ما المقصود بالبكسلات الميتة والصور الشبحية وتأثير غطاء الوعاء في التصوير بالأشعة تحت الحمراء؟

تشير وحدات البكسلالسيئة إلى البقع الفاتحة والداكنة التي لا تتغير إحداثياتها مع الهدف في صورة الأشعة تحت الحمراء. تُسمى البكسلات السيئة أيضًا البكسلات غير الوظيفية (بما في ذلك البكسلات المحمومة والبكسلات الميتة). يُشار إلى البكسلات ذات جهد الضوضاء الذي يتجاوز 10 أضعاف متوسط جهد الضوضاء المتوسط بالبكسلات المحمومة (البقع البيضاء)، بينما يُطلق على البكسلات ذات معدل الاستجابة الأقل من 1/10 من متوسط معدل الاستجابة بالبكسلات الميتة (البقع السوداء).

طرق استبدال البكسل الميت شائعة الاستخدام : استبدال النقطة اليسرى، واستبدال النقطة العليا، واستبدال المنطقة المتوسطة أو الاستبدال المتوسط، وما إلى ذلك.

مبدأ إزالة البكسل الميت هو استبدال قيمة البكسل الميت بقيم البكسل المحيطة. تحتاج إلى تحديد موقع وحدات البكسل الميتة في الصورة واستخدام عدسة الأشعة تحت الحمراء لتتم معايرتها لالتقاط صور الجسم الأسود عند درجات حرارة مختلفة. من الواضح أن استجابة البكسلات الميتة لدرجة الحرارة تختلف عن استجابة البكسلات العادية. ثم حدد إحداثيات هذه النقاط واستخدم وحدات البكسل المحيطة لتحل محلها.

في التشغيل الفعلي، فإن تأثير الاستبدال بالقيمة المتوسطة ليس جيدًا مثل استبدالها بالقيمة المتوسطة للبكسلات المحيطة، لأنه يتم استخدام العديد من البكسلات الميتة للكشف عن الأشعة تحت الحمراء لتظهر بشكل مركز، وقد تكون هناك بكسلات ميتة حول البكسل الميت. يمكن أن يؤدي استخدام الاستبدال المتوسط إلى تقليل تأثير وحدات البكسل الميتة المحيطة على تأثير الاستبدال.

2. صور الأشباح

تشير صور الأشباح إلى الخطوط الساطعة أو الداكنة التي تظهر في صور الأشعة تحت الحمراء ولا تتغير مع الهدف الذي يظهر بهالة باهتة.

السبب : يحدث بسبب معدل الاستجابة غير المتساوي لعنصر الكشف الخاص بكاشف الأشعة تحت الحمراء للأشعة تحت الحمراء.

خصائص صور الأشباح : يختلف عمقها وتفاصيلها باختلاف المشهد والطقس، إلا أن الشكل العام متناسق على نفس الكاشف.

طريقة المعايرة : يمكن حلها بإجراء معايرة نقطتين في الموقع. بشكل عام، أثناء المعايرة في الموقع، قم بالتصويب على هدف منخفض الحرارة مثل سماء نظيفة خالية من الغيوم واضغط على مفتاح التعويض المعين؛ ثم قم بالتصويب على هدف ذو درجة حرارة عالية نسبيًا (يمكنك اختيار غطاء العدسة المغلق) واضغط على مفتاح التعويض. بعد اكتمال التعويض، سيقوم النظام تلقائيًا بحساب قيمة معامل التصحيح K استنادًا إلى الخلفية التي تم جمعها بواسطة التعويض وإجراء تصحيح من نقطتين لإزالة الظلال.

الخلفية : تشير عمومًا إلى القيم ذات الصلة التي تولدها البيئة الطبيعية نفسها دون تدخل بشري خارجي.

3. تأثير غطاء الوعاء

ستتسبب عوامل مثل تبديل مجال الرؤية، وتعديل التركيز، ودرجة الحرارة المحيطة، والصدمات والاهتزازات في التصوير الحراري في حدوث تغييرات واضحة في عدم التوحيد الذي يقدمه النظام البصري، مما يؤدي إلى ظهور صورة الإخراج للتصوير الحراري غالبًا باللون الأسود في الصورة وسط ومشرق في حواف وزوايا الشاشة. وتسمى هذه الظاهرة تأثير غطاء الوعاء.

أثناء عملية الاستخدام، تزداد درجة حرارة أسطوانة النظام البصري، مما يتسبب في أن تكون درجة حرارة حافة العدسة أعلى من المركز، أو يصل الإشعاع الحراري للأسطوانة إلى الكاشف من خلال العدسة البصرية، مما يتسبب في انخفاض مستوى اللون الرمادي تدريجيًا زيادة من المركز إلى حافة الصورة. ومع استخدام الجهاز لفترة أطول، يصبح أسطوانة العدسة أكثر سخونة ويصبح تأثير غطاء الوعاء أكثر حدة.

