CC BY
62
УДК 004
ТЕСТ-ОБЪЕКТ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОВИЗОРОВ
Т.А.Акименко, Е.В.Филиппова
Рассматриваются вопросы контроля режимов работы тепловизионных систем наблюдения, существующих устройств тестирования и оценки параметров и характеристик тепловизоров; предлагается усовершенствованное техническое решение измерения параметров тепловизионных приборов.
Ключевые слова: тепловизор, тест-объект, тепловое излучение, разрешение.
Тепловизионная система наблюдения (ТСН) представляет собой аппаратно-программный комплекс, осуществляющий двумерное преобразование теплового излучения в диапазоне длин волн 3...5 или 8...14 мкм от объекта и местности или фона в видимое изображение с представлением соответствующего двумерного образа температурного распределения наблюдаемых объектов на экране видеоконтрольного устройства (ВКУ). ТСН обладает рядом достоинств и присущих только ей возможностей: обнаружение удаленных теплоизлучающих объектов (или целей) независимо от уровня естественной освещенности, а также до определенной степени - тепловых или других помех (встречной засветки, дыма, дождя, тумана, снега, пыли и т.п.).
Работа ТСН может быть описана следующим образом. Невидимое глазом человека инфракрасное излучение, исходящее от объекта, фокусируется объективом на инфракрасном детекторе. Этот детектор передает сигнал в электронный блок для обработки изображения. Электронный блок преобразует сигналы, приходящие от детектора, в модель изображения, которая преобразуется в видимое изображение теплового поля объекта для его визуальной и количественной оценки на стандартном видеомониторе, ЖК-дисплее или на экране любого подключенного к сети компьютера.
Система визуализации информации имеет цветовую палитру, в которой каждому значению сигнала присваивается определённый цвет. После этого на мониторе появляется точка, цвет которой соответствует численному значению инфракрасного излучения, которое попало на фотоприёмник. Сканирующая система (зеркала или полупроводниковая матрица) проводит последовательный обход всех точек в пределах поля зрения прибора, и в результате получается видимая картина инфракрасного излучения объекта. Таким образом, на мониторе ТСН мы видим значения мощности инфракрасного излучения в каждой точке поля зрения ТСН, отображённые согласно заданной цветовой палитре (черно-белой или цветной). [1,4,5,6]
Задача тепловизионной системы наблюдения заключается в создании МТИ (модели теплового изображения), максимально точно представляющей тепловое изображение наблюдаемой картины.
Эффективность работы ТСН является важным показателем при использовании данного информационно-измерительного устройства в какой-либо из сфер человеческой деятельности.
Существует значительное количество ТСН имеющих, тем не менее, схожие конструктивные элементы и взаимосвязи между ними, что позволяет сформировать обобщенные функциональные схемы тепловизионных устройств (тепловизоров) и применить к ним одинаковый принцип построения системы контроля их работы. [3]
Естественно, что каждый элемент исследуемых функциональных схем вносит свои искажения в результат, что приводит к изменениям сигнала, сводящимся к потерям информации.
Контроль режимов функционирования тепловизионной системы наблюдения (ТСН), среди которых - проверка работы прибора в различных условиях, определение угла поля зрения, определение пространственного (углового) разрешения, проверка
308
диапазона и определение основной погрешности измерения радиационной температуры, определение порога температурной чувствительности, определение разрешающей способности прибора, определение неравномерности чувствительности прибора по полю, определение сходимости показаний, завершает наиболее трудоемкаяобработка результатов и расчеты по контрольно-диагностическим тестам.
Тест-объект - контрольное изображение с известными параметрами, относится к средствам оценки качества и (или) калибровки устройств, формирующих изображения.
Наиболее полно продукцию для тестирования инфракрасных приборов представляют зарубежные компании: Electro Optical Industries Inc (EOI, США), Santa Barbara Infrared Inc (SBIR, США), Diversifl ed Optical Product Inc (DIOP, США), HGH Infrared (Франция), CI Systems (Израиль).
Авторами предлагается техническое решение, которое относится к области информационно-измерительной техники и, в частности, к тест-объектам, редназначенным для тестирования и измерения основных параметров и характеристик приборов, чувствительных к инфракрасному излучению объектов - тепловизоров.
Известен способ измерения основных параметров и характеристик тепловизоров, в том числе функции передачи модуляции тепловизоров по патенту RU 147980 U1, включающий протяженный тепловой излучатель и размещенную перед ним мишень, которая имеет расположенные в одной плоскости группы прорезей, при этом группы прорезей отличаются пространственной частотой прорезей. Технический результат достигается тем, что в тест-объекте мишень равноудалена от теплового излучателя, при этом группы прорезей мишени размещены в строки с последовательным уменьшением от строки к строке, причем в начале каждой строки расположена опорная прорезь, размер которой фиксирован для всех строк и равен размеру соответствующих минимальной пространственной частоте прорезей первой строки, кроме того, обращенная к тепловому излучателю сторона мишени имеет теплоотражающее покрытие, а внешняя ее сторона покрыта материалом с высоким коэффициентом излучения.
К недостаткам указанного выше устройства можно отнести отсутствие возможности измерения разрешающей способности тепловизоров при различных кратно-стях съемки.
Также известно устройство для контроля параметров тепловизионных систем по патенту РФ 2549072 МПК8 F41G3/32, включающее тепловой излучатель, выполненный в виде матрицы тепловыделяющих элементов, установленный на панель из материала с низкой тепловодностью, цифровые датчики температуры, установленные на тепловыделяющих элементах, устройство управления на базе микропроцессора, а также источник питания. Технический результат достигается благодаря тому, что обратная связь устройства управления на базе микропроцессора с тепловым излучателем осуществляется с помощью сигналов от цифровых датчиков температуры.
