Chat
Danh mục
Cách kết nối không dây Máy ảnh Nikon Z-Series với PC

Cách kết nối không dây Máy ảnh Nikon Z-Series với PC

Số lượng:
Thêm vào giỏ
Cách kết nối không dây Máy ảnh Nikon Z-Series với PC đã được thêm vào giỏ hàng


Những phát triển gần đây trong công nghệ máy dò hồng ngoại cadmium telluride (MCT hoặc HgCdTe) thủy ngân được làm lạnh đã tạo điều kiện cho sự phát triển của camera hồng ngoại hiệu suất cao để sử dụng trong nhiều ứng dụng hình ảnh nhiệt khắt khe. Các camera hồng ngoại này hiện có sẵn với độ nhạy quang phổ ở dải phổ sóng ngắn, sóng trung và sóng dài hoặc hai dải khác nhau. Ngoài ra, nhiều độ phân giải máy ảnh có sẵn là kết quả của các mảng dò kích thước trung bình và kích thước lớn và các kích thước pixel khác nhau. Ngoài ra, các tính năng của máy ảnh hiện bao gồm chụp ảnh tốc độ khung hình cao, thời gian phơi sáng có thể điều chỉnh và kích hoạt sự kiện cho phép ghi lại các sự kiện nhiệt tạm thời.
 Các thuật toán xử lý tinh vi có sẵn dẫn đến phạm vi động được mở rộng để tránh bão hòa và tối ưu hóa độ nhạy. Các camera hồng ngoại này có thể được hiệu chỉnh để các giá trị kỹ thuật số đầu ra tương ứng với nhiệt độ của vật thể. Các thuật toán hiệu chỉnh độ không đồng nhất được bao gồm độc lập với thời gian phơi sáng. Những khả năng hiệu suất và tính năng máy ảnh này cho phép một loạt các ứng dụng chụp ảnh nhiệt mà trước đây không thể thực hiện được.




Trung tâm của camera hồng ngoại tốc độ cao là một máy dò MCT được làm mát mang lại độ nhạy và tính linh hoạt đặc biệt để xem các sự kiện nhiệt tốc độ cao.

1. Dải nhạy cảm quang phổ hồng ngoại

Do sự sẵn có của nhiều loại máy dò MCT, camera hồng ngoại tốc độ cao đã được thiết kế để hoạt động ở một số dải phổ riêng biệt. Dải quang phổ có thể được điều khiển bằng cách thay đổi thành phần hợp kim của HgCdTe và nhiệt độ điểm đặt của máy dò. Kết quả là một máy dò hồng ngoại băng tần đơn có hiệu suất lượng tử phi thường (thường trên 70%) và tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao có thể phát hiện các mức tín hiệu hồng ngoại cực kỳ nhỏ. Máy dò MCT băng tần đơn thường nằm trong một trong năm dải phổ danh nghĩa được hiển thị:

• Máy ảnh hồng ngoại sóng ngắn (SWIR) - có thể nhìn thấy đến 2,5 micron

• Máy ảnh hồng ngoại băng rộng (BBIR) - 1,5-5 micron

• Máy ảnh hồng ngoại sóng trung (MWIR) - 3-5 micron

• Máy ảnh hồng ngoại sóng dài (LWIR) - phản hồi 7-10 micron

• Máy ảnh Sóng rất dài (VLWIR) - phản ứng 7-12 micron

Ngoài các máy ảnh sử dụng đầu dò hồng ngoại "đơn quang" có phản ứng quang phổ trong một băng tần, các hệ thống mới đang được phát triển sử dụng đầu dò hồng ngoại có phản hồi trong hai băng tần (được gọi là "hai màu" hoặc băng tần kép). Ví dụ bao gồm máy ảnh có phản hồi MWIR / LWIR bao gồm cả 3-5 micron và 7-11 micron, hoặc các băng tần SWIR và MWIR nhất định hoặc thậm chí hai băng tần con MW.

Có nhiều lý do thúc đẩy việc lựa chọn dải quang phổ cho camera hồng ngoại. Đối với một số ứng dụng nhất định, bức xạ quang phổ hoặc độ phản xạ của các đối tượng được quan sát là yếu tố quyết định dải quang phổ tốt nhất. Các ứng dụng này bao gồm quang phổ, xem tia laze, phát hiện và căn chỉnh, phân tích chữ ký mục tiêu, hiện tượng học, hình ảnh vật thể lạnh và giám sát trong môi trường biển.



Ngoài ra, một dải quang phổ có thể được chọn vì các vấn đề liên quan đến dải động. Phạm vi động mở rộng như vậy sẽ không thể thực hiện được với hình ảnh camera hồng ngoại trong dải phổ MWIR. Hiệu suất dải động rộng của hệ thống LWIR có thể dễ dàng giải thích bằng cách so sánh thông lượng trong dải LWIR với từ thông trong dải MWIR. Theo tính toán từ đường cong của Planck, sự phân bố thông lượng do các vật thể ở nhiệt độ thay đổi rộng rãi trong dải LWIR nhỏ hơn dải MWIR khi quan sát một cảnh có cùng dải nhiệt độ vật thể. Nói cách khác, camera hồng ngoại LWIR có thể hình ảnh và đo các đối tượng nhiệt độ môi trường xung quanh với độ nhạy và độ phân giải cao, đồng thời các đối tượng cực nóng (tức là> 2000K).

