يستخدم الاستقطاب في العديد من المجالات ، وأشهرها فصل أزواج الاستريو في الأفلام ثلاثية الأبعاد لبعض التلفزيونات ودور السينما ، وهذا هو الاستقطاب الدائري. عند التصوير ، يتم استخدام المرشحات المستقطبة للتخلص من الوهج الزائف بسبب التأثير عندما يصبح الضوء مستقطبًا بواسطة الانعكاس. ولكن لا توجد معلومات تقريبًا حول استقطاب الفوتونات التي نصدرها والأشياء من حولنا. على الإنترنت ، لن تجد عمليا معلومات وأمثلة عن شكل الإشعاع المستقطب الحقيقي للكائنات.
بدأ كل شيء بحقيقة أننا طورنا وحدة تصوير حراري حساسة للغاية VLM640 ، والتي كانت حساسيتها لا تزيد عن 20 ميكرومتر في نطاق 8-12 ميكرومتر ، وهو أمر جيد جدًا للكاميرات البوليمرية غير المبردة. التفت إلينا شركة تصنيع المستشعرات واقترحت عينة هندسية من لوحة تجريبية من كاشفات البولوميت مع مرشحات استقطاب مدمجة. لقد كان أمرًا مشرفًا للغاية بالنسبة لنا ، ولكن في نفس الوقت لم يكن هناك فهم لما يجب أن نحصل عليه في النهاية. إن التكنولوجيا والفكرة نفسها لرؤية استقطابنا الخاص للفوتونات الكمية الكمية للأجسام التي تحيط بنا هي جديدة تمامًا ، ولم تكن لدينا خبرة في معالجة مثل هذه المعلومات.
في هذه المقالة سنحاول أن نظهر لك الاستقطاب في نطاق التصوير الحراري ، وهذه هي المقالة الأولى والوحيدة حول هذا الموضوع في RuNet (على الأقل لم نتمكن من العثور على أي شيء مماثل حتى الآن).
لذا ، دعنا نبدأ ...
كانت تحت تصرفنا الإلكترونيات الخاصة بالتصوير الحراري VLM640 الذي تم تطويره سابقًا ، والذي جعل من الممكن توفير حساسية لمستشعر قياس البولومر أفضل من 20 ميكرومتر ، ومستشعر الاستقطاب الذي تنتجه الشركة المصنعة. يكمن تفرد هذا الأخير في حقيقة أنه في مجموعة من أربعة بكسل يتم تطبيق المستقطب على كل بكسل (كيف يتم تطبيقه؟ لا تحاول حتى أن تطلب منا ، لم تستطع الشركة المصنعة إخراجه). يختلف استقطاب كل مرشح بمقدار 45 درجة. المجموع لدينا زوايا الاستقطاب: 0-180 ، 45-225 ، 90-270 ، 135-315 درجة.
إن معالجة مصفوفة بيانات من المستشعر ليست مهمة تافهة تمامًا. إذا قمنا في البداية بحلها "وجهاً لوجه" ، فإن الإصدار الأخير من المعالجة يكون أكثر تشابهًا مع خوارزمية debyerization ، عندما تشارك أكثر من أربع وحدات بكسل مجاورة في معالجة كل بكسل. ولكن ، لسوء الحظ ، تجدر الإشارة إلى أنه في حين أن سطوع (درجة حرارة) الصورة الناتجة لها دقة 640 × 512 عنصرًا ، فإن زوايا الاستقطاب لا تزال أسوأ مرتين.
يحتوي الفيديو الناتج على ثلاث صور (من اليسار إلى اليمين): فيديو من تصوير حراري تقليدي ، وزوايا استقطاب معاد تكوينها ، وصورة معقدة ، حيث يكون السطوع إشعاعًا حراريًا واللون هو زاوية الاستقطاب.
في الواقع ، من الأفضل رؤية النتيجة مرة واحدة بدلاً من قراءتها مائة مرة ، لذلك قمنا بتسجيل مقاطع فيديو إرشادية خصيصًا للمقال.
المصباح الكهربائيالمصباح الزجاجي هو كائن ممتاز لإثبات استقطابه الخاص. الزجاج معتم في نطاق 8-12 ميكرون ويشع الحرارة بشكل مثالي ، والذي يتم استقطابه وفقًا للزاوية التي ينبعث منها.
الظليوضح مقطع فيديو بسقف بلاستيكي كيف يسمح لك الاستقطاب بعرض البنية السطحية لجسم ما. إذا كانت هناك عيوب على سطح جسم أملس ، فيمكن اكتشافها بسبب عيب الاستقطاب.
