Jednostka przetwarzania sygnału kamery termowizyjnej

W systemie operacyjnym kamery termowizyjnej kamera, jednostka przetwarzania sygnału działa jak mózg, odgrywając centralną rolę. Jest ona przede wszystkim odpowiedzialna za serię skomplikowanych procesów na surowych sygnałach otrzymanych z czujnika podczerwieni, konwertując je na dane obrazu termicznego, które intuicyjnie odzwierciedlają rozkład temperatury obiektów. Zapewnia to solidną podstawę do późniejszego wyświetlania obrazu, analizy i zastosowania.

Po promieniowaniu podczerwonym emitowanym przez obiekty czujnik podczerwieni generuje słabe sygnały elektryczne. Sygnały te są zazwyczaj bardzo słabe i zmieszane z dużą ilością szumu, co utrudnia ich bezpośredni odbiór. Jednostka przetwarzania sygnału najpierw zbiera te surowe sygnały i wzmacnia je za pomocą wzmacniacza, aby doprowadzić siłę sygnału do poziomu, który można przetworzyć. Jest to jak dodanie głośnika do słabego dźwięku, co pozwala kolejnym „słuchaczom” „usłyszeć” treść sygnału wyraźniej.

pod wpływem czujnika i procesu transmisji, różne szumy, takie jak szum termiczny i szum zakłóceń elektromagnetycznych, nieuchronnie mieszają się z surowymi sygnałami. Te szumy mogą z dokładną interpretacją rzeczywistego sygnału i wpływać na jakość obrazowania termicznego. Jednostka przetwarzania sygnału będzie używać różnych technik filtrowania, takich jak filtrowanie dolnoprzepustowe i filtrowanie pasmowe, aby usuwać sygnały szumów i zachowywać rzeczywiste i efektywne sygnały. Filtrowanie dolnoprzepustowe może usuwać szumy o wysokiej częstotliwości, dzięki czemu sygnał jest gładszy; filtrowanie pasmowo-przepustowe może filtrować sygnały w określonym zakresie częstotliwości, wykluczając inne zakłócenia częstotliwości, tak jak użycie filtra w celu usunięcia zanieczyszczeń, dzięki czemu sygnał jest czystszy.

Po wzmocnieniu i filtrowaniu sygnały analogowe muszą zostać przekształcone na sygnały cyfrowe w celu przetworzenia przez komputery i późniejsze obwody przetwarzania cyfrowego. Konwerter analogowo-cyfrowy (ADC) w jednostce przetwarzania sygnału podejmuje się tego krytycznego zadania. Przekształca on ciągle zmieniający się sygnał analogowy w dyskretny sygnał cyfrowy, reprezentujący siłę sygnału w formie kodu binarnego. Ta konwersja umożliwia dokładniejsze i wydajniejsze przetwarzanie sygnału w systemie cyfrowym, co stanowi podstawę dla późniejszych złożonych algorytmów i analiz.

Aby poprawić jakość i dokładność obrazów termowizyjnych, jednostka przetwarzania sygnału wykona operacje ulepszania i korekcji obrazu. Dzięki zastosowaniu algorytmów poprawy kontrastu zwiększa się różnica między różnymi obszarami temperatury na obrazie, co sprawia, że różnice temperatur są bardziej widoczne i łatwiejsze do zaobserwowania i przeanalizowania. Jednocześnie obraz jest korygowany pod kątem jednorodności, kompensując różnice jasności w obrazie spowodowane niespójną reakcją pikseli czujnika, zapewniając, że pomiar temperatury każdego piksela na obrazie jest dokładny i spójny. Operacje te są jak „upiększanie” i „kalibracja” obrazu termowizyjnego, dzięki czemu obraz wyraźniej i dokładniej przedstawia rozkład temperatury obiektu.

W niektórych zastosowaniach obrazowania termicznego konieczne jest uzyskanie określonej wartości temperatury obiektu. Jednostka przetwarzająca przekształci przetworzony sygnał na rzeczywistą wartość temperatury zgodnie z charakterystyką czujnika i danymi kalibracyjnymi, a następnie opatrzy ją adnotacją na obrazie. Poprzez model obliczania temperatury w połączeniu ze znanymi parametrami środowiskowymi i krzywą odpowiedzi czujnika, temperatura odpowiadająca każdemu punktowi piksela jest dokładnie obliczana, zapewniając użytkownikom ilościowe informacje w celu spełnienia rygorystycznych wymagań dotyczących pomiaru temperatury w inspekcji przemysłowej, diagnostyce medycznej i innych zastosowaniach.