Słownik termowizyjny - po co znać te pojęcia?

Specyfikacje termowizorów są pełne skrótów, które wyglądają podobnie, ale opisują zupełnie różne cechy urządzenia.
 
Najważniejsze jest rozdzielenie trzech grup parametrów:
 
• przestrzennych - ile szczegółu widzi kamera,
• termicznych - jak małe różnice temperatur potrafi rozróżnić,
• radiometrycznych - czy i jak dokładnie potrafi mierzyć temperaturę.

AGC - Automatic Gain Control

Automatyczne dopasowanie zakresu jasności obrazu do aktualnej sceny.
 
AGC może powodować, że ten sam obiekt wygląda raz jaśniej, raz ciemniej, mimo że jego temperatura prawie się nie zmieniła.

Black Hot

Paleta, w której cieplejsze obszary są wyświetlane jako ciemniejsze.
 
To pseudokolor - nie rzeczywisty kolor obiektu.

Bolometr

Detektor promieniowania mierzący jego efekt cieplny.
 
W ręcznych termowizorach używa się najczęściej matryc mikrobolometrycznych.

Ciało czarne

Idealizowany obiekt o emisyjności równej 1, który pochłania całe padające promieniowanie i emituje zgodnie z temperaturą.
 
Wzorce typu blackbody wykorzystuje się do kalibracji kamer termowizyjnych.

Crossover termiczny

Moment, w którym temperatura obiektu i tła stają się podobne.
 
Kontrast termiczny maleje i nawet dobry termowizor może pokazywać mniej czytelny obraz.

Detektor termiczny

Matryca rejestrująca promieniowanie podczerwone.
 
Jej rozdzielczość - np. 384×288 albo 640×512 - jest realną rozdzielczością termiczną, a nie rozdzielczością ekranu.

DDE / detail enhancement

Algorytmy lokalnego zwiększania kontrastu i podkreślania szczegółów.
 
Mogą poprawiać czytelność, ale nie tworzą informacji, której detektor nie zarejestrował.

Emisyjność

Współczynnik opisujący, jak skutecznie powierzchnia emituje promieniowanie cieplne względem idealnego ciała czarnego.
 
Zakres:
 
0-1.
 
Ma ogromne znaczenie w termowizji pomiarowej.

F/number - światłosiła

Stosunek ogniskowej obiektywu do jego efektywnej apertury.
 
W termowizji często spotykamy F/1.0, ponieważ duża apertura pomaga dostarczyć dużo promieniowania do detektora.

FFC - Flat Field Correction

Korekcja nierównomierności odpowiedzi pikseli matrycy.
 
W praktyce pojęcie jest blisko związane z NUC.

FOV - Field of View

Pole widzenia urządzenia.
 
Podawane:
 
• w stopniach,
• albo jako szerokość sceny na określonym dystansie, np. m/100 m.

Frame rate / Hz

Liczba obrazów generowanych na sekundę.
 
50 Hz daje wyraźnie płynniejsze panoramowanie niż 9 Hz.

FPA - Focal Plane Array

Matryca detektora umieszczona w płaszczyźnie ogniskowej układu optycznego.
 
W specyfikacji może oznaczać po prostu typ i rozdzielczość sensora termicznego.

German

Materiał często stosowany w obiektywach LWIR.
 
Dla oka może wyglądać jak ciemne szkło, ale dobrze przepuszcza zakres używany przez mikrobolometr.

IFOV - Instantaneous Field of View

Kąt przypadający na jeden piksel detektora.
 
W uproszczeniu:
 
IFOV ≈ pixel pitch / ogniskowa.
 
Im mniejszy IFOV, tym drobniejsze próbkowanie przestrzenne.

Iluminator IR

Źródło promieniowania używane głównie w noktowizji cyfrowej.
 
Typowy termowizor LWIR nie potrzebuje iluminatora.

Isotherm / izoterma

Funkcja wyróżniająca zadany zakres temperatur innym kolorem.
 
Przydatna w termowizji pomiarowej i inspekcjach.

LWIR

Long-Wave Infrared.
 
Najpopularniejsze niechłodzone termowizory pracują w oknie atmosferycznym około 8-14 µm.

Mikrobolometr

Niechłodzony detektor, którego piksele zmieniają właściwości elektryczne po ogrzaniu przez promieniowanie IR.
 