2. Độ phân giải hình ảnh và trường nhìn

2.1 Mảng dò và kích thước pixel

Máy ảnh hồng ngoại tốc độ cao có sẵn với các khả năng độ phân giải khác nhau do chúng được sử dụng các đầu dò hồng ngoại có kích thước mảng và điểm ảnh khác nhau. Các ứng dụng không yêu cầu độ phân giải cao, camera hồng ngoại tốc độ cao dựa trên bộ dò QVGA mang lại hiệu suất tuyệt vời. Một mảng 320x256 pixel 30 micron được biết đến với dải động cực rộng do sử dụng các pixel tương đối lớn với giếng sâu, tiếng ồn thấp và độ nhạy cực cao.

Mảng dò hồng ngoại có nhiều kích cỡ khác nhau, phổ biến nhất là QVGA, VGA và SXGA như hình. Mảng VGA và SXGA có dải pixel dày đặc hơn và do đó mang lại độ phân giải cao hơn. QVGA tiết kiệm và thể hiện dải động tuyệt vời vì các điểm ảnh nhạy cảm lớn.



Gần đây hơn, công nghệ kích thước pixel nhỏ hơn đã tạo ra các camera hồng ngoại có các mảng phát hiện có kích thước 15 micron, cung cấp một số hình ảnh nhiệt ấn tượng nhất hiện nay. Đối với các ứng dụng có độ phân giải cao hơn, máy ảnh có mảng lớn hơn với độ cao pixel nhỏ hơn sẽ mang lại hình ảnh có độ tương phản và độ nhạy cao. Ngoài ra, với kích thước pixel nhỏ hơn, quang học cũng có thể trở nên nhỏ hơn để giảm chi phí.

2.2 Đặc điểm ống kính hồng ngoại

Các ống kính được thiết kế cho camera hồng ngoại tốc độ cao có những tính chất đặc biệt riêng. Về cơ bản, các thông số kỹ thuật phù hợp nhất là độ dài tiêu cự (trường nhìn), số F (khẩu độ) và độ phân giải.

Tiêu cự: Ống kính thường được xác định bằng tiêu cự của chúng (ví dụ: 50mm). Trường nhìn của máy ảnh và ống kính kết hợp phụ thuộc vào độ dài tiêu cự của ống kính cũng như đường kính tổng thể của vùng hình ảnh máy dò. Khi độ dài tiêu cự tăng (hoặc kích thước máy dò giảm), trường nhìn của ống kính đó sẽ giảm (hẹp).

Máy tính trường nhìn trực tuyến thuận tiện cho một loạt máy ảnh hồng ngoại tốc độ cao có sẵn trực tuyến.

Ngoài các tiêu cự phổ biến, ống kính cận cảnh hồng ngoại cũng có sẵn để tạo ra hình ảnh có độ phóng đại cao (1X, 2X, 4X) đối với các vật thể nhỏ.

Thấu kính cận cảnh hồng ngoại cung cấp một cái nhìn phóng đại về sự phát xạ nhiệt của các vật thể nhỏ như linh kiện điện tử.

Số F:Không giống như máy ảnh ánh sáng nhìn thấy tốc độ cao, vật kính cho máy ảnh hồng ngoại sử dụng đầu dò hồng ngoại được làm mát phải được thiết kế để tương thích với thiết kế quang học bên trong của máy quay phim (vỏ máy lạnh, trong đó máy ảnh hồng ngoại FPA được đặt) vì máy ảnh phản xạ được thiết kế với một ngăn lạnh (hoặc lỗ mở) bên trong để ngăn bức xạ ký sinh xâm nhập vào máy dò. Do dừng lạnh, bức xạ từ máy ảnh và vỏ ống kính bị chặn, bức xạ hồng ngoại có thể vượt xa bức xạ nhận được từ các đối tượng đang quan sát. Kết quả là, năng lượng hồng ngoại mà máy dò thu được chủ yếu là do bức xạ của vật thể. Vị trí và kích thước của con ngươi thoát ra của thấu kính hồng ngoại (và số f) phải được thiết kế phù hợp với vị trí và đường kính của điểm dừng lạnh khử trùng. (Thực ra,

Ống kính cho máy ảnh có đầu dò hồng ngoại được làm mát cần được thiết kế đặc biệt không chỉ cho độ phân giải và vị trí cụ thể của FPA mà còn phù hợp với vị trí và đường kính của điểm dừng lạnh để ngăn bức xạ ký sinh xâm nhập vào đầu báo.

Độ phân giải: Chức năng truyền điều chế (MTF) của thấu kính là đặc tính giúp xác định khả năng phân giải chi tiết vật thể của thấu kính. Hình ảnh được tạo ra bởi hệ thống quang học sẽ bị giảm chất lượng do quang sai thấu kính và nhiễu xạ. MTF mô tả độ tương phản của hình ảnh thay đổi như thế nào theo tần số không gian của nội dung hình ảnh. Như mong đợi, các vật thể lớn hơn có độ tương phản tương đối cao khi so sánh với các vật thể nhỏ hơn. Thông thường, tần số không gian thấp có MTF gần bằng 1 (hoặc 100%); khi tần số không gian tăng lên, MTF cuối cùng giảm xuống 0, giới hạn cuối cùng của độ phân giải đối với một hệ thống quang học nhất định.