حاوية معدنية مطليةتنبعث الأجسام المسطحة بكل بساطة ، ولكن كل وجه بزاوية مختلفة من الاستقطاب. في النطاق المرئي أو نطاق التصوير الحراري ، لا يمكن قول إطار واحد عن زاوية الوجه. بالنظر إلى استقطاب الإشعاع ، يصبح هذا ممكنًا.
صفيحة معدنيةالصفيحة المعدنية النقية هي شيء معقد ، ولا تريد أن تشع ، ولكنها تحاول أن تعكس الحرارة من الأجسام الأخرى. يتم رسم مربع في المركز بعلامة ، يشع هذا الجزء (البلاستيك) أفضل قليلاً.
جليد في كأسيبدو الجليد مثيرًا للاهتمام. بشكل عام ، يؤكد الاستقطاب على العيوب السطحية ، حتى الصغيرة منها. هناك شك في أن الاستقطاب يمكن أن يساعد في تحديد الشقوق في الجليد. لكنه لا يزال في الخريف فقط ، في حين أنه ليس باردًا جدًا ، لا يوجد جليد ، ولا يمكننا التحقق من الافتراض عمليًا =).
وإطار منفصل لصورة حقيقية من الشارع.
UAZفقرة صغيرة في شكل شكر لمبرمجتنا.في البداية ، قمنا بتسجيل الفيديو ومعالجته في matlab. تطلب هذا "العرض" الرياضي الكثير من الوقت ولم يسمح بتقييم الفيديو في الوقت الفعلي. سمحت لنا محاولة نقل المعالجة في الوقت الفعلي إلى جهاز كمبيوتر بالحصول على تردد عرض يبلغ 4 إطارات في الثانية ، وعند إضافة مرشح بعد إلى المعالجة ، انخفض معدل الإطار إلى إطار في الثانية. السبيل الوحيد للخروج هو نقل المعالجة في دايركت إلى التظليل ، لا يمكن القول أن كل شيء سار بسلاسة ، ولكن بالنسبة لنا لا يزال من المدهش أن بطاقة الفيديو المدمجة تقبل وتعالج 50 إطارًا في الثانية. ايليا - عمال الحديد يحترمونك =)
ملاحظة: إذا أخبرني شخص من مجتمع الهرب ذو السمعة الطيبة ما إذا كان من الممكن (وكيف) استعادة الفيديو من جهاز تظليل لحفظه في avi - سنكون ممتنين للغاية. "
النتائج والاستنتاجات:
تمكنا من إظهار اللحظات الساطعة لاستخدام تسجيل الإشعاع من الأجسام في نطاق 8-12 ميكرومتر. ولكن نظرًا لأننا مطورون للمعدات الإلكترونية ، ولسنا أطباء في مجال القياس الضوئي أو البصريات ، فمن الصعب علينا تقييم إمكانيات استخدام هذه الخاصية المادية والجهاز.
بينما يمكننا أن نقول أن الاستقطاب يسمح لنا بالحديث عن سطح الجسم.
هناك افتراضات (بناءً على نتائج الاتصال مع الشركة المصنعة للكاشف والزملاء في المعارض والمعلومات النادرة جدًا على الإنترنت) بأن تأثير تقييم استقطاب انبعاث الأشياء وعكسها يمكن استخدامه في المجالات التالية:
- الفرق بين الإشعاع الداخلي والانعكاس (على سبيل المثال ، آلة دافئة من وهج الشمس في بركة أو من الرمل / الحجر)
- البحث عن كائنات مقنعة
- ابحث عن بقع الزيت على سطح الماء
- بحث عيب
- إزالة هندسة الكائن ثلاثي الأبعاد
- الكشف عن جسم دافئ (شخص يغرق) على سطح الماء ، بفصل وهج الشمس عن إشعاع الجسم.
هل من الممكن زيادة الحساسية؟ نعم ، من الممكن ، ولكن لهذا من الضروري تثبيت درجة حرارة الغرفة (لتضييق درجة حرارة التشغيل) وإجراء معايرات إضافية ، لم نقم بذلك بعد ، ولكن هناك مثل هذا الاحتمال.
ربما بعد قراءة المقال سيكون لديك فكرة أنه سيكون من المثير للاهتمام التصوير - اكتب في التعليقات وناقش وحاول التنفيذ.
نأمل أن تكون هذه المقالة مثيرة للاهتمام ، وقد تمكنا من إخبار وإظهار شيء جديد لم نواجهه من قبل. أود أن أشكر أليكسي ، الذي طور الجهاز الرياضي لمعالجة الصور وأعد الفيديو ، إيليا ، الذي حول كل المعالجة تقريبًا إلى تظليل ، إلى فريق NPK Photonika لإتاحة الفرصة للعمل مع كاشف فريد ، ولكن "رؤية غير مرئية" على الأقل مثيرة للاهتمام و مثير.