2016/09: Képjavítás hőkameráknál (3. RÉSZ)

GyártásTrend 2016/09, Műszaki diagnosztika rovat

“Pontos hőmérsékletmérés vagy látványos megjelenítés?”

KÉPJAVÍTÁS HŐKAMERÁKNÁL (III.)

Egyes gyártók állításai szerint módszereikkel pontosabb mérés érhető el, élesebb és jobban analizálható hőképek készíthetők a hőmérséklet-információk veszteségének csökkentése mellett. Ezzel szemben a meghirdetett módszerek szakmai áttekintése során fény derül arra, hogy ezek a kijelentések gyakran félrevezetők

A FLIR cég saját tájékoztatójának megfelelően az MSX eljárás a fénykép kontrasztvonalainak hőképbe való beillesztését jelenti. Az eredmény – a gyártó szerint – extrém kontrasztos és éles hőképeket ad. Viszont a cikksorozatunkban eddig közölt ismeretek alapján már tudható, hogy ez nem állja meg a helyét. Csupán a látvány szépül, a mérésiadat-tartalmon semmilyen javulás vagy pontosítás nem áll be, az élesség sem növekszik. Sőt, éppen elrejtésre kerülnek az esetleges rossz fókuszálásra vagy elégtelen geometriai felbontásra (vagy túl kicsi pixelfelbontásra) figyelmeztető jelek. A módszer tehát sehogy sem támogat bennünket abban, hogy pontosabban, korrektebb módon határozzuk meg a tárgy hőmérsékletét.

1. ábra: rossz fókuszálású (vagy akár elégtelen geometriai felbontású) hőkép (balra) helytelen feljavítása MSX technológiának megfelelő megjelenítéssel, max. 321 °C (jobbra) (forrás: PIM)
1. ábra: rossz fókuszálású (vagy akár elégtelen geometriai felbontású) hőkép (balra) helytelen feljavítása MSX technológiának megfelelő megjelenítéssel, max. 321 °C (jobbra) (forrás: PIM)
2. ábra: az eredeti (balra) és a látványban „feljavított” hőkép (jobbra) megegyező vonal menti hőmérsékletgörbéje (forrás: PIM)
2. ábra: az eredeti (balra) és a látványban „feljavított” hőkép (jobbra) megegyező vonal menti hőmérsékletgörbéje (forrás: PIM)

Maga az említett módszer olyasmi, mint a fényképen elvégzett élkereső algoritmus alkalmazása, és eredményének rávetítése a hőképre. Látszólag ezzel megjelennek a mért tárgyak élei, vizuálisan élesebbnek tűnik a hőkép. Ezzel még egy értékelésre teljesen alkalmatlan hőkép is látványossá „varázsolható”, azonban a mérési adatok nem kerülnek korrekcióra. A hőmérsékletek tehát ezután is ugyanolyan pontosak (vagy éppen hibásak), mint az MSX eljárás alkalmazása nélkül.

Kézi és autófókusz, mélységélesség-javítás

A hőképkészítés során nem is olyan egyszerű eldönteni, hogy tényleg jó-e a fókuszbeállítás. Ez már a termográfia sugárfizikai (optikai) körülményei miatt is nehéz, ugyanis sugárzásleadás egy tárgy élén is van, tehát nincs „éles” széle (kontúrja), mint az a mindennapokban általunk megszokott – reflektált sugárzáson alapuló – vizuális látvány világában. Segítségül sok hőkamerába ezért autófókusz funkciót is beépítenek, amely természetesen csak úgy valósítható meg, ha motoros állítású az optika. A hőkamera kezelhetőségének óriási javulásáért viszont fizetni kell a nagyobb kameramérettel és súllyal.

Azonban tudni érdemes azt is, hogy a hőkamerák autófókuszának vannak műszaki határai – akár a digitális fényképezésben használt ilyen célú eljárásoknak. Hőkamerák esetében az eljárás úgy néz ki, hogy (a bejelölt fókuszterületen belül) a szoftver megkeresi a legmeredekebb hőmérséklet-gradienseket, tehát azokat a pixelcsoportokat, ahol a legkisebb pixeltávolságban legnagyobb értékben változik a hőmérséklet. Ez vélhetően egy érzékelt tárgy széle lehet. Következő lépésben történik a fókusz optikai állítgatása addig, amíg az előbb megtalált gradiens el nem éri a maximális meredekségét. Ez feltételezhetően e tárgyélre vonatkozóan a legjobb fókuszbeállítás.