3. Các tính năng của máy ảnh hồng ngoại tốc độ cao: thời gian phơi sáng thay đổi, tốc độ khung hình, kích hoạt, đo bức xạ

Máy ảnh hồng ngoại tốc độ cao lý tưởng để chụp các vật thể nhiệt chuyển động nhanh cũng như các sự kiện nhiệt xảy ra trong một khoảng thời gian rất ngắn, quá ngắn để máy ảnh hồng ngoại 30 Hz tiêu chuẩn có thể thu được dữ liệu chính xác. Các ứng dụng phổ biến bao gồm hình ảnh triển khai túi khí, phân tích cánh tuabin, phân tích phanh động, phân tích nhiệt của đạn và nghiên cứu hiệu ứng gia nhiệt của chất nổ. Trong mỗi tình huống này, camera hồng ngoại tốc độ cao là công cụ hiệu quả trong việc thực hiện các phân tích cần thiết về các sự kiện không thể phát hiện được. Đó là do độ nhạy cao của đầu dò MCT được làm mát của máy ảnh hồng ngoại nên có khả năng ghi lại các sự kiện nhiệt tốc độ cao.

Đầu dò hồng ngoại MCT được thực hiện ở chế độ "ảnh chụp nhanh" trong đó tất cả các điểm ảnh đồng thời tích hợp bức xạ nhiệt từ các đối tượng đang quan sát. Một khung pixel có thể được phơi sáng trong một khoảng thời gian rất ngắn, từ <1 micro giây đến dài nhất là 10 mili giây. Không giống như camera khả kiến ​​tốc độ cao, camera hồng ngoại tốc độ cao không yêu cầu sử dụng đèn nhấp nháy để xem các sự kiện, do đó không cần đồng bộ hóa độ chiếu sáng với tích hợp pixel. Thông thường, sự phát xạ nhiệt từ các vật thể đang quan sát là đủ để ghi lại những hình ảnh đầy đủ đặc trưng của vật thể đang chuyển động.

Do những lợi ích của máy dò MCT hiệu suất cao, cũng như sự tinh vi của xử lý hình ảnh kỹ thuật số, các camera hồng ngoại ngày nay có thể thực hiện nhiều chức năng cần thiết để cho phép quan sát chi tiết và kiểm tra các sự kiện tốc độ cao. Do đó, sẽ hữu ích khi xem lại việc sử dụng máy ảnh bao gồm các tác động của thời gian phơi sáng thay đổi, tỷ lệ khung hình đầy đủ và dưới cửa sổ, mở rộng phạm vi động và kích hoạt sự kiện.

3.1 Thời gian phơi sáng ngắn

Việc chọn thời gian tích hợp tốt nhất thường là sự thỏa hiệp giữa việc loại bỏ bất kỳ hiện tượng nhòe chuyển động nào và thu đủ năng lượng để tạo ra hình ảnh nhiệt mong muốn. Thông thường, hầu hết các vật thể tỏa ra đủ năng lượng trong khoảng thời gian ngắn để vẫn tạo ra hình ảnh nhiệt chất lượng rất cao. Có thể tăng thời gian phơi sáng để tích hợp nhiều năng lượng bức xạ hơn cho đến khi đạt đến mức bão hòa, thường là vài mili giây. Mặt khác, đối với các đối tượng chuyển động hoặc các sự kiện động, thời gian phơi sáng phải được giữ càng ngắn càng tốt để loại bỏ hiện tượng nhòe chuyển động.

Lốp xe chạy bằng lực kế có thể được camera hồng ngoại tốc độ cao chụp ảnh để xác định tác động làm nóng nhiệt do phanh và vào cua mô phỏng.

