MapCal
#Einleitung
Zum möglichst sauberen erfassen von Wärmebildern verwende ich eine 2 Punkt Kalibrierung (Beschreibung in Englisch) für jeden Pixel, dieser Vorgang heißt bei mir Mapcal, da das Resultat eine Karte (Map) mit Kalibrierwerten ist.
Man benötigt 2 gleichmäßig erwärmte Oberflächen, eine möglichst kühle und eine möglichst warme.
Für schnelle Tests reicht für gewöhnlich die Wand als "cold Reference" und die Handinnenfläche als "hot Reference".
Es ist dabei nicht sonderlich wichtig, welche Temperaturen die Oberflächen genau haben, aber es ist sehr wichtig, dass sie gleichmäßig warm sind, oder zumindest der Teil vor der Kameralinse den Sensor gleichmäßig bestrahlt. Je größer die Differenz zwischen beiden, desto besser ist die Bildqualität danach.
#Beispiele
Seek Thermal, Auflösung: 206x156
Diese Kamera hat ein hohes rauschen und jeder 15te Pixel ist ein Loch (das wurde wegen einem Patent so gemacht). Sie ist als Massenprodukt entwickelt worden, was sich natürlich in der Bildqualität widerspiegelt.
Da der Sensor recht klein ist und es keine Temperaturstabilisierung gibt, driftet der Sensor sehr stark bis er sich bei einer Temperatur eingepegelt hat, erst dann ist eine Mapcal sinnvoll, da mit der Erwärmung des Chips sich sowohl gain als auch offset verschieben. Außerdem ist durch die vielen löcher im Nachhinein viel zu ersetzen, was das Bild matschig macht.
Außerdem werden interne gainwerte verschoben, immer wenn der Shutter einsetzt, daher ist es derzeit nicht einfach möglich, mehrere Mapcals abzulegen und bei bedarf zu laden, sie müssen nach dem umschalten in den "RAW" Modus immer wieder neu erzeugt werden.
Weitere infos zur Kamera: Wärmebildkamera Seek Thermal
Thermal Expert Q1, Auflösung: 384x288
Diese Kamera hat ein geringes Rauschen und einen Temperaturdrift der sich in grenzen hält. Das sie so ein sehr viel sauberes Bild erzeugt wundert daher wenig.
Außerdem liefert diese Kamera anscheinend wirklich die Rohdaten des Chips ohne interne Vorprozessierungen, daher kann man auch bereits bestehende Mapcals wiederverwenden.
Weitere infos zur Kamera: Wärmebildkamera Thermal Expert Q1
#Kalibrierung
Zur Erfassung werden die Rohdaten der Kamera genommen. Es wird zuerst eine "cold Reference" aufgenommen. Das heißt, die Kamera muss auf das kühlere Objekt gerichtet sein.
Dann wird ein Kamerabild erfasst, das im Idealfall den für jeden Pixel eigenen Messwert für die Referenz zeigt.
Ist dieses KameraRohbild gespeichert wird das gleiche nochmal mit der "hot Reference" gemacht.
Dann sind 2 Kamerabilder vorhanden. Der nächste Schritt ist die Berechnung, der Erfolg normalerweise gleich automatisch.
- DeathPixelMap
- Zuerst wird eine DeathPixelMap erstellt (Es wird die "cold Reference" dafür genommen), das ist im Grunde nur ein Binär Array... entweder ist ein Pixel gut, oder schlecht. Alle Pixel deren Messwert in einem gewissen Zahlenbereich liegen, gelten erst mal als gut, alle anderen (Kurzschlüsse oder offene Stellen auf dem Sensor z.B.) werden gleich als schlecht markiert.
- GainMap
- Jetzt wird für jeden Pixel (der nicht als schlecht markiert wurde) die Änderung erfasst. Dabei werden die Werte von "hot" durch "cold" geteilt und es entsteht der sogenannte Gain-Wert, der zwischen beiden Bildern liegt. Ist dieser zu groß, stimmt mit dem Pixel was nicht, ist er zu klein, ist es ein defekter oder "blinder Pixel", beide werden in der DeathPixelMap als schlecht markiert.
- Ofsetmap
- Jetzt werden alle (nicht schlechten) Pixel von dem "cold" Frame zu einem Mittelwert zusammen gerechnet. Dann wird jeder Pixel von diesem Mittelwert abgezogen und es entsteht die Offset Map.
Sind die 3 Maps erstellt, ist die Funktion fertig und die Mapcal kann benutzt werden. Funktionsweise der Mapcal:
- Ein Rohbild wird von der Kamera erfasst
- jeder Pixel wird mit dem entsprechenden Pixelwert der Gainmap multipliziert
- zu jedem Pixel wird der entsprechende Pixelwert der Offsetmap gerechnet
- dann werden alle als schlecht markierten Pixel durch den Mittelwert aller nicht schlechter Nachbarpixel ersetzt
- Das Ergebnis ist ein Kamerabild, was zur Darstellung nur noch eingefärbt werden muss und mit dem Temperaturmessungen gemacht werden können
Zuletzt geändert am: Apr 11 2017 um 7:43 PM