Читать книгу Thermografie - Eric Rahne - Страница 48

Auch über die Objektfläche betrachtet erfolgt eine „Abtastung” - noch dazu zweidimensional. Egal, ob es um auf Matrixsensoren (FPA-Sensor = FocalPlaneArray-Sensor) oder auf dem Scannerprinzip basierende Thermokameras geht, bei allen wird die Strahlung von der Oberfläche des zu messenden Objekts in diskreten Teilflächen entsprechend der geometrischen Form des jeweiligen Einzeldetektors erfasst. Der Erfassung der jeweiligen Strahlungsdurchschnittswerte für die so definierten Teilflächen folgt die Verarbeitung derselben nach den bereits behandelten Regeln und Schritten. (Es ist wichtig hier zu betonen, dass die Sensoren - unabhängig von ihrer Theorie und ihrem Design - nur ein Signal abgeben können, das proportional zur durchschnittlichen Strahlung ist, der sie ausgesetzt sind. Es gibt absolut keine Möglichkeit, die minimalen oder maximalen Werte innerhalb eines Einzeldetektors „auszulesen”. Die Auswirkungen dieses Umstandes werden im Kapitel 3.2.10.2. „Geometrische Auflösung thermografischer Systeme” ausführlich diskutiert.)

Die Signalverarbeitung in einer Thermokamera besteht also - die Abläufe der beiden vorherigen Unterkapitel mit einschließend - aus mehreren Schritten. Sie beginnt mit der „zweidimensionalen” flächigen und zusätzlich noch zeitlich diskreten Erfassung der Strahlungsintensität der Objektoberfläche, setzt sich dann mit der pixelweisen Quantisierung fort und wird durch die Umrechnung der numerischen Strahlungsintensitätswerte in Temperaturwerte messtechnisch beendet. Anschließend erfolgt noch die Umwandlung der numerischen Temperaturwerte in Farbkode zwecks „visueller” (graphischer) Darstellung dieser Daten.

Die Schritte der Signalverarbeitung in einer Thermokamera sind in der folgenden Grafik selbsterklärend und anschaulich für die Erfassung eines einzelnen Thermogrammes (also für nur einen einzigen diskreten Zeitpunkt) zusammengefasst:

Abb. 80: Rasterung, Quantisierung, Werteberechnung und visuelle Darstellung für einen diskreten Zeitpunkt

Somit kann der Prozess zweimal mit schwerwiegendem Informationsverlust einhergehen, wenn das thermografische System nicht die geeignete Auflösung besitzt. Zuerst bei der geometrischen Aufteilung der zweidimensionalen Fläche (mit unendlicher Auflösung) auf diskrete Pixel (damit auf endliche Auflösung), dann bei der Quantisierung der Signalpegel (endliche Pegelauflösung) jedes einzelnen Pixels. Anhand obiger Darstellung ist auch erkennbar, dass die visuelle Farbdarstellung von mathematisch verarbeiteten Daten aus einem Zahlenfeld keinen Informationsverlust verursacht, wenn eine „Farbskala” verwendet wird, welche ein klare (und eindeutige) Zuordnung von Farbkode für jeden Signalpegel enthält. Eine sorgfältige Wahl der Farbkodierung beeinflusst lediglich den Kontrast, der von unseren Augen wahrgenommen werden kann (und damit die Erkennbarkeit des Thermogrammes). Die Graustufenanzeige liegt natürlich näher am physikalischen Inhalt der Daten, gut gewählte Farbskalen können jedoch an das physiologische Wärmegefühle des Betrachters appellieren. (Beispiel: warmes Wasser = rote Kennzeichnung, kaltes Wasser = blaue Farbmarkierung). Somit können auch ungeschulte Betrachter leichter ein Thermogramm auf dessen Temperaturwerte hin interpretieren.

* Hinweis: Die Aufzählung enthält nicht alle vorkommenden Abbildungsfehler.