Một ứng dụng có liên quan là nghiên cứu các đặc tính nhiệt của lốp xe khi chuyển động. Trong ứng dụng này, bằng cách quan sát lốp xe chạy ở tốc độ vượt quá 150 dặm / giờ bằng camera hồng ngoại tốc độ cao, các nhà nghiên cứu có thể thu thập dữ liệu nhiệt độ chi tiết trong quá trình thử nghiệm lốp động để mô phỏng tải trọng liên quan đến việc quay và phanh xe. Phân bố nhiệt độ trên lốp có thể chỉ ra các khu vực tiềm ẩn vấn đề và các mối quan tâm về an toàn cần thiết kế lại. Trong ứng dụng này, thời gian phơi sáng cho camera hồng ngoại cần đủ ngắn để loại bỏ hiện tượng nhòe chuyển động có thể làm giảm độ phân giải không gian của chuỗi hình ảnh. Đối với độ phân giải lốp mong muốn là 5mm, thời gian phơi sáng tối đa mong muốn có thể được tính toán từ hình dạng của lốp, kích thước và vị trí của nó đối với máy ảnh, và với trường nhìn của ống kính hồng ngoại. Thời gian phơi sáng cần thiết được xác định là ngắn hơn 28 micro giây. Sử dụng máy tính của Planck, người ta có thể tính toán tín hiệu sẽ thu được bằng camera hồng ngoại được điều chỉnh bằng quang học số F cụ thể. Kết quả chỉ ra rằng đối với nhiệt độ vật thể ước tính là 80 ° C, camera hồng ngoại LWIR sẽ cung cấp tín hiệu có 34% mức lấp đầy, trong khi camera MWIR sẽ cung cấp tín hiệu chỉ có 6% mức lấp đầy. Máy ảnh LWIR sẽ lý tưởng cho ứng dụng kiểm tra lốp xe này. Máy ảnh MWIR cũng sẽ không hoạt động vì tín hiệu đầu ra trong băng tần MW thấp hơn nhiều đòi hỏi thời gian phơi sáng lâu hơn hoặc các thay đổi khác về hình dạng và độ phân giải của thiết lập. Thời gian phơi sáng cần thiết được xác định là ngắn hơn 28 micro giây. Sử dụng máy tính của Planck, người ta có thể tính toán tín hiệu sẽ thu được bằng camera hồng ngoại được điều chỉnh bằng quang học số F cụ thể. Kết quả chỉ ra rằng đối với nhiệt độ vật thể ước tính là 80 ° C, camera hồng ngoại LWIR sẽ cung cấp tín hiệu có 34% mức lấp đầy, trong khi camera MWIR sẽ cung cấp tín hiệu chỉ có 6% mức lấp đầy. Máy ảnh LWIR sẽ lý tưởng cho ứng dụng kiểm tra lốp xe này. Máy ảnh MWIR cũng sẽ không hoạt động vì tín hiệu đầu ra trong băng tần MW thấp hơn nhiều đòi hỏi thời gian phơi sáng lâu hơn hoặc các thay đổi khác về hình dạng và độ phân giải của thiết lập. Thời gian phơi sáng cần thiết được xác định là ngắn hơn 28 micro giây. Sử dụng máy tính của Planck, người ta có thể tính toán tín hiệu sẽ thu được bằng camera hồng ngoại được điều chỉnh bằng quang học số F cụ thể. Kết quả chỉ ra rằng đối với nhiệt độ vật thể ước tính là 80 ° C, camera hồng ngoại LWIR sẽ cung cấp tín hiệu có 34% mức lấp đầy, trong khi camera MWIR sẽ cung cấp tín hiệu chỉ có 6% mức lấp đầy. Máy ảnh LWIR sẽ lý tưởng cho ứng dụng kiểm tra lốp xe này. Máy ảnh MWIR cũng sẽ không hoạt động vì tín hiệu đầu ra trong băng tần MW thấp hơn nhiều đòi hỏi thời gian phơi sáng lâu hơn hoặc các thay đổi khác về hình dạng và độ phân giải của thiết lập. Kết quả chỉ ra rằng đối với nhiệt độ vật thể ước tính là 80 ° C, camera hồng ngoại LWIR sẽ cung cấp tín hiệu có 34% mức lấp đầy, trong khi camera MWIR sẽ cung cấp tín hiệu chỉ có 6% mức lấp đầy. Máy ảnh LWIR sẽ lý tưởng cho ứng dụng kiểm tra lốp xe này. Máy ảnh MWIR cũng sẽ không hoạt động vì tín hiệu đầu ra trong băng tần MW thấp hơn nhiều đòi hỏi thời gian phơi sáng lâu hơn hoặc các thay đổi khác về hình dạng và độ phân giải của thiết lập. Kết quả chỉ ra rằng đối với nhiệt độ vật thể ước tính là 80 ° C, camera hồng ngoại LWIR sẽ cung cấp tín hiệu có 34% mức lấp đầy, trong khi camera MWIR sẽ cung cấp tín hiệu chỉ có 6% mức lấp đầy. Máy ảnh LWIR sẽ lý tưởng cho ứng dụng kiểm tra lốp xe này. Máy ảnh MWIR cũng sẽ không hoạt động vì tín hiệu đầu ra trong băng tần MW thấp hơn nhiều đòi hỏi thời gian phơi sáng lâu hơn hoặc các thay đổi khác về hình dạng và độ phân giải của thiết lập.


Phản ứng của camera hồng ngoại từ việc chụp ảnh một vật thể nhiệt có thể được dự đoán dựa trên các đặc điểm vật đen của vật thể được quan sát, định luật Planck cho vật thể đen, cũng như phản ứng của máy dò, thời gian phơi sáng, độ truyền thấu kính và khí quyển.

3.2 Tốc độ khung hình thay đổi cho hình ảnh đầy đủ khung hình và cửa sổ phụ

Trong khi máy ảnh hồng ngoại tốc độ tiêu chuẩn thường cung cấp hình ảnh ở 30 khung hình / giây (với thời gian tích hợp là 10 ms hoặc lâu hơn), máy ảnh hồng ngoại tốc độ cao có thể cung cấp nhiều khung hình hơn mỗi giây. Tốc độ khung hình tối đa để chụp toàn bộ dãy máy ảnh bị giới hạn bởi thời gian phơi sáng được sử dụng và tần số xung nhịp điểm ảnh của máy ảnh. Thông thường, một máy ảnh 320x256 sẽ cung cấp lên đến 275 khung hình / giây (cho thời gian phơi sáng ngắn hơn 500 micro giây); một máy ảnh 640x512 sẽ cung cấp tối đa 120 khung hình / giây (cho thời gian phơi sáng ngắn hơn 3ms).

