熱画像カメラの信号処理装置

熱画像診断装置の運用システムでは カメラ信号処理ユニットは、頭脳として中心的な役割を果たします。赤外線センサーから受信した生の信号に対して一連の複雑な処理を行い、物体の温度分布を直感的に反映する熱画像データに変換することを主な役割としています。これにより、その後の画像表示、分析、およびアプリケーションのための強固な基盤が提供されます。

物体から赤外線が放射されると、赤外線センサーは微弱な電気信号を生成します。これらの信号は通常非常に微弱で、多くのノイズが混じっているため、直接検出するのは困難です。信号処理ユニットは、まずこれらの生の信号を収集し、アンプを通して増幅して、信号強度を処理可能なレベルまで上げます。これは、微弱な音にスピーカーを追加するのと同じで、後続の「リスナー」が信号内容をより明確に「聞く」ことができます。

センサーと伝送プロセスの影響により、熱雑音や電磁干渉雑音などのさまざまなノイズが生の信号に混入することは避けられません。これらのノイズは、実際の信号の正確な解釈を妨げ、熱画像の品質に影響を与える可能性があります。信号処理ユニットは、ローパスフィルタリングやバンドフィルタリングなどのさまざまなフィルタリング技術を使用して、ノイズ信号を除去し、実際の有効な信号を保持します。ローパスフィルタリングは高周波ノイズを除去して信号を滑らかにし、バンドパスフィルタリングは特定の周波数範囲内の信号をスクリーニングして他の周波数干渉を排除します。これは、フィルターを使用して不純物を除去するのと同じように、信号をより純粋にします。

増幅とフィルタリングの後、アナログ信号は、コンピューターとその後のデジタル処理回路で処理するためにデジタル信号に変換する必要があります。信号処理ユニットのアナログ-デジタル コンバーター (ADC) は、この重要なタスクを実行します。連続的に変化するアナログ信号を離散デジタル信号に変換し、信号強度をバイナリ コードの形式で表します。この変換により、デジタル システムで信号をより正確かつ効率的に処理できるようになり、その後の複雑なアルゴリズムと分析の基盤が築かれます。

熱画像の品質と精度を向上させるために、信号処理ユニットは画像強調および補正操作を実行します。コントラスト強調アルゴリズムを使用することで、画像内の異なる温度領域間のコントラストが高まり、温度差がより明確になり、観察と分析が容易になります。同時に、画像の均一性が補正され、センサーのピクセルの不一致な応答によって生じる画像の明るさの違いが補正され、画像内の各ピクセルの温度測定が正確で一貫していることが保証されます。これらの操作は、熱画像画像を「美化」および「較正」するようなもので、物体の温度分布をより明確かつ正確に画像にします。

一部の熱画像アプリケーションでは、物体の特定の温度値を取得する必要があります。処理ユニットは、センサーの特性とキャリブレーション データに基づいて、処理された信号を実際の温度値に変換し、画像に注釈を付けます。イン温度計算モデルを通じて、既知の環境パラメーターとセンサーの応答曲線を組み合わせて、各ピクセル ポイントに対応する温度が正確に計算され、工業検査、医療診断などのアプリケーションの厳しい温度測定要件を満たす定量的な情報をユーザーに提供します。