PL218754B1 - Sposób kalibracji kamer termowizyjnych - Google Patents
Sposób kalibracji kamer termowizyjnychInfo
- Publication number
- PL218754B1 PL218754B1 PL393682A PL39368211A PL218754B1 PL 218754 B1 PL218754 B1 PL 218754B1 PL 393682 A PL393682 A PL 393682A PL 39368211 A PL39368211 A PL 39368211A PL 218754 B1 PL218754 B1 PL 218754B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- camera
- value
- spectral
- existence
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 claims description 9
- 238000001931 thermography Methods 0.000 claims description 6
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 4
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 claims description 3
- 241000935974 Paralichthys dentatus Species 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000001454 recorded image Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób kalibracji kamer termowizyjnych.
W celu pomiaru temperatury za pomocą kamery termowizyjnej należy dokonać jej kalibracji. Operacja ta polega na powiązaniu sygnału generowanego przez kamerę, wyrażanego w tak zwanych umownych jednostkach izotermicznych IU, z wartością temperatury obserwowanej powierzchni ciała czarnego.
Dotychczas kalibracja polega na pomiarze punktów referencyjnych IU(Ti) dla wielu temperatur powierzchni ciała czarnego Ti, i = 1,2,3,..., n. Na podstawie znajomości wartości sygnału kamery dla tych temperatur wyznacza się parametry modelu krzywej kalibracji, którą aproksymuje się wielomianem określonego stopnia lub tak zwanym, modelem RBF. Im więcej punktów par referencyjnych IU(Ti), tym lepsza kalibracja kamery.
Dotychczas stosowana metoda kalibracji wymaga ciała czarnego z możliwością bardzo precyzyjnej i stabilnej regulacji temperatury w całym zakresie pracy kamery. Ze względu na wysoki koszt może być przeprowadzona najczęściej tylko przez producenta. Tak wyznaczona krzywa kalibracji obowiązuje tylko dla konkretnego egzemplarza kamery, dla jednego obiektywu i przy jednej aperturze. Każda zmiana obiektywu, apertury, zastosowanie pierścieni pośrednich lub filtrów wymaga ponownej kalibracji kamery.
Sposób kalibracji kamer termowizyjnych, polegający na rejestrowaniu przez kamerę obrazów termowizyjnych referencyjnych ciał czarnych o różnej temperaturze powierzchni, które przekazane przez układ przetwarzający kamery do programu komputerowego w postaci sygnałów wyrażonych w umownych jednostkach izotermicznych IU, z których każdy odpowiada innej wartości temperatury T ciała czarnego, tworzą zbiór punktów referencyjnych, w oparciu o które wyznaczone zostają parametry krzywej kalibracji aproksymowanej wielomianem określonego stopnia lub modelem RBF, według wynalazku polega na tym, że za pomocą kamery rejestruje się obrazy termowizyjne kamery dla minimum 2-óch wartości temperatury ciała czarnego i za pomocą programu tego układu najpierw obliczona zostaje dla każdego z dwóch uzyskanych punktów referencyjnych IU(Ti), gdzie i = 1,2 egzytancja widmowa sAX (T) z równania
5Δα(Ό = Γ •h.
2nhc2 άλ (1) w którym oznaczają:
Δλ - zakres widmowy kamery, λ2 - długość fali dla górnej granicy zakresu widmowego kamery, λ1 - długość fali dla dolnej granicy zakresu widmowego kamery,
Ti - wartość temperatury ciała czarnego, c - prędkość światła w próżni (c=3*108 m/s), h - stała Plancka (h=6,626*10-34 J*s), k - stała Boltzmana (k=1,38*10-23 J/K), następnie z uzyskanych punktów referencyjnych s^(IU(Ti)), gdzie i = 1,2, algorytmem regresji liniowej, wyznaczona zostaje zależność liniowa między wartością egzytancji widmowej s^(T) a sygnałem kamery IUi dla danej wartości temperatury, opisana równaniem s^T^aHL+b (2) w którym oznaczają:
a - współczynnik kątowy zależności liniowej, b - współczynnik przesunięcia zależności liniowej, po czym zakres temperatur T1 - T2 podzielony zostaje na m wąskich przedziałów Tj,
Tj+1, gdzie j = 1,2,3......, (m-1) i dla każdej temperatury granicznej Tj, za pomocą krzywej Plancka, wyznaczona zostaje wartość odpowiadającej jej egzytancji widmowej, i utworzone zostają pary danych Tj, sj, a następnie przy wykorzystaniu zależności (2) dla każdej wartości egzytancji widmowej sj zostaje obliczona przewidywana wartość sygnału kamery w umownych jednostkach izotermicznych
PL 218 754 B1
IUj i na podstawie uzyskanych par danych Tj, IUj zostaje wyznaczona krzywa kalibracji aproksymowana wielomianem określonego stopnia lub modelem RBF
Do realizacji sposobu kalibracji według wynalazku wystarczą tylko dwie wartości temperatury źródła promieniowania referencyjnego, a interpolacja krzywej kalibracji wykonywana jest przy zastosowaniu praw promieniowania elektromagnetycznego. Obiektami referencyjnymi są w tym sposobie tylko dwa precyzyjne i tanie ciała czarne o stałej i stabilnej temperaturze. Obiektem referencyjnym może być również powierzchnia substancji o ustalonej wartości temperatury i wysokiej emisyjności, na przykład wrząca woda lub topniejący lód. Sposób według wynalazku znacząco skraca czas potrzebny na wykonanie całej procedury kalibracji oraz umożliwia jej przeprowadzenie użytkownikom sprzętu termowizyjnego, na przykład w przypadku zmiany obiektywu, a nie tylko producentom kamer.