Ezzel azonban még nem oldódik meg minden problémánk, mivel a hőkamerák csak igen kicsi mélységélességgel rendelkeznek. Ennek következtében a – csak kis mértékben is – közelebbi vagy távolabbi tárgyak/tárgyrészletek életlenek lesznek. El kellene tehát dönteni, hogy számunkra a tárgyunk melyik része a legfontosabb, és célzottan erre kellene állítanunk a fókuszt. A 3. ábra képei éppen ezt a dilemmát szemléltetik sorozatunk mérési tárgya, egy fűtőventilátor esetén. Ebben ugyanis a bennünket érdeklő fűtőszálak egymás mögött 15 mm távolságban helyezkednek el. 40 cm mérési távolság esetén pedig a legjobb igyekezetünk ellenére is azokra csak úgy tudunk fókuszálni, hogy vagy a hozzánk közelebbit, vagy a mögötte lévőt érzékeljük élesen.

És ha mégis mindkettőt akarnánk élesen látni? A közelebbi és a távoli fűtőszál egyidejű éles megjelenítése például a Jenoptik EverSharp eljárással lehetséges. A hőkamera ehhez több hőképet készít az autófókusz-beállítás környékén (távolabbi és közelebbi „rétegeket” vesz fel), és egy hőképet illeszt össze ezek éles részleteiből. Viszont ez a hőkép nem egy grafikai feljavítású megjelenítés, hanem egy minden részletében, nagy mélységig élesen fókuszált adatfájl.

3. ábra: kis mélységélesség hatása; közeli (balra) vagy távoli (középen) fűtőszálakra fókuszált hőkép; Az EverSharp eredménye egy minden részletében éles és korrekt hőképadatfájl (jobbra) (forrás: PIM)
3. ábra: kis mélységélesség hatása; közeli (balra) vagy távoli (középen) fűtőszálakra fókuszált hőkép; Az EverSharp eredménye egy minden részletében éles és korrekt hőképadatfájl (jobbra) (forrás: PIM)

Végső következtetés

Összefoglalva elmondhatjuk, hogy a hőképadatok szempontjából sem az interpoláció, sem a fénykép és a látkép egymásra vetítésével nyert kompozit megjelenítés (fúzió), sem az MSX technológia nem segít a hőkamera pixelfelbontásán vagy a geometriai felbontásán, nem javít a fókuszálás pontatlanságán, és nem növeli a mélységélességet sem. Helyette inkább egy megtévesztő „jobb minőségű” látványt eredményez, amely elrejti a pontatlan vagy akár teljes egészében kiértékelhetetlen hőmérsékletadatokat, illetve a rájuk utaló vizuális jelenségeket. Mindhárom módszer kizárólagosan csak a pontos hőmérsékletadatokon alapuló hőképek dokumentálási célú vizuális látványfeljavítására alkalmazható. A hőkamera mérési képességeinek növelése vagy akár rossz mérési adatok javítása ezekkel a módszerekkel lehetetlen. A mélységélesség problémájának javítására az EverSharp módszer alkalmas, amelyet érdekességként a Fluke cég MultiSharp néven „egyedülálló” újdonságként hirdet egy ideje egyes középkategóriás hőkameráihoz. Vélhetően azonban ez az eljárás azonos a 2012 óta forgalomban lévő Jenoptik VarioCAM HD kameráiban megvalósított EverSharp eljárással. Tehát feltehetően nem annyira egyedülálló, mint ahogy a hirdetés sugallja.

A mélységélesség problémájának javítására a Jenoptik GmbH EverSharp módszere alkalmas, amelyet a 2012 óta forgalomban lévő VarioCAM HD kameráiban megvalósított. Vélhetően ezzel az eljárással azonos a Fluke cég MultiSharp néven egy ideje „egyedülálló” újdonságként meghirdetett eljárása. (Ezért tehát feltehetően nem annyira egyedülálló, mint ahogy ezt a hirdetés sugallja.)

Rahne Eric (PIM Kft.)
pim-kft.hu
termokamera.hu

Kapcsolatfelvétel

A publikáció tartalmát szerzői jogok védik, ennek (akár csak részben történő) felhasználása, elektronikus vagy nyomtatott tovább-publikálása csak a forrás és a szerző nevének feltüntetése mellett, valamint a szerző előzetes írásos engedélyének megléte esetén megengedett. A szerzői jogok (Copyright) megsértése jogi következményekkel jár.