تصویربرداری حرارتی بر اساس گسیل امواج الکترومغناطیسی از اشیاء کار می کند. اگر جسمی دمایی بالاتر از صفر داشته باشد از خود امواج الکترومغناطیسی ساتع می کند. این امواج در اجسام جذب شده و ایجاد گرما می کند. از همین ویژگی و به وسیله آشکارساز جهت عکس برداری از اجسام استفاده می شود. عکس برداری از اجسام بوسیله دوربین حرارتی و تشکیل و پردازش تصویر بر اساس دریافت فوتون های طیف خاصی از امواج الکترومغناطیسی را تصویربرداری حرارتی می گویند.
در تصویربرداری حرارتی برای هر بازه ای از دما یک رنگ خاص اختصاص داده شده تا با توجه به دمای متفاوت قسمت های مختلف یک جسم تصویر هندسی آن تشکیل شود. دوربین های حرارتی در واقع آشکارسازهای غیر تماسی هستند که با دریافت انرژی گرمایی اشتعه مادون قرمز، این اطلاعات را به تصویر دیجیتال تبدیل کرده و نمایش می دهد. در این مقاله بیشتر با این فن آوری آشنا می شویم.
پیشنهاد ویژه ما: دوره آموزش نصب دوربین مداربسته با مدرک معتبر از سازمان فنی حرفه ای
طبق گفته FLIR به عنوان یک شرکت تصویربرداری حرارتی، این تصویربردارها شامل چهار بلوک اصلی میباشند: 1) قسمت اپتیک برای تمرکز انرژی مادون قرمز، 2) یک حسگر گرمایی برای دریافت انرژی متمرکزشده از یک گیرنده آنالوگ در جلو (AFE) وسیله، 3) یک پردازشگر DSP برای سیگنال های شرطی و 4) بعضی از انواع خروجی صفحه نمایش.
تمرکز یک طراح مداری، روی بهبود AFE می باشد. مشخصات طراحی مثل فیلترینگ، تقویت و خطی بودن و تبدیل آنالوگ به دیجیتال در طراحی AFE از اهمیت بسیاری برخوردار است. Texas Instruments یک طراحی مرجع را برای AFE یک دوربین تصویربرداری حرارتی رونمایی می کند. این طرح دارای SNR بالا و تراکم بیت کافی برای تبدیل وضوح بالا در ADC میباشد. TI همچنین دارای طراحی های مرجعی برای منبع توان دوربین و بایاس می باشد (شکل زیر را ملاحظه کنید).
چالش های بررسی میانه با اسکن گسترده
چالش های طراحی برای پیاده سازی تصویربرداری حرارتی اسکن گسترده در یک حجم کاری، بسیار زیاد هستند. در عوض بیایید روی موضوع اصلی فیزیک برای همه سیگنال های تابیده شده متمرکز بشویم: انتشار موج. پارامترهای کلیدی که بر اشعه منتشرشده اثر می گذارد، عبارتند از: 1) قدرت سیگنال (مربوط به فاصله و میزان جذب)، 2) نسبت سیگنال به نویز (انسجام سیگنال)، 3) چالشهای خط دید (موضوعات چند مسیره) و 4) تهویه سیگنال DSP (مهندسی) در گیرنده.
تشعشع مادون قرمز که ما در اصطلاح آنرا با گرمای بدن مرتبط می دانیم، منوط به تمام محدودیت های مرتبط با همه انتشار موج می باشد.
کریس بینر، مدیر توسعه تجارت جهانی برای FLIR بیان می کند: «مشکل در اسکن کردن جمعیت این است که اندازه گیری های دمایی تحت تأثیر فاصله دوربین تا هدف قرار می گیرد و جمعیت نیز در فواصل مختلفی قرار می گیرند.»
بعلاوه تشعشع مادون قرمز در لایه تروپوسفر به شدت توسط مولکول های آب و Co2 جذب می شود، قدرت سیگنال را کم می کند و بیشتر باعث کاهش کارایی فن آوری حسگر در محدوده موردنظر برای اندازهگیری های دقیق پزشکی میشود. SNR و LoS دو موضوع بحرانی باقیمانده در هنگام تلاش برای جداسازی فردی مشخص در انبوهی از کارگران می باشند. هر کارگر برای کارگر مرجع به مثابه «نویز» است و هر کارگر به طور فیزیکی کارگر مرجع را بلوکه می کند.
این موضوع مهندسین را با یک کار مشکل روبرو می کند: استفاده از الگوریتم ها و تکنیک های DSP پنداری برای درنظرگرفتن هر کارگر به عنوان یک سیگنال گسسته و جداسازی آنها به طور مؤثر از مجموعه داده بزرگتر.
یک راه حل برای داشتن دقت: اسکن شبکیه
امروزه به نظر می رسد که کار نظارت گسترده و تصویربرداری حرارتی دیگر نمی تواند مؤثر باشد، اما در عوض یک راه حل فنی ممکن وجود دارد که Kessel در مقاله اش آنرا ذکر کرده است. راهحل پیشنهادی وی – اسکن شبکیه – می تواند دقت را به میزان قابل توجهی بهبود ببخشد. Kessel از دوربین FLIR خود برای نظارت بر همسرش که یکبار در ایوان و بار دیگر روی یک صندلی نشسته بود، استفاده کرد (همانند شکل زیر) و بین نتایج این دو تست یک اختلاف چهار درجهای بوجود آمد.
اگرچه این موضوع تجربی نیست، اما به وضوح چالش هایی را نشان می دهد که کریس بنر با اندازه گیری مسافت به آن اشاره داشت.
اجرای اسکن شبکیه در ورودی های ساختمان می تواند برای شخص ساکن در ساختمان برای عملکردی مثل سنجش دما انجام شود. این وسیله میتواند با حفظ حریم خصوصی، کارمندان را آگاه سازد که به خانه بروند. همچنین می تواند جایگزین کارتهای ورود سنتی شود. زمان عرضه چنین فن آوری هایی میتواند حداقل باشد زیرا زیرسیستم های موردنیاز از قبل وجود دارند.
جمع بندی تصویر برداری حرارتی
تاز هر جسمی که نوعی از تابش الکترومغناطیس را از خود ساتع می کند دوربین حرارتی می گویند. صویربرداری حرارتی یک تکنولوژی تقریبا جدید است که کاربردهای پزشکی و نظامی و امنیتی فراوانی دارد. یکی دیگر از انواع دوربین که کاربرد امنیتی دارد دوربین ها ی مداربسته می باشند.
نصب دوربین های مدار بسته به عنوان سیستم امنیتی در سال های گذشته رواج زیادی داشته و تا حد بالایی از جرم جلوگیری می کند. نصابان این دوربین ها مرتب سفارشاتی برای نصب این دوربین ها در سازمان ها و ادارات و ساختمان های مختلف دریافت می کنند. البته برای نصب این دوربین ها باید آموزش های لازم را گذراند.
آموزش ها باید در کارگاه مجهز و با اساتید مجرب باشند. آموزشگاه فنی سازان با فراهم آوردن تمام نیازها برای آموزش عملی و کاربردی نصب دوربین مداربسته سالانه کارآموازن زیادی را آموزش می دهد. در پایان نیز مدرک معتبر از سازمان فنی و حرفه ای به کارآموزان اعطا می شود.