Sposób według wynalazku ilustruje poniższy przykład z powołaniem się na rysunek, na którym fig. 1 przedstawia schemat kamery termowizyjnej, zaś fig. 2 przedstawia, z lewej strony obrazy zarejestrowane przez kamerę po przeprowadzeniu kalibracji sposobem według wynalazku, zaś z prawej strony krzywą kalibracji uzyskaną w wyniku stosowania sposobu według wynalazku, wraz z parametrami modelu kalibracji - wartościami R, B, F, A.
P r z y k ł a d
Przed obiektywem kamery i detektorem 2 umieszczono ciało czarne 1 FLUKE 4181 o temperaturze T1 i zarejestrowano obraz termowizyjny tego ciała, który został zapamiętany w pamięci 3 układu przetwarzającego kamery i przekazany, za pomocą procesora sygnałowego 4 układu przetwarzającego, jako sygnał kamery o wartości IU1, do komputera 5. Następnie przed obiektywem kamery i detektorem 2 umieszczono ciało czarne 1 FLUKE 4181 o temperaturze T2 i zarejestrowano obraz termowizyjny tego ciała, który został zapamiętany w pamięci 3 i przekazany jako sygnał kamery o wartości IU2, za pomocą procesora sygnałowego 4, do komputera 5. Za pomocą programu komputera 5, najpierw z równania (1) zostały obliczone dla uzyskanych punktów referencyjnych IU1 (T1) i IU2 (T2) egzytancje widmowe odpowiednio βΔχ(Τ1) i sAX(T2). Z uzyskanych punktów referencyjnych sAX(IU1 (T1)) i s^,(IU2(T2)), algorytmem regresji liniowej, wyznaczona została zależność liniowa między wartością egzytancji widmowej s^(T) i sygnałem kamery IU dla obu temperatur T1 i T2, opisana równaniem (2), po czym zakres temperatur T1 - T2 podzielony został na m = 10 wąskich przedziałów Tj, Tj+1, gdzie j = 1,2,3...., (m-1) i dla każdej temperatury granicznej Tj, za pomocą krzywej Plancka, wyznaczona została wartość odpowiadającej jej egzytancji widmowej i utworzone zostały pary danych Tj, sj, a następnie przy wykorzystaniu zależności (2), dla każdej wartości egzytancji widmowej sj obliczona została przewidywana wartość sygnału kamery w umownych jednostkach izotermicznych IUj i na podstawie uzyskanych par danych Tj, IUj wyznaczona została krzywa kalibracji aproksymowana modelem RBF (prawa część fig. 2), które przekazana została do procesora sygnałowego 4, który przetwarza sygnał z kamery i wyznacza wartości temperatury każdego punktu rejestrowanego obrazu.
Claims (2)
- Sposób kalibracji kamer termowizyjnych, polegający na rejestrowaniu przez kamerę obrazów termowizyjnych referencyjnych ciał czarnych o różnej temperaturze powierzchni, które przekazane przez układ przetwarzający kamery do programu komputerowego w postaci sygnałów wyrażonych w umownych jednostkach izotermicznych IU, z których każdy odpowiada innej wartości temperatury T ciała czarnego, tworzą zbiór punktów referencyjnych, w oparciu o które wyznaczone zostają parametry krzywej kalibracji aproksymowanej wielomianem określonego stopnia lub modelem RBF, znamienny tym, że za pomocą kamery rejestruje się obrazy termowizyjne kamery dla minimum 2-óch wartości temperatury ciała czarnego i za pomocą programu komputerowego najpierw obliczona zostaje dla każdego z dwóch uzyskanych punktów referencyjnych IU(T), gdzie i = 1,2, egzytancja widmowa s^(T) z równania fJa,
- 2nhc2 λ*(· hc άλ (1) w którym oznaczają:Δχ - zakres widmowy kamery, χ2 - długość fali dla górnej granicy zakresu widmowego kamery,PL 218 754 B1 λ-ι - długość fali dla dolnej granicy zakresu widmowego kamery,Ti - wartość temperatury ciała czarnego, c - prędkość światła w próżni (c=3*108 m/s), h - stała Plancka (h=6,626*10-34 J*s), k - stała Boltzmana (k=1,38*10-23 J/K), następnie z uzyskanych punktów referencyjnych s^/IUCT)), gdzie i = 1,2, algorytmem regresji liniowej, wyznaczona zostaje zależność liniowa między wartością egzytancji widmowej s^(T^ a sygnałem kamery IUi dla danej wartości temperatury, opisana równaniemSmCL) = (111^+0 (2) w którym oznaczają:a - współczynnik kątowy zależności liniowej, b - współczynnik przesunięcia zależności liniowej, po czym zakres temperatur T1 - T2 podzielony zostaje na m wąskich przedziałów Tj, Tj+1, gdzie j = 1,2,3 ,(m-1) i dla każdej temperatury granicznej Tj, za pomocą krzywej Plancka, wyznaczona zostaje wartość odpowiadającej jej egzytancji widmowej, i utworzone zostają pary danych Tj, sj, a następnie przy wykorzystaniu zależności (2) dla każdej wartości egzytancji widmowej sj obliczona zostaje przewidywana wartość sygnału kamery w umownych jednostkach izotermicznych IUj i na podstawie uzyskanych par danych Tj, IUj zostaje wyznaczona krzywa kalibracji aproksymowana wielomianem określonego stopnia lub modelem RBF