To podstawowy sensor współczesnych ręcznych termowizorów.

MRTD

Minimum Resolvable Temperature Difference.
 
Parametr opisujący zdolność całego systemu do rozróżniania wzoru o określonej częstotliwości przestrzennej przy małej różnicy temperatur.
 
Jest bardziej systemowy niż samo NETD.

NETD

Noise Equivalent Temperature Difference.
 
Określa czułość na bardzo małe różnice sygnału termicznego.
 
Podawany w mK. Niższa wartość oznacza wyższą czułość, o ile porównujemy dane mierzone w podobnych warunkach.

NUC - Non-Uniformity Correction

Korekcja nierównomierności pikseli.
 
W urządzeniu z mechaniczną migawką często słyszymy podczas NUC charakterystyczne kliknięcie i krótkie zatrzymanie obrazu.

Paleta

Sposób przypisania jasności lub kolorów do poziomów sygnału termicznego.
 
Przykłady:
 
• White Hot,
• Black Hot,
• Iron,
• Rainbow.

Pixel pitch

Odległość pomiędzy środkami sąsiednich pikseli detektora, np. 12 µm albo 17 µm.
 
Nie należy go oceniać bez ogniskowej, rozdzielczości i NETD.

Radiometria

Możliwość przeliczenia sygnału termicznego na wartości temperatury.
 
Kamera radiometryczna może zapisywać temperatury pikseli, ale poprawny pomiar wymaga uwzględnienia emisyjności i warunków sceny.

Reflected apparent temperature

Temperatura pozorna promieniowania odbitego od powierzchni.
 
Ma duże znaczenie przy powierzchniach o niskiej emisyjności, np. błyszczących metalach.

Rozdzielczość termiczna

Liczba realnych pikseli detektora, np. 256×192, 384×288, 640×512.
 
Nie mylić z rozdzielczością wyświetlacza.

Shutter / migawka kalibracyjna

Wewnętrzny element zasłaniający detektor jednolitym odniesieniem podczas korekcji.
 
Nie jest to migawka fotograficzna sterująca czasem ekspozycji.

Shutterless

System wykonujący korekcję bez typowej mechanicznej migawki przerywającej obraz.

Spot

Punkt pomiarowy na termogramie.
 
W profesjonalnym oprogramowaniu można mieć wiele punktów i śledzić temperaturę minimalną, maksymalną i średnią.

Span

Szerokość zakresu temperatur prezentowanego na skali obrazu.
 
Wąski span może mocno uwidocznić subtelne różnice.

Level

Środek zakresu temperatur prezentowanego na obrazie.
 
Level i span są termowizyjnym odpowiednikiem kontrolowania okna tonalnego.

Termogram

Obraz termiczny zawierający informację o rozkładzie temperatury lub sygnału termicznego.
 
W pliku radiometrycznym przechowywane są także dane umożliwiające późniejszą analizę temperatur.

Thermal sensitivity

Ogólne określenie czułości termicznej.
 
W specyfikacjach najczęściej reprezentowane przez NETD.

Transmisja atmosferyczna

Część promieniowania docierająca od obiektu do kamery.
 
Spada m.in. przez:
 
• parę wodną,
• mgłę,
• deszcz,
• duży dystans.

White Hot

Paleta, w której cieplejsze obszary są jaśniejsze.
 
Jedna z najbardziej uniwersalnych do obserwacji.

Zoom cyfrowy

Powiększenie fragmentu już zarejestrowanego obrazu.
 
Nie zwiększa liczby pikseli termicznych na obiekcie.

Tabela: przestrzeń, temperatura czy prezentacja?

Tabela: nie myl tych pojęć

Najważniejszy wniosek

Najwięcej nieporozumień powstaje wtedy, gdy porównujemy parametry należące do różnych kategorii.
 
Rozdzielczość mówi o liczbie punktów przestrzennych.
NETD mówi o czułości na różnice termiczne.
FOV i IFOV opisują geometrię pola.
Radiometria i emisyjność dotyczą pomiaru temperatury.
AGC i palety dotyczą sposobu prezentacji.
 
Dalsze artykuły: Jak działa termowizja?, Jak wybrać termowizor?, Parametry termowizorów oraz Termowizja pomiarowa.