К недостаткам данного устройства можно отнести сложность конструкции, невозможность осуществления измерения разрешающей способности тепловизионных систем при различных кратностях съемки.
Упрощение конструкции системы, повышение точности измерения разрешающей способности тепловизора, в том числе при различных кратностях съемки является актуальной задачей.
На рисунке приведен тест-объект для измерения разрешения тепловизоров. [2]
Тепловой тест-объект для измерения разрешения тепловизора включает источник питания 1, выход которого соединен с тепловым излучателем 2, выполненным в виде тепловыделяющих элементов - пластин, расположенных под углом друг к другу при помощи микрометрического винта, установленным на панель из материала с низкой теплопроводностью, цифровые датчики температуры 3, установленные на тепловыделяющих элементах - пластинах теплового излучателя 2, подающие значения температур пластин на вход устройства управления 4 на базе микропроцессора, обратная
связь которого с источником питания 1 осуществлена с помощью сигналов от цифровых датчиков температуры 3, а также блок охлаждения 5, вход которого соединен с устройством управления 4.
А - А
Тест-объект для измерения разрешения тепловизора
Устройство работает следующим образом. Пластины теплового излучателя 2 устанавливают под определенным углом при помощи микрометрического винта. От источника питания 1 к пластинам теплового излучателя 2 подают ток, который нагревает пластины теплового излучателя 2. Цифровые датчики температуры 3, установленные на тепловыделяющих элементах - пластинах теплового излучателя 2, отслеживают температуры нагрева каждой из пластин теплового излучателя 2. Значения температур подают на вход устройства управления 4 на базе микропроцессора, где сравнивают с заранее заданными значениями. При помощи обратной связи устройства управления 4 с источником питания 1 создается необходимый нагрев пластин теплового излучателя 2. Температуру каждой из пластин теплового излучателя 2 поддерживают в соответствии со значениями, установленными устройством управления 4. Температуру пластин теплового излучателя 2 снижают за счет обдува его поверхности блоком охлаждения 5.
Таким образом, установленные под определенным углом при помощи микрометрического винта пластины теплового излучателя 2 нагревают источником питания 1 до заданной устройством управления 4 температуры. Корректировку и поддержание заданной температуры осуществляют при помощи цифровых датчиков температуры 3, устройства управления 4 и блока охлаждения 5.
Предложенное техническое решение позволяет повысить точность измерения разрешающей способности тепловизора, а также упростить конструкцию тест-объекта.
Список литературы
1. Филиппова Е.В., Акименко Т. А. Оценка качества тепловизионной системы. // Известия тульского государственного университета. Технические науки, 2016. Вып. 9. С. 229-236.
2. Патент РФ на полезную модель № 176316, «Тест-объект для измерения разрешения тепловизоров»/ Акименко Т. А., Ларкин Е.В., Филиппова Е.В. / Решение о выдаче, заявка от 25.07.2017.
3. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Инфракрасные системы «смотрящего» типа. М.: Логос, 2004. 444 с.
4. Филиппова Е.В. Тепловой тест-объект для оценки тепловизионных систем. // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2017. Вып. 9. Ч. 1. С.199-203.
5. Филиппова Е.В. Эффективность работы инфракрасных систем и критерии качества // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2016. Вып. 11. Ч. 2. С. 348-351.
6. Акименко Т.А., Филиппова Е.В. Исследование статических характеристик и пространственной динамики тепловизионной системы наблюдения. // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2018. Вып. 9. С. 497-500.
Акименко Татьяна Алексеевна, канд. техн. наук, доцент, 1ап1ап72@шаП.ш, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Филиппова Екатерина Вячеславовна, лаборант, kisskin@,bk.ru Россия, Тула, Тульский государственный университет
TEST OBJECT TO CONTROL THE PARAMETERS OF THERMAL IMAGERS
T.A. Akimenko, E. V. Filippova
The issues of monitoring the operating modes of thermal imaging observation systems, existing devices for testing and evaluating the parameters and characteristics of thermal imagers are considered, an improved technical solution for measuring the parameters of thermal imaging devices is proposed.
Key words: thermal imager, test object, thermal radiation, resolution.
Akimenko Tatiana Alekseevna, candidate of technical sciences, docent, tantan 72 a ma.il. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Filippova Ekaterina Vyacheslavovna, laboratory assistant, kisskin@,bk.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 004.932
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДНИХ ЗНАЧЕНИЙ КАНАЛОВ
В МОДЕЛЯХ RGB И HSL ДЛЯ РЕШЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ЗАДАЧ
Д.Г. Маркова, С.Н. Михальченко
Проанализированы гипотезы о возможном применении средних значений каналов в модели RGB и HSL, выявлены наиболее перспективные направления сферы применения подобных данных.
Ключевые слова: цветовая модель, средний цвет изображения, HSL, RGB.
На сегодняшний день из-за постоянно увеличивающегося объема графических данных стали возникать вопросы по их систематизации, каталогизации, хранению, поиску, а также программным вариантам оформления функций показа графики как при помощи высокоуровневых языков программирования, так и на сайтах в виде всевозможных вариантов слайд-щоу. Поэтому актуальной задачей является поиск оптимальных критериев, по которым эти задачи можно было бы решить.
311