Khả năng tốc độ khung hình cao rất được mong đợi trong nhiều ứng dụng khi sự kiện xảy ra trong một khoảng thời gian ngắn. Một ví dụ là trong thử nghiệm triển khai túi khí trong đó hiệu quả và độ an toàn được đánh giá để thực hiện các thay đổi thiết kế có thể cải thiện hiệu suất. Một camera hồng ngoại tốc độ cao cho thấy sự phân bố nhiệt trong khoảng thời gian 20-30 ms triển khai túi khí. Kết quả của cuộc thử nghiệm, các nhà sản xuất túi khí đã thực hiện các thay đổi đối với thiết kế của họ bao gồm thời gian lạm phát, kiểu gấp, kiểu rách và khối lượng lạm phát. Nếu sử dụng máy ảnh IR tiêu chuẩn, nó có thể chỉ phân phối 1 hoặc 2 khung hình trong lần triển khai đầu tiên và hình ảnh sẽ bị mờ do túi sẽ chuyển động trong thời gian phơi sáng lâu.

Việc kiểm tra tính hiệu quả của túi khí dẫn đến việc phải thay đổi thiết kế để cải thiện hiệu suất. Một camera hồng ngoại tốc độ cao cho thấy sự phân bố nhiệt trong khoảng thời gian 20-30ms triển khai túi khí. Kết quả của cuộc thử nghiệm, các nhà sản xuất túi khí đã thực hiện các thay đổi đối với thiết kế của họ bao gồm thời gian lạm phát, kiểu gấp, kiểu rách và khối lượng lạm phát.

Thậm chí có thể đạt được tốc độ khung hình cao hơn bằng cách chỉ xuất ra các phần của dãy dò của máy ảnh. Điều này là lý tưởng khi có các khu vực quan tâm nhỏ hơn trong trường nhìn. Bằng cách chỉ quan sát các "cửa sổ phụ" có ít pixel hơn toàn khung hình, tốc độ khung hình có thể được tăng lên. Một số camera hồng ngoại có kích thước cửa sổ phụ tối thiểu. Thông thường, máy ảnh 320x256 có kích thước cửa sổ phụ tối thiểu là 64x2 và sẽ xuất ra các khung phụ này ở gần 35Khz, máy ảnh 640x512 có kích thước cửa sổ phụ tối thiểu là 128x1 và sẽ xuất ra các khung phụ này với tốc độ nhanh hơn 3Khz.

Do tính phức tạp của việc đồng bộ hóa máy ảnh kỹ thuật số, máy tính tốc độ khung hình là một công cụ thuận tiện để xác định tốc độ khung hình tối đa có thể thu được cho các kích thước khung hình khác nhau.

3.3 Mở rộng dải động

Một trong những biến chứng của việc có một đầu dò hồng ngoại có độ nhạy rất cao là phạm vi động tổng thể của cảnh sẽ bị hạn chế. Ví dụ: nếu số lượng thô tương ứng với 5 mK / số đếm kỹ thuật số, thì dải tín hiệu 14 bit sẽ phân phối dưới 80 độ C trong dải động. Phạm vi này còn bị giảm xuống vì sự không đồng nhất của pixel. Do đó, phạm vi nhiệt độ của vật thể có thể được xem trong một khung hình có thể quá hẹp đối với ứng dụng.

Để tăng dải động rõ ràng, một giải pháp duy nhất có thể được thực hiện cho phép người dùng mở rộng dải động một cách giả tạo mà không làm mất hiệu suất độ nhạy cao của máy ảnh. (Chế độ này đôi khi được gọi là Dynamic Range ExtendIR, DR-X, superframing, multi-IT). Khi sử dụng chế độ mở rộng dải động, máy ảnh sẽ chụp liên tiếp nhiều khung hình, mỗi khung hình có thời gian phơi sáng khác nhau. Chuỗi ngắn bao gồm các khung có độ nhạy cao (vì thời gian phơi sáng dài) và các khung ít nhạy hơn để chụp các đối tượng ở nhiệt độ cao hơn (vì thời gian phơi sáng ngắn hơn). Để phương pháp có hiệu quả, thời gian tổng thể cho chuỗi khung hình phải đủ ngắn để tránh hiện tượng nhòe chuyển động. Nếu đây là trường hợp,

Ví dụ, hãy xem xét chuỗi hình ảnh sau đây cho thấy quá trình trộn một chất lỏng lạnh vào một bình chất lỏng sôi. Nếu thời gian phơi sáng được chọn dựa trên toàn bộ dải nhiệt độ, độ phân giải nhiệt của các vật thể mát hơn sẽ kém. Ngược lại, nếu thời gian tiếp xúc được chọn để cải thiện độ phân giải nhiệt của chất lỏng lạnh, các vật thể nóng hơn có thể gây ra bão hòa. Do đó, với việc mở rộng dải động, có thể chọn nhiều thời gian tích hợp trong toàn bộ dải động của cảnh.

