python热成像_3D热成像技术

Fraunhofer IOF使用LWIR热像仪扩展了其高速3D相机系统。他们的数据被映射到使用黑白摄像机重建的3D点，从而获得1kHz空间热图像。

图片1 |安全气囊展开的3D热成像图像。 3D热成像系统使用两个高速黑白摄像机和一个非常快的热成像摄像机。专有的GOBO系统为场景照明(图片：弗劳恩霍夫研究所IOF)

在弗劳恩霍夫应用光学与精密工程学院IOF，用于高速3D图像的相机系统已经开发了大约五年。经典系统是其中两个来自Photron的Fastcam SA-X2摄像机以百万像素记录高达12,500 fps的系统。在较低的分辨率下，甚至可以有更高的帧速率。这些系统中的专有技术主要是主动照明，它可以将3D坐标明确分配给像素。为此，耶拿(Jena)研究人员在物体上投射了一系列条纹图案，类似于传统的正弦曲线图案，但是其条纹宽度不定期地变化。这种图案的高速投影的技术实现思想是受到舞台技术的启发的：在那里，由玻璃或金属制成的耐热掩模在聚光灯前旋转，以变化的图像和效果照亮舞台。 GOBO原理(光学先行者)用于3D摄像机系统中的稳健照明。镀有铬条纹的玻璃罩在照明单元中旋转，并提供明亮的条纹图案。该原理已针对高速3D拍摄进行了优化，例如，用于汽车行业的碰撞测试。甚至可以使用该方法从三维角度测量安全气囊的展开。为了研究爆炸性膨胀是否会导致可能危害乘车人的高温，将3D传感器进一步发展为3D热成像传感器。

为了创建3D热图像，已将快速LWIR热像仪添加到已建立的设置中。 Flir的X6900sc SLS具有应变层超晶格检测器。这样可以在640×512点的分辨率下实现高达1kHz的帧速率。在-20至100°C的温度范围内(对于研究很有趣)，精度为1°C。摄像机在7.5至12μm的光谱范围内运行，并且对GOBO照明的辐射不敏感。在测量期间，所有三个摄像机同时拍摄照片，从而单色摄像机的帧速率是LWIR帧速率的倍数。随后，从黑白摄像机的十幅图像中计算出3D图像。将热成像图像叠加在重建的3D数据上，并使用双线性插值方法将温度值分配给空间坐标。对于系统的几何校准，使用了一块专用板，该板在可见光和LWIR范围内均可检测到。图1显示了安全气囊展开期间的温度变化。该系统从3m的距离记录了大约半秒钟的过程。横向空间分辨率对应于2mm(0.2Mpx)，像场为1m²。当3D帧率为5kHz时，LWIR摄像机记录为1,000fps。在测量期结束时，安全气囊已局部加热至60°C。根据纯3D数据，还可以计算空间分辨速度。图2显示了安全气囊在最初20ms内如何以超过50m / s的速度展开。总体而言，快速热成像和高速3D测量相结合可提供比传统2D热成像更多的信息。因此，新相机技术的应用是多种多样的。该传感器适用于例如研究机械变形，车辆碰撞测试或引爆装置爆炸等场合。

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