技能文章:高速热成像技能将动态空间3D与热数据相结合

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发布时间:2022-09-15 18:48:42来源:华体会登陆入口 作者:华体会登录网址

  德国耶拿弗劳恩霍夫运用光学和精细工程研讨所(Fraunhofer IOF)的研讨人员开发了一套成像体系,经过两台高速、高分辨率单色成像仪和一台GOBO投影仪对物体进行三维检测。在磕碰测验、安全气囊打开等典型动态运用中,除快速空间改变进程以外,温度改变也扮演着重要的效果。

  德国耶拿弗劳恩霍夫运用光学和精细工程研讨所(简称“IOF”)首要从事光子学范畴运用型研讨,早在2016年就开发了一款高速3D成像体系。该体系由两台立体摆放的高速立体是非成像仪和一台自行研制的自动照明GOBO投影仪组成。自2019年以来,其还引进FLIR科学成像仪(FLIR X6900sc 超晶格 长波热像仪,该热像仪支撑高达1000 Hz的帧速率和640×512像素的分辨率),推出了一款高速3D热成像体系。

  高速3D成像体系根据能活络感知可见光谱规模(VIS)的两台单色成像仪。二者以12,000 Hz的帧速率和1百万像素的分辨率作业——较低分辨率下还可完成更高帧速率。但两台成像仪尚无法以所需质量标准发生有意义的3D数据。此外还要凭仗一种杂乱的照明体系,超快投射条纹图画序列,这些图画类似于惯例正弦条纹,仅仅其宽度会不定期改变。

  来自LWIR热像仪的2D红外数据可与3D数据兼并,后续构成3D红外图画,且3台成像仪均经过校准

  将重建的3D数据与来自FLIR X6900sc SLS高速热像仪的2D数据相结合,生成三维高速红外图画。FLIR X6900sc超晶格探测器在长波红外规模内运转,因而在GOBO投影仪光源宣布辐射的可见和近红外波长规模内不灵敏。因为投射的非周期性正弦图画对物体的加热也无关紧要,因而GOBO投影仪不会影响红外成像。

  FLIR X6900sc SLS是一款面向科学家、研讨人员和工程师的超快速、高活络度的红外热像仪。这款热像仪具有先进的快门开释功用,搭载额定SSD硬盘后,其内置内存能发挥出超强的记载才能,无论是在实验室,仍是测验现场,它都能捕捉到质量出众的高速事情定格图画。可谓一机在手,万事无忧。

  FLIR X6900sc超晶格长波红外热像仪在640×512像素的全尺度格局下,记载速率最高可达1,004帧/秒,在最小部分图画格局下,记载速率最高可达29 kHz。运用这些热像仪,能够在内置内存中记载长达26秒的全帧格局数据,图画丝毫无损。凭仗应变超晶格(SLS) 长波红外探测器,FLIR X6900sc SLS可完成比其他X6900s类型约短12倍的积分时刻和更大的动态规模。

  在丈量进程中,三台成像仪一起记载图画数据。来自是非成像仪的数据与GOBO投影仪的非周期性条纹投影相结合,发生实践3D图画,然后核算出10对一组的图序列,以构成3D图画。这种“3D重建”会构成空间形状,然后将FLIR长波热像仪的红外图画数据叠加到该空间形状上,以便在映射进程中将温度值分配给空间坐标。

  3D热成像体系暗示:可见光成像仪(绿色)运用GOBO投影仪(绿色)记载3D信息。来自长波热像仪(赤色)的红外数据与重构的3D形状相结合,构成3D热图画。

  当然,在丈量之前,需要对由可见光成像仪和长波热像仪组成的体系进行校准。为此,IOF团队运用了带有规矩的开环和闭环网格的校准板。为保证即便在温度散布均匀的条件下,仍能在可见光谱规模和长波红外中检测到这些结构,圆和布景选用了具有不同反射率(可见光)发射率(长波红外)的资料。耶拿的研讨人员经过印刷电路板找到了处理该问题的办法。为此,他们开发了一款非同小可的电路板,由规矩的开环和闭环网格组成,而不是由电气组件之间的电气衔接组成。

  IOF的新式高速3D热成像丈量体系旨在将高动态空间3D与红外数据结合起来。运动中的运动员、磕碰测验、安全气囊打开等超快速流程不只有外表形状的快速改变,也有部分温度的改变,曩昔无法一起捕获这些改变,该体系初次完成了这一方针。

  现在,该体系已经过各种情形的测验,其间包含篮球运动员运球(不只会使球变形,还会引起热量):

  还有用于丈量安全气囊打开时的温度改变和空间表明,体系在间隔3米处对高速进程记载半秒钟。将三维数据与热成像信息结合后,不只能够清楚地看到安全气囊打开后的温度,还能取得时刻点和空间坐标信息。凭仗这些信息能够削减和避免安全气囊打开导致驾驶员受伤的危险。

  以安全气囊丈量为例:仅在视觉信息上方,在核算所得3D热图画序列示例图下方,安全气囊以高达50米/秒的速度打开,耗时仅20毫秒

  IOF研讨团队的MartinLandmann坚信:高分辨率3D数据和快速热成像图画相结合的运用场景十分广泛。MartinLandmann解释道:“举例来说,经过调查磕碰测验,研讨变形和冲突进程,或许研讨超快速的热相关事情,比方安全气囊触发时的爆破或许开关柜中的爆破,咱们能够取得十分有用的信息。”他着重称,他们正在不断地开发和优化体系。可见,将来咱们有望看到弗劳恩霍夫运用光学和精细工程研讨所团队的更多立异研讨成果。

  FLIR X6900sc热像仪关于现在的长波红外或中波红外探测器,应变层超晶格(SLS)探测器供给更快的快照速度、更宽的温度频段和更好的均匀性。这款热像仪具有高档触发功用和内置RAM/SSD记载功用,配有一个四插槽电动滤片轮,能够在实验室环境下和测验规模内对高速事情完成画面定格功用。

  德国耶拿弗劳恩霍夫运用光学和精细工程研讨所(Fraunhofer IOF)的研讨人员开发了一套成像体系,经过两台高速、高分辨率单色成像仪和一台GOBO投影仪对物体进行三维检测。在磕碰测验、安全气囊打开等典型动态运用中,除快速空间改变进程以外,温度改变也扮演着重要的效果。研讨人员运用自己的GOBO体系投射必要的非周期性条纹图画高速3D热成像体系的作业原理德国耶拿弗劳恩霍夫运用光学和精细工程研讨所(简称“IOF”)首要从事光子学范畴运用型研讨,早在2016年就开发了一款高速3D成像体系。该体系由两台立体摆放的高速立体是非成像仪和一台自行研制的自动照明GOBO投影仪组成。自2019年以来,其还引进FLIR科学成像仪(FLIR X6900s

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