Thời gian phơi sáng 110 micro giây / Khung hình 1,4,7 / Phạm vi nhiệt độ đối tượng 65-150 độ C

Thời gian phơi sáng 600 micro giây / Khung hình 2,5,8 / Phạm vi nhiệt độ đối tượng 35-70 độ C

Thời gian phơi sáng 1375 micro giây / Khung hình 3,6,9 / Phạm vi nhiệt độ vật thể 5-40 độ C

Trong ví dụ này, ba thời gian phơi sáng đã được chọn (1375 micro giây, 600 micro giây và 110 micro giây) để bao gồm nhiệt độ cảnh rộng. Sau đó, máy ảnh quay vòng qua từng thời gian phơi sáng ở tốc độ khung hình đầy đủ. Nếu máy ảnh đang hoạt động ở 240 khung hình / giây, khung hình đầu tiên sẽ ở thời gian phơi sáng đầu tiên, khung hình thứ hai sẽ ở thời gian phơi sáng thứ hai, khung hình thứ ba ở thời gian phơi sáng thứ ba. Khung thứ tư sẽ bắt đầu lại trình tự ở lần phơi sáng đầu tiên. Hệ thống sẽ tạo hiệu quả ba chuỗi, cách nhau ba khung hình, mỗi chuỗi ở tốc độ 80 khung hình / giây với ba lần phơi sáng. Thông qua xử lý hình ảnh, các khung tuần tự có thể được kết hợp lại thành một chuỗi hoàn chỉnh tạo thành một pixel bằng pixel xác định tín hiệu biểu kiến, tăng thêm phạm vi động.

Thời gian phơi sáng tương ứng với các độ nhạy khác nhau của máy ảnh. Khi hoạt động, máy ảnh được lập trình để chọn khung thời gian phơi sáng phù hợp theo từng khung hình. Dữ liệu kết quả sẽ là nhiều chuỗi được tạo từ nhiều lần tích hợp hoặc một chuỗi kết hợp lấy dữ liệu phù hợp nhất dựa trên cảnh. Ngoài ra, người dùng có thể chọn thay đổi số lượng khung hình cho mỗi thời gian tích hợp, cũng như có tùy chọn sử dụng cơ chế bộ lọc bên trong cho dữ liệu quang phổ hoặc suy giảm.

Các ứng dụng nhất định yêu cầu dải động nhiệt rất rộng, điều này có thể không thực hiện được với một thời gian tích hợp duy nhất. Chế độ mở rộng phạm vi động của máy ảnh hồng ngoại tốc độ cao sẽ cho phép người dùng quay vòng thời gian phơi sáng với tốc độ nhanh nhất có thể cho máy ảnh.

3.4 Kích hoạt sự kiện

Để ghi lại các sự kiện tốc độ cao, các camera hồng ngoại phải được đồng bộ hóa đúng cách. Trong ví dụ kiểm tra lốp ở Phần 3.1 ở trên, có thể có một bộ mã hóa quang học trên lốp quay cho phép xác định vị trí chính xác. Tín hiệu TTL được tạo ra bởi bộ mã hóa quang học có thể được đưa vào máy ảnh hồng ngoại để kích hoạt việc bắt đầu trình tự ghi cho máy ảnh. Kết quả là mỗi khi bộ mã hóa gửi xung, máy ảnh chiếu đầu dò hồng ngoại trong một thời gian phơi sáng nhất định để tạo ra một hình ảnh. Điều này cho phép tạo chuỗi hình ảnh dừng theo thời gian thực thông qua phần mềm.

Ngoài khả năng chấp nhận kích hoạt TTL bên ngoài, máy ảnh hồng ngoại có các khả năng khác giúp cải thiện khả năng ghi lại các sự kiện tốc độ cao. Ví dụ: một số tính năng kích hoạt nhất định cho phép máy ảnh hồng ngoại đồng bộ kích hoạt với chụp ảnh mong muốn. Bởi vì các khung hình ảnh kỹ thuật số được chụp trong thời gian thực, một trình kích hoạt trước cho phép phần mềm xác định phần đầu của một trình tự mong muốn thực sự xảy ra trước tín hiệu kích hoạt! Độ trễ sau kích hoạt cũng có sẵn để căn chỉnh việc chụp khung hình với sự kiện diễn ra sau trình kích hoạt sau độ trễ có thể lập trình.

Ngoài ra, hầu hết các máy ảnh nhiệt tốc độ cao ngày nay đều có khả năng cung cấp đầu ra kích hoạt để cho phép đồng bộ hóa các thiết bị bên ngoài với máy ảnh nhiệt. Do đó, máy ảnh có thể bị nô lệ hoặc bị nô lệ hóa. Có cả đầu vào và đầu ra kích hoạt rất hữu ích trong một ứng dụng liên quan đến việc sử dụng nhiều máy ảnh để xem cùng một mục tiêu từ các góc khác nhau. Trong trường hợp này, dữ liệu có thể được tập hợp - thông qua phần mềm - thành bản kết xuất 3 chiều của biên dạng nhiệt.

