Termal görüntüleme kamerasının sinyal işleme ünitesi

Bir termal görüntüleme cihazının işletim sisteminde kamera, sinyal işleme birimi beyin gibi davranarak merkezi bir rol oynar. Kızılötesi sensörden alınan ham sinyaller üzerinde bir dizi karmaşık işlemden öncelikli olarak sorumludur ve bunları nesnelerin sıcaklık dağılımını sezgisel olarak yansıtan termal görüntü verilerine dönüştürür. Bu, sonraki görüntü gösterimi, analizi ve uygulaması için sağlam bir temel sağlar.

Nesneler tarafından yayılan kızılötesi radyasyondan sonra, kızılötesi sensör zayıf elektrik sinyalleri üretir. Bu sinyaller genellikle çok zayıftır ve çok fazla gürültüyle karışır, bu da onları doğrudan duymayı zorlaştırır. Sinyal işleme birimi önce bu ham sinyalleri toplar ve bir amplifikatör aracılığıyla yükselterek sinyal gücünü işlenebilecek bir seviyeye getirir. Bu, zayıf bir sese hoparlör eklemek gibidir ve sonraki "dinleyicilerin" sinyal içeriğini daha net "duymalarını" sağlar.

Sensör ve iletim sürecinin etkisiyle, termal gürültü ve elektromanyetik girişim gürültüsü gibi çeşitli gürültüler kaçınılmaz olarak ham sinyallere karışır. Bu gürültüler gerçek sinyalin doğru yorumlanmasıyla termal görüntülemenin kalitesini etkileyebilir. Sinyal işleme ünitesi, gürültü sinyallerini gidermek ve gerçek ve etkili sinyalleri korumak için düşük geçişli filtreleme ve bant filtreleme gibi çeşitli filtreleme teknikleri kullanacaktır. Düşük geçişli filtreleme, yüksek frekanslı gürültüyü gidererek sinyali daha pürüzsüz hale getirebilir; bant geçişli filtreleme, diğer frekans girişimlerini hariç tutarak belirli bir frekans aralığındaki sinyalleri tarayabilir, tıpkı bir filtre kullanarak kirlilikleri gidermek gibi, sinyali daha saf hale getirebilir.

Amplifikasyon ve filtrelemeden sonra, analog sinyallerin bilgisayarlar ve sonraki dijital işleme devreleri tarafından işlenmek üzere dijital sinyallere dönüştürülmesi gerekir. Sinyal işleme ünitesindeki analogdan d'ye dönüştürücü (ADC) bu kritik görevi üstlenir. Sürekli değişen analog sinyali, sinyal gücünü ikili kod biçiminde temsil eden ayrı bir dijital sinyale dönüştürür. Bu dönüştürme, sinyalin dijital sistemde daha hassas ve verimli bir şekilde işlenmesini sağlar ve sonraki karmaşık algoritmalar ve analizler için temel oluşturur.

Termal görüntüleme görüntülerinin kalitesini ve doğruluğunu artırmak için sinyal işleme ünitesi görüntü iyileştirme ve düzeltme işlemleri gerçekleştirecektir. Kontrast iyileştirme algoritmaları kullanılarak görüntüdeki farklı sıcaklık bölgeleri arasındaki kontrast artırılır, sıcaklık farkları daha belirgin hale gelir ve gözlemlenmesi ve analiz edilmesi daha kolay hale gelir. Aynı zamanda görüntü, sensörün piksellerinin tutarsız tepkisinden kaynaklanan görüntüdeki parlaklık farklarını telafi ederek düzgünlük açısından düzeltilir ve görüntüdeki her pikselin sıcaklık ölçümünün doğru ve tutarlı olması sağlanır. Bu işlemler termal görüntüleme görüntüsünü "güzelleştirme" ve "kalibre etme" gibi olup görüntüyü nesnenin sıcaklık dağılımını daha net ve doğru hale getirir.

Bazı termal görüntüleme uygulamalarında, nesnenin belirli sıcaklık değerini elde etmek gerekir. İşleme birimi, işlenmiş sinyali sensörün özelliklerine ve kalibrasyon verilerine göre gerçek bir sıcaklık değerine dönüştürecek ve bunu görüntüye ekleyecektir. Bilinen çevresel parametreler ve sensörün tepki eğrisi ile birleştirilen giriş sıcaklığı hesaplama modeli aracılığıyla, her piksel noktasına karşılık gelen sıcaklık doğru bir şekilde hesaplanır ve kullanıcılara endüstriyel denetim, tıbbi teşhis ve diğer uygulamaların katı sıcaklık ölçüm gereksinimlerini karşılamak için nicel bilgiler sağlanır.