Seek Thermal

• Seek Thermal
  • Einleitung
  • Einsatz mit Smartphone
    • Im Einsatz
    • Bildvergleich
    • Seek Thermal XR
  • Windows Software
    • Nachtrag 16.06.16
  • Raw Hi FPS Modus
  • X-Ray Vergleich

#Einleitung

Dies ist die erste Wärmebildkamera, welche allein nicht funktioniert. Diese Kamera wird an ein Android-Smartphone (oder iPhone, im folgenden Text einfach Phone) gesteckt um dessen Display zu benutzen... und dessen Prozessor zur Bildverarbeitung.

Der Blick auf das Datenblatt lässt ein hervorragendes Preis-Leistungsverhältniss vermuten...

• 206x156 Pixel
• -40C bis 330C
• Magnesiumgehäuse
• Neupreis rund 300€ aber nur 200$ in US (2015)
• Sehr klein und mit USB-Kable verlängerbar... sogar als Thermo Endoskop nutzbar

Allerdings hat es auch ein paar Nachteile, welche erst später erkennbar wurden:

• Jeder 15 Pixel ist nicht implementiert im Sensor, das wurde gemacht um Patente von FLIR nicht zu verletzten. Bedeutet natürlich, das diese Pixel zusätzlich zu den normal defekten mit raus gefiltert werden müssen, die zusätzlich aber die Gesamtbildqualität negativ beeinflussen.
• Der Shutter wird alle 5 Sekunden aktiviert, wodurch das Bild regelmäßig oft verzögert wird. Die Bildverarbeitung läuft fast komplett auf der Software, die Kamera selbst liefert nur leicht prozessierte Rohdaten. Das führt zu einem größeren Softwareaufwand und benötigter Rechenleistung... ein Raspberry Pi (B) schafft es beispielsweise nicht das Livebild so schnell angezeigt zu bekommen, wie das Phone (hab ich zumindest im Forum gelesen).
• Die Linse (chalcogenide lens) ist wahrscheinlich sehr günstig, liefert aber auch unsaubere schwammige Bilder. Dann kommt noch die Defekten und die fehlenden Pixel dazu, das zu einem relativ schlechten IR-Bild führt.

Aber alles im allen ist es eine Kamera mit Potential, zu einem guten Preis.

#Einsatz mit Smartphone

Mein Galaxy S1 hat nicht geklappt, da man ein Phone mit USB-Host Funktion braucht. Suboptimalerweise ist das eine Eigenschaft, die man selbst suchen muss. Wenn man nach Android-Smartphones sucht, ist es leicht herauszufinden, ob das Teil eine Radiofunktion hat. Aber bei USB-Host muss man schon ausgiebiger suchen. Hinzu kommt noch, das nicht bei jedem Gerät auch die App installiert werden kann. Ich hab mir extra für die Seek ein Motorola Moto G besorgt.

#Im Einsatz

Hier ist die Kamera mit Smartphone im Einsatz. Normalerweise wird der Aufsatz direkt angeschlossen. Ich hatte allerdings eine Iphone-Version gekauft (war billiger) und den Anschluss auf Mini-USB-Buchse geändert. Dadurch kann ich mit einem Standardkabel vom PC die Kamera verbinden.

Für das Smartphone natürlich weniger von Vorteil, wenn man nicht gerade vorhat, das teil als Thermo-Endoskop zu nutzen.

#Bildvergleich

Hier hab ich ein Raspberry Pi im Betrieb mit 2 Kameras aufgenommen.
Klar liefert sie Bilder, die weit von den meisten meiner bisherigen Kameras entfernt sind, wie man im direkten Vergleich zur Ex sieht. Unten sind 2 Bilder vom Smartphone, das linke zeigt den 3D Drucker in Action, das andere einen Teil meines Gesichts.
Die Smartphonesoftware liefert keine Radiometrischen Bildern, was eine nachträglich Analyse deutlich erschwert. Man kann nur das Bild als solches bewerten, keine nachträglichen Messungen machen, keine Skalierungsänderungen und kein Wechsel der Farbpalette und keine Extraktion von Temperaturdaten. Dafür ist die Gesamtgröße der Kamera aber sehr sehr gering.

Sie ist sogar so klein, dass es durchaus Sinn macht mal zu überlegen, ob man die Kamera nicht in den Deckel eines Sony Vaio UX einbaut, oder eines anderen mini-PCs. Dafür muss aber auch noch einiges in der Software passieren.

#Seek Thermal XR

Die XR Variante hatte ich für ein paar Tage auch da. XR steht für "Extended Range". Die ergibt sich aber nur dadurch, dass der Öffnungswinkel des Objektivs kleiner ist.
Die XR Version ist aber definitiv brauchbarer, da hier der Focus verstellbar ist. Außerdem war die Linse etwas größer, aber Vergleichsbilder hab ich nicht gemacht.

#Windows Software

Die Software wurde basierend auf den Erkenntnissen schlauer Leute in diesem Forum erstellt:
http://www.eevblog.com/forum/thermal-imaging/yet-another-cheap-thermal-imager-incoming/
Später wurde sogar ein Wiki mit nützlichen Infos erstellt:
https://github.com/lod/seek-thermal-documentation/wiki

Eines Vorweg... die Software ist noch nicht fertig.