3.5 Hiệu chuẩn: hiệu chỉnh độ không đồng nhất và đo bức xạ

Một trong những thách thức để có được dữ liệu tốt nhất từ ​​hệ thống camera hồng ngoại hiệu suất cao là duy trì hiệu chuẩn thích hợp. Hiệu chuẩn thường đề cập đến hai hoạt động khác nhau. Một, hiệu chỉnh không đồng nhất, là cần thiết để hiệu chỉnh cảm biến để có chất lượng hình ảnh tối ưu. Hiệu chuẩn khác liên quan đến việc xác định nhiệt độ của các vật thể dựa trên độ sáng hình ảnh của chúng.

Cần phải hiệu chỉnh tính không đồng nhất để đảm bảo rằng mảng đầu dò hồng ngoại mang lại chất lượng hình ảnh tốt nhất có thể. Mỗi pixel trong mảng dò chắc chắn có giá trị độ lợi và độ lệch hơi khác nhau. Ngoài ra, một số pixel có thể có các đặc tính bất thường khác lệch khỏi tiêu chuẩn. Độ lợi và độ lệch cho tất cả các pixel trong mảng cần được điều chỉnh để mỗi pixel hoạt động giống hệt với các pixel khác. Các biến thể có thể xảy ra vì nhiều lý do, bao gồm cả sự không đồng nhất của máy dò và các ảnh hưởng quang học chẳng hạn như độ chiếu sáng của thấu kính không đồng nhất làm giảm bức xạ biểu kiến ​​gần rìa của hình ảnh. Các tín hiệu pixel bất thường phải được thay thế bằng các giá trị trung bình lân cận gần nhất phù hợp với ứng dụng.

Để hiệu chỉnh độ lợi và độ lệch, một hiệu chuẩn được gọi là Hiệu chỉnh Không đồng nhất (NUC) phải được tạo. Quá trình này thường yêu cầu người dùng để máy dò tìm nguồn đen "lạnh" và "nóng". Sau đó, một thuật toán sẽ sửa sự không đồng nhất của tín hiệu dò. Một quy trình tương tự được gọi là Thay thế pixel xấu (BPR) được yêu cầu đối với bất kỳ pixel nào được coi là "xấu", nghĩa là chúng lệch khỏi các ngưỡng nhất định được đặt để đánh giá tính đồng nhất hoặc do hành vi nhiễu.

Việc hiệu chỉnh độ không đồng nhất rất phức tạp vì có sự khác nhau về hiệu suất pixel đối với mỗi thời điểm tích hợp. Do đó, quá trình này sẽ cần được thực hiện cho mọi thời điểm tích hợp mà người dùng chọn. Vì máy ảnh hiệu suất cao có thể hoạt động từ 1us đến> 10ms, điều này có nghĩa là về lý thuyết cần phải thực hiện 10.000 lần hiệu chỉnh. Tuy nhiên, do phản ứng tuyến tính của máy dò, những tiến bộ gần đây đã có thể làm cho quá trình này trở nên minh bạch với người dùng. Một quy trình được gọi là TrueThermal cho phép người dùng chọn bất kỳ thời gian tích hợp nào và máy ảnh sẽ tự động tham chiếu bảng tra cứu của cả thuộc tính NUC và BPR đã được thiết lập tại nhà máy hoặc tại trang web của người dùng. Trong trường hợp này, khi người dùng chọn thời gian tích hợp thích hợp,

Sau khi cảm biến được hiệu chỉnh để có chất lượng hình ảnh đồng nhất, máy ảnh có thể được hiệu chỉnh để đo bức xạ hoặc đo nhiệt độ. Nếu một camera hồng ngoại được hiệu chỉnh đúng cách, nhiệt độ của vật thể có thể được xác định dựa trên tín hiệu bức xạ trong ảnh nhiệt, nhiệt độ môi trường xung quanh nền, các hiệu ứng khí quyển có thể có và các đặc tính phát xạ của vật thể. Nó thường đặc biệt hữu ích khi có thể sử dụng camera hồng ngoại để đo nhiệt độ của các vật thể (chẳng hạn như đạn) di chuyển ở tốc độ cao. Điều này cho thấy khả năng ứng dụng trong một số tình huống quan trọng, bao gồm: theo dõi tên lửa, tàu vũ trụ và các vật thể khác, trong việc xác định quỹ đạo của đạn và đường đạn, đồng thời tự động xác định nguồn gốc của chúng dựa trên thông tin quỹ đạo và trong việc tạo dấu hiệu nhiệt cho các mục tiêu quân sự.

Một số người dùng yêu cầu dữ liệu nhiệt phải được hiệu chỉnh để đo bức xạ. Một lần nữa, dữ liệu đo bức xạ này sẽ phụ thuộc vào thời gian tích hợp cụ thể và phải bao gồm các hiệu chỉnh NUC và BPR. Trước đây, đối với mỗi thời điểm tích hợp, một hiệu chuẩn đo bức xạ duy nhất sẽ được yêu cầu. Ngày nay, chức năng hiệu chuẩn TrueThermal tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình, không chỉ hiệu chỉnh NUC và BPR, mà còn áp dụng bảng hiệu chuẩn đo bức xạ thích hợp cho dữ liệu. Điều này giờ đây cho phép người dùng thay đổi thời gian tích hợp trong thời gian thực và có dữ liệu được hiệu chỉnh đầy đủ cho NUC, BPR và hiệu chuẩn đo bức xạ.

