Hőképek feldolgozása: passzív és aktív termográfia Jancskárné Anweiler Ildikó Főiskolai docens PTE PMMK Műszaki Informatika Tanszék E- mail: jai@morpheus.pte.hu
Infravörös termográfia látható képpé alakítja a vizsgált objektum által kibocsátott (a szem számára) láthatatlan infravörös sugárzást Légköri ablakok
Hőképek felvétele 1. A tárgyoldali letapogatás (szkennelés) elvén működő hőkamera: kétdimenziós tükörszkenner vízszintes szkenner: soronkénti letapogatás függőleges szkenner: az egyes sorokból felépíti a teljes képet. 1,1 Hz képismétlő frekvencia 2. Mátrix detektoros kamera (Focal Plan Array, FPA) A felbontásnak megfelelő számú detektor pl. 54 frame/s
Hőkép (termogram) kép file: 14-16 bites adatok, megjelenítés 8 bites szürke skála v. hamis színezés az érdekelt (defekt) zónák néha nehezen felismerhető foltokként jelennek meg Képminőséget rontó tényezők: a nagyobb hullámhosszak miatt a látható fényhez viszonyítva a jelek a hősávokban (2 5 μm és 8 13 μm) lényegesen gyengébbek a kamera belső emissziója a vizsgált felület IR és optikai inhomogenitása
Szkennelő Mátrix detektoros
A méréshatár beállítása -40 100 C 40 400 C
Passzív termográfia - nem igényel külön gerjesztést Abnormális hőmérsékleti profilok felderítésére (főként minőségi vizsgálat) Elektromos ill. gépészeti berendezések felülvizsgálata Technológiai felügyelet Minőség- Építmények diagnosztikája Távérzékelés Stb. ellenőrzés
Elektromos berendezések felülvizsgálata
Folyamat felügyelet, minőség-ellenőrzés
Épületdiagnosztika
Aktív termográfia - gerjesztésre adott válasz mérése Eltérő hővezetésből adódó hőterjedési anomáliák jelzik a rejtett hibákat.
Aktív termográfia - mérési elrendezés Impulzusszerű gerjesztés (Pulsed Thermography, PT) Egységugrás gerjesztés (Stepped heating, SH, long pulse) Hőforrás: Lézersugár, Nagyteljesítményű (flash) lámpák, Hűtő levegő, víz, Folyékony nitrogén, Stb.
Minőség ellenőrzés Bevonat alatti korrózió
Aktív termográfia hőkép sorozat Tranziens hőmérsékleti profil ERT: early registered thermogram LRT: last registered thermogram hőmérséklet kontraszt
Periódikus gerjesztés (Lockin thermography, LT) heat IR camera
Mechanikus gerjesztés (Vibrothermograpy, VT)
Hőképek elő-feldolgozása Radiometriai korrekció (általában a kamerában) Képfeldolgozó rendszerben: Geometriai korrekció Zajszűrés, simítás: lineáris szűrő, medián szűrő, stb. Hőképek feldolgozása Éldetektálás, szegmentálás, osztályozás, térbeli és időbeni referencia, hőkontraszt számítás, stb. Mennyiségi kiértékelés: rejtett hibák mérete és mélysége inverz hőtani feladatok megoldása
Az emissziós tényező hatása ε = 0.21 ε = 0.95
Fémek emissziója Eredeti kép Korrigált kép
Reflexió: a környezeti sugárzás
Színskálák
Lineáris kontraszterősítés 16 bites A/D felbontás az érzékelőben. Megjelenítés: 8 bites képen. Teljes skála: 0-400 C A skála szűkítése: 10-50 C A skála szűkítése: 10-110 C
Térbeli referencia módszer (PT) Nyers kép Referencia terület Különbség: a - b Időbeli referencia módszer (PT) Azonos területen, két különböző időpontban felvett képek különbsége T=3s T=5s Forrás: Maldague, 2001
Fuzzy-szabály alapú képsimító eljárás I t ( t,x) = [ c( I( t,x) ) I( t,x) ] Megoldás: semi- implicit véges differencia séma, multigrid technikával
Fuzzy-szabály alapú képsimító eljárás működési vázlat
g Éltartó simítás a gradiens alapján ij Szabály sorszáma ( I I ) = max k,m = 1, 1 ij, i k, j m i, j = 1 n 2 Eredeti kép 1. 2. 3. IF gradient is small medium large THEN diffusivity is high medium low Simított kép Diffuzivitás
Éltartó simítás az intenzitás alapján Szabály sorszáma 1. 2. 3. Eredeti kép Simított kép IF intensity is low medium high THEN diffusivity is high low high Diffuzivitás
Növekvő intenzitással csökkenő diffúzió Eredeti kép Simított kép Alulátersztő szűrés
Éldetektálás és simítás diffúz foltok esetében Eredeti kép Simított kép Diffuzivitás I. II.
Diffusivity Éltartó, intenzitás-függő simítás Intensity Gradient low medium high small high high low medium medium medium low large low low low I/O karakterisztika 3D-ben Eredeti kép Simított kép Diffuzivitás
On-line mérés, tesztelés Köszönöm figyelmüket!