• Oben links:
  Bilderfassung von der Kamera
• Oben rechts:
  Referenzbild wird abgezogen
• Unten links:
  Referenzbild + Medianfilter
• Unten rechts:
  Referenzbild + Medianfilter + Farbscala

Sobald es gelungen ist ein sauberes Bild zu erzeugen, werde ich sie im Thermoviewer einbauen.
Bis dahin wird aber wohl noch einige Zeit vergehen, da ich die Seek nur so nebenbei betrachte.
Außerdem hat der Hersteller es leider nicht für nötig gehalten, eine meiner Emails zu beantworten.

Das Hauptproblem ist, das die Kamera Präprozessierte Daten liefert. Da der Hersteller aber keine weiteren Infos liefert bleibt nur beobachten und versuchen. Bisher ist es möglich, immerhin ein Bild von der Kamera zu bekommen.
Kurzzeitig liefert die Kamera saubere Bilder, wenn man folgenden Prozess einhält:

• Bilderfassung mit internen Kalibrier, Offset und DefPixelMaps.
• Kamerabild einer gleichmäßig erwärmten Oberfläche erfassen (z.B. Wand)
• Referenzbild aufnehmen
• bei allen Folgenden Bildern das Referenzbild mit einrechnen.

... und schon hat man ein sauberes Bild.
Also relativ sauber, es ist Qualitativ noch ein kleinerer Schritt Richtung Trotech EC/IC Serie oder der PCE TC3 und ein großer für Guide Mobir oder FLIR Ex, aber es ist ein durchaus brauchbares Wärmebild.

Man könnte vermutlich auch die Sensordaten auf dem Board abgreifen und direkt mit einer anderen Elektronik weiterverarbeiten.
Versuche ich vielleicht später mal...

#Nachtrag 16.06.16

Hier die letzte Testversion, mit besserer Bilderzeugung. Dies ist weiterhin nur ein Testprogramm, dass dazu dient, den Kamera-Kernel zu erweitern.

seekthermal 006 (ZIP, 224.13 KB)

Um mit der Kamera Messungen zu machen und Bilder zu speichern gibt es folgendes Projekt: ThermoVision_Joe-c

#Raw Hi FPS Modus

Es folgt der verbleibende unkritische Teil:
Da der Shutter so nicht benutzbar ist, hab ich eine Funktion entwickelt, die nach bestimmten Frames den Modus umstellt.
Jetzt habe ich 3 Funktionen eingebaut. Shutter öffnen, Shutter schließen und NUC (Non Uniformity Correction). Bei der NUC Funktion wird zuerst der Shutter geschlossen, dann werden 10 Bilder aufgenommen und gemittelt und das gemittelte Bild ist ab dann die Shutterreferenz, danach wird der Shutter wieder geöffnet und es wird auf den Hi-FPS Modus gestellt.
Im Code sieht es etwas kryptisch aus mit dem Modus wechsel, aber von außen zählt das Ergebnis: Die NUC Funktion braucht wenige Sekunden und danach hat man ein Hi-FPS Bild mit frischer Referenz.

Allerdings ist der interne Shutter schlecht, bzw es gibt zu hohe Rückreflektionen von der Innenseite der Linse. Jedenfalls erhält man erst ein sauberes Bild, wenn man die Initialisierung der Kamera abgewartet hat (5-10 Min) und dann ein externes Referenzbild aufnimmt und abzieht.
Dann ist die Bildqualität allerdings für ein Gerät die dieses recht ordentlich.

Die Gainmap wird immer noch durch die FrameID 4 erzeugt, wahrscheinlich wird es mal zeit, eine eigene Map zu entwickeln.
Man bekommt nach dem Referenzbild zwar ein (vom Rauschen mal abgesehen) gutes Bild, aber je mehr die Temperatur von einem betrachteten Objekt abweicht, desto stärker sind feste Artefakte zu sehen, von denen ich vermute, sie entstehen durch eine ungenaue Gain-Kalibrierung.
Außerdem ist mir aufgefallen, das im nachhinein manche Pixel einfach "kippen". Hier muss die Prozessierung noch angepasst werden, aber fürs erste funktioniert es schon mal besser als die alte Version.

Zuletzt geändert am: Aug 24 2016 um 8:53 PM

#X-Ray Vergleich

Hier werden 2 doppelt unterschiedliche Kameras verglichen. Diese Modelle unterscheiden sich durch die Linse und den USB Anschluss, der Sensor und die Basisplatine ist identisch.
Seek XR
Hat eine größere Linse und einen kleineren Blickwinkel. XR soll für Extended Range stehen und liefert generell eine bessere Bildqualität.
Seek Compact
Die ersten hießen noch Seek Thermal, sie wurden später zu Compact umbenannt.

Um eine iOS zu einer Android Version zu machen, muss man sie nur öffnen und den USB Stecker wechseln, der Flex-Anschluss ist der gleiche. Wenn man keine defekte hat aus der man teile klauen kann, bleibt nur eine andere USB alternative, wie ein Kabel direkt ran löten.