Fraunhofer IOF使用LWIR熱像儀擴(kuò)展了其高速3D相機(jī)系統(tǒng)。他們的數(shù)據(jù)被映射到使用黑白攝像機(jī)重建的3D點(diǎn)，從而獲得1kHz空間熱圖像。

圖片1 |安全氣囊展開的3D熱成像圖像。 3D熱成像系統(tǒng)使用兩個(gè)高速黑白攝像機(jī)和一個(gè)非常快的熱成像攝像機(jī)。專有的GOBO系統(tǒng)為場(chǎng)景照明(圖片：弗勞恩霍夫研究所IOF)

在弗勞恩霍夫應(yīng)用光學(xué)與精密工程學(xué)院IOF，用于高速3D圖像的相機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)了大約五年。經(jīng)典系統(tǒng)是其中兩個(gè)來(lái)自Photron的Fastcam SA-X2攝像機(jī)以百萬(wàn)像素記錄高達(dá)12,500 fps的系統(tǒng)。在較低的分辨率下，甚至可以有更高的幀速率。這些系統(tǒng)中的專有技術(shù)主要是主動(dòng)照明，它可以將3D坐標(biāo)明確分配給像素。為此，耶拿(Jena)研究人員在物體上投射了一系列條紋圖案，類似于傳統(tǒng)的正弦曲線圖案，但是其條紋寬度不定期地變化。這種圖案的高速投影的技術(shù)實(shí)現(xiàn)思想是受到舞臺(tái)技術(shù)的啟發(fā)的：在那里，由玻璃或金屬制成的耐熱掩模在聚光燈前旋轉(zhuǎn)，以變化的圖像和效果照亮舞臺(tái)。 GOBO原理(光學(xué)先行者)用于3D攝像機(jī)系統(tǒng)中的穩(wěn)健照明。鍍有鉻條紋的玻璃罩在照明單元中旋轉(zhuǎn)，并提供明亮的條紋圖案。該原理已針對(duì)高速3D拍攝進(jìn)行了優(yōu)化，例如，用于汽車行業(yè)的碰撞測(cè)試。甚至可以使用該方法從三維角度測(cè)量安全氣囊的展開。為了研究爆炸性膨脹是否會(huì)導(dǎo)致可能危害乘車人的高溫，將3D傳感器進(jìn)一步發(fā)展為3D熱成像傳感器。

為了創(chuàng)建3D熱圖像，已將快速LWIR熱像儀添加到已建立的設(shè)置中。 Flir的X6900sc SLS具有應(yīng)變層超晶格檢測(cè)器。這樣可以在640×512點(diǎn)的分辨率下實(shí)現(xiàn)高達(dá)1kHz的幀速率。在-20至100°C的溫度范圍內(nèi)(對(duì)于研究很有趣)，精度為1°C。攝像機(jī)在7.5至12μm的光譜范圍內(nèi)運(yùn)行，并且對(duì)GOBO照明的輻射不敏感。在測(cè)量期間，所有三個(gè)攝像機(jī)同時(shí)拍攝照片，從而單色攝像機(jī)的幀速率是LWIR幀速率的倍數(shù)。隨后，從黑白攝像機(jī)的十幅圖像中計(jì)算出3D圖像。將熱成像圖像疊加在重建的3D數(shù)據(jù)上，并使用雙線性插值方法將溫度值分配給空間坐標(biāo)。對(duì)于系統(tǒng)的幾何校準(zhǔn)，使用了一塊專用板，該板在可見光和LWIR范圍內(nèi)均可檢測(cè)到。圖1顯示了安全氣囊展開期間的溫度變化。該系統(tǒng)從3m的距離記錄了大約半秒鐘的過(guò)程。橫向空間分辨率對(duì)應(yīng)于2mm(0.2Mpx)，像場(chǎng)為1m2。當(dāng)3D幀率為5kHz時(shí)，LWIR攝像機(jī)記錄為1,000fps。在測(cè)量期結(jié)束時(shí)，安全氣囊已局部加熱至60°C。根據(jù)純3D數(shù)據(jù)，還可以計(jì)算空間分辨速度。圖2顯示了安全氣囊在最初20ms內(nèi)如何以超過(guò)50m / s的速度展開。總體而言，快速熱成像和高速3D測(cè)量相結(jié)合可提供比傳統(tǒng)2D熱成像更多的信息。因此，新相機(jī)技術(shù)的應(yīng)用是多種多樣的。該傳感器適用于例如研究機(jī)械變形，車輛碰撞測(cè)試或引爆裝置爆炸等場(chǎng)合。

總結(jié)

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