طريقة لقمع "تأثير غطاء الوعاء" لصور الأشعة تحت الحمراء في الوقت الحقيقي، وتتميز بالخطوات التالية:

الخطوة 1 : قم بتشغيل التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء، وانتظر حتى تستقر الصورة، حوالي 5 دقائق، وأكمل تصحيح الصورة غير الموحد؛

الخطوة 2 : بعد الانتهاء من الخطوة 1، انتظر حوالي 15 دقيقة حتى تظهر ظاهرة غطاء الوعاء، واجمع صورة تأثير غطاء الوعاء لمشهد الإشعاع الحراري الموحد؛

الخطوة 3 : من خلال التوزيع الإحصائي للرسوم البيانية، يتم الحصول على أن النقطة (x0، y0) الأقرب إلى مركز الصورة في بكسلات الصورة الداكنة نسبيًا تستخدم كمركز الصورة لتأثير غطاء الوعاء؛

الخطوة 4 ؛ وفقا لدقة وصيغة الصورة

Dmax=max احسب القيمة Dmax، Dmax هي أبعد نقطة عن (x0, y0) بين جميع نقاط البكسل؛

الخطوة 5 : وفقًا للنموذج الرياضي g(x, y) =a×r2+b×r4، حيث r هو النموذج الرياضي المتعلق بموضع الصورة، وحجم الخطوة لـ a وb هو 0.1، والنطاق هو [ -2, 2]، قم بحل g(x, y) بشكل متكرر، ثم احسب القيمة Ilight من Ilight=Iin×g (x, y)، حيث Iin هي بيانات الصورة الأصلية التي تم جمعها في الوقت الفعلي، وIlight هي الضوضاء المضافة التي يجب أن تكون مطلوبة، وIout هي الصورة الأصلية؛ استخدم Iout=Iin-Ilight وD(Iout)=∑|Iout-Iideal| لحل القيمة D(Iin). D(Iout) هو التباين بين صورة الإخراج المثالية وإخراج الصورة الفعلي. قارن القيمة D(Iin) التي تم الحصول عليها من كل مجموعة من a وb، وسجل مجموعة a وb مع أصغر قيمة D(Iin)؛

الخطوة 6 : استخدم مركز غطاء وعاء الصورة (x0, y0) الذي تم الحصول عليه في الخطوة 3، وDmax المحسوب في الخطوة 4، والجمع بين a وb عند تصغير D(Iin) في الخطوة 5 لحساب إضاءة مشهد مختلف الصور في الوقت الحقيقي. استخدم lout = Iin-Ilight لمنع ظاهرة غطاء وعاء الصورة في الوقت الفعلي.

4. تدابير الوقاية والتحسين

· تصحيح عدم التوحيد

نظرًا للقيود المفروضة على عملية تصنيع كاشف الأشعة تحت الحمراء، فإن كل عنصر كشف في كاشف الأشعة تحت الحمراء لديه معدل استجابة مختلف للأشعة تحت الحمراء. سوف تظهر الأشباح والبكسلات الميتة المذكورة أعلاه على سطح التصوير، مما يؤثر على جودة التصوير للتصوير الحراري.

تحتوي وحدات البكسل المختلفة في مصفوفة المستوى البؤري للأشعة تحت الحمراء على سعات مختلفة لإشارة إخراج الفيديو تحت نفس الإشعاع الحادث الموحد. هذا هو ما يسمى بعدم انتظام استجابة صفيف المستوى البؤري للأشعة تحت الحمراء.

يشير تصحيح عدم الانتظام إلى وسيلة تقنية تقلل بشكل فعال من عدم انتظام معدل استجابة الكاشف (أي الضوضاء المكانية المتأصلة للكاشف) وتحسن جودة التصوير للتصوير الحراري.

تشير الضوضاء المكانية إلى الفرق بين إشارات الخرج ذات البكسلات المختلفة عندما يرصد التصوير الحراري هدفًا. يمكن أيضًا تقسيم الضوضاء المكانية إلى ضوضاء مكانية منخفضة التردد (ضوضاء غير متجانسة) وضوضاء مكانية عالية التردد (ضوضاء نمط ثابت FPN).

بعد تصحيح عدم التوحيد، تكون صورة التصوير الحراري موحدة، وتختفي الأشباح والبكسلات الميتة، ويتحسن تأثير التصوير بشكل كبير، مما يمكن أن يحسن بشكل كبير من قدرة مراقبة التصوير الحراري.

