CC BY
73
МАЛОГАБАРИТНЫЙ ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ОТРАБОТКИ АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ ТЕПЛОВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
Алексей Валерьевич Турбин
Филиал ИФП СО РАН «КТИПМ», 630090, г. Новосибирск, пр-т ак. Лаврентьева, 2/1, ведущий инженер отдела тепловидения и телевидения, тел. (383) 330-97-49, e-mail: [email protected]
Елена Олеговна Ульянова
Филиал ИФП СО РАН «КТИПМ», 630090, г. Новосибирск, пр-т ак. Лаврентьева, 2/1, младший научный сотрудник отдела тепловидения и телевидения, тел. (383) 330-97-49, email: [email protected]
Павел Алексеевич Алдохин
Филиал ИФП СО РАН «КТИПМ», 630090, г. Новосибирск, пр-т ак. Лаврентьева, 2/1, младший научный сотрудник отдела тепловидения и телевидения, тел. (383) 330-97-49, email: [email protected]
Игорь Иванович Кремис
Филиал ИФП СО РАН «КТИПМ», 630090, г. Новосибирск, ул. Николаева, 8, младший научный сотрудник, тел. 8-923-231-66-98, e-mail: [email protected]
Сергей Александрович Вергилес
Филиал ИФП СО РАН «КТИПМ», 630090, г. Новосибирск, ул. Николаева, 8, ведущий инженер-конструктор, тел. 8-923-231-66-98
В статье рассмотрен тепловизионный прибор, описываются особенности и характеристики разработанного тепловизора, а также приведены изображения, полученные с помощью представленного тепловизионного прибора.
Ключевые слова: тепловизионный прибор, фотоприемное устройство, характеристики.
THE COMPACT THERMAL IMAGING DEVICE FOR ROUTINE OF PROCESSING ALGORITHMS OF THERMAL IMAGE
Aleksey V. Turbin
Novosibirsk Branch of the Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, «Technological Design Institute of Applied Microelectronics» (NB ISP SB RAS «TDI AM») 2/1, Prosp. Akademika Lavrentieva, Novosibirsk, 630090, principal engineer, department of thermal imaging and television, tel. (383) 330-97-49, e-mail: [email protected]
Elena O. Ulyanova
Novosibirsk Branch of the Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, «Technological Design Institute of Applied Microelectronics» (NB ISP SB RAS “TDI AM”) 2/1, Prosp. Akademika Lavrentieva, Novosibirsk, 630090, second researcher, department of thermal imaging and television, tel. (383) 330-97-49, e-mail: [email protected]
Pavel A. Aldohin
Novosibirsk Branch of the Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, «Technological Design Institute of Applied Microelectronics» (NB ISP SB RAS «TDI AM») 2/1, Prosp. Akademika Lavrentieva, Novosibirsk, 630090, second researcher, department of thermal imaging and television, tel. (383) 330-97-49, e-mail: [email protected]
Igor I. Kremis
Novosibirsk Branch of the Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, «Technological Design Institute of Applied Microelectronics» (NB ISP SB RAS «TDIAM»), Nikolaeva street, 8, Novosibirsk, scientist, 630090, Russian Federation, tel. 8923-231-66-98, e-mail: [email protected]
Sergei A. Vergiles
Novosibirsk Branch of the Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, «Technological Design Institute of Applied Microelectronics» (NB ISP SB RAS «TDIAM»), Nikolaeva street, 8, Novosibirsk, principal engineer, 630090, Russian Federation, tel. 8 913 908 15 11
The article describes the thermal imaging device, features and characteristics of the thermal imager are given as well as the images obtained by the developed thermal imaging device.
Key words: thermal imaging device, photodetecor, characteristics.
В настоящее время тепловизионные приборы являются одними из основных каналов информационных систем, предназначенных для дистанционного контроля и детального исследования окружающего пространства.
В докладе сообщается о характеристиках и особенностях малогабаритного специализированного тепловизионного прибора на базе матричного фотоприемного устройства формата 384x288 элементов чувствительного в области спектра 3-5 мкм, разработанного Филиале ИФП СО РАН «КТИПМ».
Тепловизионный прибор предназначен для формирования тепловизионного изображения в виде стандартного телевизионного сигнала согласно ГОСТ 784592 (для черно-белого изображения) с числом «ступеней дискретизации» по амплитуде от минимума до максимума не менее 4096, и параллельном цифровом 12 битном коде. Особенностью данного прибора является то, что он имеет два видеовыхода. По одному передается видеосигнал к которому применяются стандартные алгоритмы обработки изображения (автоматическая регулировка усиления (АРУ), замещение выбитых элементов, выравнивание чувствительности элементов). По другому выходу передается необработанный видеосигнал непосредственно с фотоприемного устройства (ФПУ), к нему не применяются стандартные алгоритмы обработки изображения, что дает возможность проводить абсолютные измерения выходных сигналов. Кроме того, с помощью дополнительной электроники и персонального компьютера проверять и разрабатывать собственные алгоритмы обработки тепловизионного изображения.
В состав тепловизионного прибора входят следующие основные узлы и блоки:
- Модуль ФПУ размерностью 384x288 элементов, интегрированный с модулем охлаждения фотоприемника в виде единой конструкции;
- Модуль электронной обработки;
- Узел входной оптики;
- Узел управления;
- Источник питания.
Для глубокого охлаждения матричного ФПУ используется газовая холодильная машина, работающая по замкнутому циклу Сплит-Стирлинга. Конструкция тепловизионного прибора показана на рис. 1.
1 3 2 5 4
1 - входной объектив; 2 - проекционный объектив; 3 - шторка; 4 - матричный ФПУ; 5 - плата согласования; 6 - плата предварительной обработки; 7 - плата цифровой обработки; 8 - корпус; 9 - механизм перефокусировки; ХР1 - разъем для подачи питающего напряжения, подключения управляющего интерфейса Я8422 и цифрового видеопотока; ХР2 - разъем для подключения интерфейса ШВЫ; Х81 - разъем
выхода видеосигнала
Рис. 1. Конструкция тепловизионного прибора
Узел входной оптики рассчитан по принципам изложенным в патенте [1].
Основные характеристики тепловизионного прибора:
- Коротковолновая граница спектральной чувствительности, мкм 3,4;
- Длинноволновая граница спектральной чувствительности, мкм 4,8;
- Размер элемента, мкм 15;
- Фокусное расстояние входного объектива, мм 20;
- Относительное отверстие входного объектива, D/f 1:3;
- Угол поля зрения, 2ш,град 20;
- Разность температур эквивалентная шуму, Мк 35;
- Частота кадров, Гц 50;
- Г абаритные размеры, мм 220x120x100.
На рис. 2 приведено изображение, полученное с помощью данного тепловизионного прибора, человека держащего в руках зажженную сигарету.
т si и il И й
ІДІ5
Рис. 2. Изображение человека с горящей сигаретой
Таким образом, тепловизионный прибор является надежным средством для различного рода лабораторных измерений и оптимизации алгоритмов обработки тепловизионного изображения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Пат. 2419113 Российская Федерация: МПК G20B 13/14, G20B 9/64. Оптическая система с вынесенной апертурной диафрагмой для среднего ИК диапазона спектра [Текст]/ Хацевич Т.Н., Терешин Е.А.; Заявители и патентообладатели: Хацевич Т.Н., Терешин Е.А. -№ 2009130270/28; заявл. 06.08.2009; опубл. 20.05.2011, Бюл. № 14. - 20 с.
© A.B. Турбин, Е.О. Ульянова, П.А. Алдохин, И.И. Кремис, С.А. Вергилес, 2012