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL393682A PL218754B1 (pl) | 2011-01-19 | 2011-01-19 | Sposób kalibracji kamer termowizyjnych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL393682A PL218754B1 (pl) | 2011-01-19 | 2011-01-19 | Sposób kalibracji kamer termowizyjnych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL393682A1 PL393682A1 (pl) | 2012-07-30 |
| PL218754B1 true PL218754B1 (pl) | 2015-01-30 |
Family
ID=46575823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL393682A PL218754B1 (pl) | 2011-01-19 | 2011-01-19 | Sposób kalibracji kamer termowizyjnych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL218754B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL422734A1 (pl) * | 2017-09-04 | 2019-03-11 | Politechnika Śląska | Sposób bezdotykowego pomiaru temperatury będącej poza zakresem pomiarowym przyrządu, zwłaszcza kamery termowizyjnej |
-
2011
- 2011-01-19 PL PL393682A patent/PL218754B1/pl not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL422734A1 (pl) * | 2017-09-04 | 2019-03-11 | Politechnika Śląska | Sposób bezdotykowego pomiaru temperatury będącej poza zakresem pomiarowym przyrządu, zwłaszcza kamery termowizyjnej |
| PL232921B1 (pl) * | 2017-09-04 | 2019-08-30 | Politechnika Slaska Im Wincent | Sposób bezdotykowego pomiaru temperatury będącej poza zakresem pomiarowym przyrządu, zwłaszcza kamery termowizyjnej |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL393682A1 (pl) | 2012-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ghassemi et al. | Best practices for standardized performance testing of infrared thermographs intended for fever screening | |
| KR101236551B1 (ko) | 비냉각 마이크로 볼로미터 검출기를 사용하는 방사 측정을 이용한 적외선 카메라 | |
| Budzier et al. | Calibration of uncooled thermal infrared cameras | |
| US9255846B1 (en) | Digital temperature determination using a radiometrically calibrated and a non-calibrated digital thermal imager | |
| US20160065848A1 (en) | Thermography for a thermal imaging camera | |
| JP5737210B2 (ja) | 放射温度計による温度測定方法および温度測定システム | |
| JP2017126812A (ja) | 赤外線撮像装置 | |
| CN106908151B (zh) | 多基准相关的双采样检测方法及使用该方法的微测辐射热计 | |
| JP6434227B2 (ja) | 赤外線カメラ | |
| Dai et al. | Temperature measurement in laser–metal processing using optical sensing: Radiometric calibration and validation of a multispectral camera | |
| KR101965204B1 (ko) | 비냉각 적외선 검출기 및 이의 동작 방법 | |
| JP6190974B2 (ja) | 赤外線撮像装置、絞り制御方法、及び絞り制御プログラム | |
| JP6132029B2 (ja) | 赤外線検知装置 | |
| CN109540297A (zh) | 基于fpa温度的红外热像仪标定方法 | |
| PL218754B1 (pl) | Sposób kalibracji kamer termowizyjnych | |
| Lowe et al. | Correction of temperature errors due to the unknown effect of window transmission on ratio pyrometers using an in situ calibration standard | |
| CN103852186B (zh) | 非接触式温度测量方法 | |
| Schramm et al. | Compensation of the size-of-source effect of infrared cameras using image processing methods | |
| WO2015195348A1 (en) | Extended temperature mapping process of a furnace enclosure | |
| Woolliams et al. | Primary radiometry for the mise-en-pratique for the definition of the kelvin: the hybrid method | |
| JP2015055547A (ja) | 多波長放射温度計および多波長放射温度計測方法 | |
| JP2022063622A (ja) | 測定装置および測定方法 | |
| KR101690096B1 (ko) | 열영상 카메라의 온도 데이터 측정장치 | |
| CN114414060B (zh) | 测定装置 | |
| CN115900973A (zh) | 红外热电堆传感器温度补偿、校正方法、补偿装置及电子设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20140119 |