4. Ứng dụng máy ảnh hồng ngoại

Kiểm tra IR trong thiết kế, thử nghiệm và sản xuất:

Hình ảnh nhiệt đã trở thành một công nghệ cực kỳ có giá trị trong nhiều ngành công nghiệp như một công cụ để kiểm tra và thử nghiệm các thiết kế và quy trình khác nhau. Các ký hiệu nhiệt có thể là kết quả của các nguyên nhân điện, cơ điện, hóa học hoặc các nguyên nhân khác. Hình ảnh nhiệt cho thấy sự tản nhiệt, độ dẫn nhiệt, sự không đồng nhất cũng như các yếu tố chẩn đoán quan trọng khác.



Hình ảnh siêu kính và khí, viễn thám:

Máy ảnh hồng ngoại băng thông rộng rất hữu ích cho hình ảnh siêu kính (bao gồm sự tích tụ của một tập hợp phổ thời gian), hình ảnh khí (xảy ra ở một phần đôi khi rất hẹp của phổ hồng ngoại) và viễn thám (hình ảnh sự khác biệt về tán xạ ngược, phản xạ và phát xạ vật liệu khác nhau). Phần mềm xử lý hình ảnh mạnh mẽ có sẵn để tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tích các hình ảnh hồng ngoại thu được.

Đo lường và Theo dõi Chữ ký Mục tiêu:

Các đặc điểm quang phổ của phương tiện, vũ khí và các biện pháp đối phó được coi là quan trọng đối với nhiều ứng dụng. Phạm vi quang phổ rộng, độ phân giải cao và độ nhạy cao là những đặc điểm chính của camera hồng ngoại cho các ứng dụng này. Chúng tôi cung cấp hệ thống hình ảnh đa phổ với nhiều loại quang học. Ngoài ra, chúng tôi cung cấp các hệ thống thu thập dữ liệu mạnh mẽ có tính năng chụp ảnh thời gian thực và phân tích đo bức xạ.

Nghiên cứu và phát triển:

Hình ảnh nhiệt được sử dụng nhiều trong các trung tâm kỹ thuật và nghiên cứu khoa học trên thế giới. Hình ảnh nhiệt cung cấp cái nhìn sâu sắc về thông tin quan trọng về các đặc điểm nhiệt và quang phổ của một đối tượng. Trong một số trường hợp nhất định, thông tin có thể thu được về các sự kiện tốc độ cao (khả dụng với máy ảnh tốc độ khung hình cao) cũng như các trường hợp yêu cầu dải động lớn (khả dụng với máy ảnh tích hợp thay đổi). Chìa khóa để sử dụng những hình ảnh này thường là phần mềm ứng dụng cụ thể cho phép phân tích chi tiết cả hình ảnh hai chiều cũng như các mảng của chuỗi hình ảnh.

Hình ảnh y tế, phát hiện nhiệt độ cơ thể:

Nhiều điều kiện sinh lý tạo ra sự thay đổi về nhiệt độ cơ thể và sự phân bố nhiệt độ trên cơ thể con người. Ví dụ, việc lắp đặt các camera đo nhiệt độ tại các sân bay đã trở thành một công cụ sàng lọc Cúm lợn và SARS quan trọng cho nhiều khu vực trên thế giới. Thermography cũng đã được sử dụng như một công cụ sàng lọc cho các ứng dụng như quản lý cơn đau và ung thư vú.

Kiểm tra không phá hủy (NDT):

Hình ảnh nhiệt là một kỹ thuật không xâm lấn khi được áp dụng với kích thích cụ thể cung cấp một cái nhìn về các khuyết tật dưới bề mặt trong các mẫu thử nghiệm khó. Việc kiểm tra các bộ phận máy bay bằng composite đang được chấp nhận rộng rãi trong sản xuất và dịch vụ khung máy bay. Các vật liệu tiên tiến đang tìm đường vào các sản phẩm ô tô và tiêu dùng và NDT nhiệt học là một kỹ thuật sàng lọc diện rộng và nhanh, rất hiệu quả về chi phí.

Tóm lược


Do hiệu suất ấn tượng của công nghệ máy dò MCT, các camera hồng ngoại hiệu suất cao đã trở nên khả dụng cho phép sử dụng nhiều ứng dụng hình ảnh nhiệt khác nhau. Một số máy ảnh hồng ngoại có sẵn có các đầu dò định dạng trung bình đến định dạng lớn và với độ nhạy quang phổ nằm trong các dải phổ sóng ngắn, sóng trung và sóng dài. Máy ảnh có tính linh hoạt nhờ một số tính năng bao gồm: chụp ảnh tốc độ khung hình cao, thời gian phơi sáng có thể điều chỉnh, kích hoạt sự kiện cho phép ghi lại các sự kiện nhiệt theo thời gian, mở rộng phạm vi động, hiệu chỉnh độ không đồng nhất và hiệu chuẩn đo bức xạ. Các khả năng hiệu suất và tính năng máy ảnh này cho phép một loạt các ứng dụng hình ảnh nhiệt mà trước đây không thể thực hiện được, bao gồm: Kiểm tra IR trong thiết kế, thử nghiệm và sản xuất, chụp ảnh siêu kính,



Article Source: http://EzineArticles.com/4849418