سیگنال عملیات بهبود و تصحیح تصویر را انجام خواهد داد. با استفاده از الگوریتم‌های افزایش کنتراست، بین مناطق مختلف دمایی در تصویر افزایش می‌یابد و تفاوت‌های دما را آشکارتر می‌کند و مشاهده و تحلیل را آسان‌تر می‌کند. در عین حال، تصویر برای یکنواختی تصحیح می‌شود و تفاوت‌های روشنایی در تصویر ناشی از پاسخ ناهماهنگ پیکسل‌های سنسور را جبران می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که اندازه‌گیری دمای هر پیکسل در تصویر دقیق و سازگار است. این عملیات مانند "زیباسازی" و "کالیبره کردن" تصویر تصویربرداری حرارتی است که توزیع دمای جسم را واضح تر و دقیق تر می کند.

در برخی از کاربردهای تصویربرداری حرارتی، به دست آوردن مقدار دمای خاص جسم ضروری است. واحد پردازش سیگنال پردازش شده را با توجه به ویژگی های سنسور و داده های کالیبراسیون به یک مقدار دمای واقعی تبدیل می کند و آن را روی تصویر حاشیه نویسی می کند. از طریق مدل محاسبه دمای داخل، همراه با پارامترهای محیطی شناخته شده و منحنی پاسخ سنسور، دمای مربوط به هر نقطه پیکسل به طور دقیق محاسبه می‌شود و اطلاعات کمی را برای برآورده کردن الزامات دقیق اندازه‌گیری دما در بازرسی صنعتی، تشخیص پزشکی و سایر کاربردها در اختیار کاربران قرار می‌دهد.