Блок обработки сигнала тепловизионной камеры

В операционной системе тепловизора камера, блок обработки сигнала действует как мозг, играя центральную роль. Он в первую очередь отвечает за ряд сложных процессов на необработанных сигналах, полученных от инфракрасного датчика, преобразуя их в данные тепловизионного изображения, которые интуитивно отражают распределение температуры объектов. Это обеспечивает прочную основу для последующего отображения, анализа и применения изображений.

После инфракрасного излучения, испускаемого объектами, инфракрасный датчик генерирует слабые электрические сигналы. Эти сигналы обычно очень слабые и смешаны с большим количеством шума, что затрудняет их прямое обнаружение. Блок обработки сигнала сначала собирает эти необработанные сигналы и усиливает их через усилитель, чтобы довести силу сигнала до уровня, который можно обработать. Это похоже на добавление громкоговорителя к слабому звуку, позволяя последующим «слушателям» «слышать» содержание сигнала более четко.

Из-за влияния датчика и процесса передачи в необработанные сигналы неизбежно вмешиваются различные шумы, такие как тепловой шум и электромагнитные помехи. Эти шумы могут мешать точной интерпретации реального сигнала и влиять на качество тепловизионного изображения. Блок обработки сигнала будет использовать различные методы фильтрации, такие как фильтрация нижних частот и полосовая фильтрация, чтобы удалить шумовые сигналы и сохранить реальные и эффективные сигналы. Фильтрация нижних частот может удалить высокочастотный шум, делая сигнал более гладким; полосовая фильтрация может экранировать сигналы в определенном диапазоне частот, исключая другие частотные помехи, так же как использование фильтра для удаления примесей, делая сигнал более чистым.

После усиления и фильтрации аналоговые сигналы необходимо преобразовать в цифровые сигналы для обработки компьютерами и последующими схемами цифровой обработки. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в блоке обработки сигнала выполняет эту важную задачу. Он преобразует непрерывно изменяющийся аналоговый сигнал в дискретный цифровой сигнал, представляющий силу сигнала в виде двоичного кода. Это преобразование позволяет обрабатывать сигнал более точно и эффективно в цифровой системе, закладывая основу для последующих сложных алгоритмов и анализа.

Для повышения качества и точности тепловизионных изображений блок обработки сигнала будет выполнять операции по улучшению и коррекции изображения. Используя алгоритмы повышения контрастности, увеличивается разница между различными температурными областями на изображении, что делает разницу температур более очевидной и более легкой для наблюдения и анализа. В то же время изображение корректируется на однородность, компенсируя разницу яркости на изображении, вызванную непоследовательным откликом пикселей датчика, гарантируя, что измерение температуры каждого пикселя на изображении является точным и последовательным. Эти операции похожи на «украшение» и «калибровку» тепловизионного изображения, делая изображение более четким и точным распределением температуры объекта.

В некоторых тепловизионных приложениях необходимо получить конкретное значение температуры объекта. Блок обработки преобразует обработанный сигнал в фактическое значение температуры в соответствии с характеристиками датчика и данными калибровки и аннотирует его на изображении. С помощью модели расчета температуры на входе, в сочетании с известными параметрами окружающей среды и кривой отклика датчика, температура, соответствующая каждой точке пикселя, точно рассчитывается, предоставляя пользователям количественную информацию для соответствия строгим требованиям измерения температуры промышленного контроля, медицинской диагностики и других приложений.