طرق التصحيح الشائعة الاستخدام : تصحيح نقطة واحدة، تصحيح نقطتين، تصحيح متعدد النقاط، إلخ.

طريقة تصحيح النقطة الواحدة: طريقة يمكنها تصحيح إشارات الإخراج لكل بكسل لتكون متسقة. يهدف هذا الأسلوب إلى تصحيح قيم استجابة وحدات البكسل المختلفة لنفس قيمة الاستجابة تحت نفس شدة الإشعاع الضوئي، لأنها تحت نفس الإضاءة. يمكن أن يكون متوسط قيمة الإشارة في هذا الوقت أو القيمة القصوى في ظل هذا الشرط.

تعد طريقة التصحيح ذات النقطتين إحدى خوارزميات التصحيح شائعة الاستخدام. طريقة التنفيذ هي أخذ ظروف إشعاع الجسم الأسود عند درجتي حرارة كنقاط معايرة، واستخدام الكاشف للحصول على صورة إشعاع تحت الحمراء موحدة عندما يكون مصدر الإشعاع جسمًا أسود عند درجة الحرارة المقابلة، وحساب استجابات البكسل VL(i,j) ) وVH(i,j) ومتوسط استجابات البكسل ¯VL و¯VH عندما تكون درجات حرارة الجسم الأسود TL وTH. يتم الحصول على المكاسب a(i,j) وb(i,j) لكل بكسل من خلال الصيغة:

أ(i,j)=¯VH-¯VL / VH(i,j)-VL(i,j)

ب(i,j)= VH(i,j)^¯VL - VL(i,j)^¯VH / VH(i,j)- VL(i,j)

استجابة إخراج البكسل المصححة: ^V(i,j)= a(i,j) V(i,j)+ b(i,j)

تختلف طريقة التصحيح ذات النقطتين، والتي تستخدم ببساطة نموذجًا خطيًا لاستبدال منحنى الاستجابة الفعلي، عن طريقة النقاط المتعددة التي تتعرف على منحنى الاستجابة. بالنسبة لكل قطعة من الخطوط المتعددة، يتم استخدام طريقة القياس المكونة من نقطتين لحساب an(i,j) وbn(i,j) المقابلة، وهي الأرقام التسلسلية للقطعة المتعددة الخطوط. بعد المعايرة، يتم تخزين سلسلة من معلمات الإزاحة an(i,j)، ومعلمات الكسب bn(i,j)، واستجابات بكسل التصحيح المسبق المقابلة لنقاط نهاية مقطع الخط لعمليات التصحيح. أثناء عملية التصحيح، حدد أولاً الفاصل الزمني بناءً على استجابة التصحيح المسبق للبكسل، وابحث عن an(i,j) وbn(i,j) المطابقين للفاصل الزمني، واحسب استجابة إخراج البكسل المصححة ^V( اي جاي).

·تعويض

يتم إجراء التعويض للحصول على البيانات الأولية المطلوبة لتصحيح عدم التوحيد. من أجل الحصول على صورة مثالية بالأشعة تحت الحمراء أثناء التشغيل الفعلي للتصوير الحراري، يوصى بأن يقوم المستخدم بإجراء عمليات تعويض على التصوير الحراري عند تشغيله للتو أو أثناء التشغيل على المدى الطويل.

طريقة التعويض : يمكن لهدف التعويض تحديد كائنات مختلفة ذات درجة حرارة موحدة وفقًا لبيئة الموقع وخصائص الهدف. ثم قم بتوجيه التصوير الحراري نحو هدف التعويض الموحد، واحفظ بيانات التصوير الأصلية في هذا الوقت كبيانات الخلفية المطلوبة لتصحيح عدم التوحيد.

هدف التعويض: الأجسام ذات درجة الحرارة الموحدة؛ سماء صافية صافية؛ مصراع الكاميرا الحرارية المدمج.

· SDRAM وفلاش

يتم جمع صورة الخلفية عندما يقوم التصوير الحراري بالتعويض، ومعامل التصحيح الناتج عن تصحيح عدم الانتظام، وبيانات تصحيح البكسل الميتة، وبعض معلمات التحكم المطلوبة للتشغيل العادي للجهاز، وما إلى ذلك، يتم تخزين كل هذه البيانات في الذاكرة تخزين الفلاش داخل الجهاز . بعد تشغيل التصوير الحراري، يقوم تلقائيًا بنقل البيانات الموجودة في فلاش إلى ذاكرة SDRAM الخاصة بالجهاز. تختفي البيانات المحملة في SDRAM تلقائيًا بعد إيقاف تشغيل التصوير الحراري.