Digitální zpracování a analýza obrazu teplotního pole s využitím Fourierovy transformace

Jan Krňávek

Doctoral thesis

Digital Image Processing and Analysis of Thermal Fields using Fourier Transform

Abstract:

V prumyslové praxi, kde probíhá návrh, konstrukce a overování prototypu nových výrobku, hrají stále významnejší roli metody založené na numerickém modelování. Tento trend lze pochopit predevším s ohledem na financní prostredky, které je nutné vynaložit pro výrobu a otestování prototypu v reálných, nebo realite blízkých podmínkách. Mnohem levnejší a casove úspornejší je vytvorení matematického modelu dané soucásti a jeho podrobení matematickým simulacím. Zásadní pro dosažení výsledku, korespondujících s prijatelnou presností s realitou, je dokonalá znalost všech pocátecních a okrajových podmínek simulace. Toto „nastavení“ modelu nelze v drtivé vetšine prípadu provést explicitne, ale pro dosažení shody s realitou je treba postupne parametry modelu zpresnovat merením. Tato práce se zabývá verifikací paralelního fyzikálního - matematického modelování a je zamerena na vyhodnocení výsledku s využitím metod digitálního zpracování obrazu. V disertacní práci jsou nejprve shrnuty a vyhodnoceny obecné trendy hlavních nízko-úrovnových (low-level) algoritmu digitálního zpracování obrazu aplikovaných na obrázek teplotního pole, pricemž je kladen duraz predevším na prístupy využívající Fourierovu transformaci. Objektivní výkonnost algoritmu je sledována zavedenou metrikou. Následne jsou predstaveny provedené fyzikální a numerické experimenty a metodika navržená pro vyhodnocení získaných výsledku. V záveru práce jsou shrnuty výsledky provedených experimentu a také smer dalšího možného rozvoje této práce.

Abstract:

In the industrial practice, where construction and validation of prototypes of new products research is being conducted, plays an increasingly important role methods based on numerical modeling. This trend can be understood primarily with regard to funding, which must be made for the production and testing of the prototype in real terms, or conditions close to reality. Much cheaper and more time efficient is development of mathematical model of the part and its subjugation to mathematical simulations. Essential for achieving results, corresponding with acceptable accuracy with reality, is an entire knowledge of all initial and boundary conditions of the simulation. This "adjustment" of model can’t be made explicit in most cases. To achieve conformity with reality, it’s necessary to gradually refine the model parameters with measurement. This thesis deals with the verification of parallel physical - mathematical modeling and focuses on the evaluation of the results using the methods of digital image processing. The dissertation are at first summarized and evaluated general trends of the main low-level digital image processing algorithms applied to image of the temperature field, with an emphasis is placed on approaches using Fourier transform. Performance of algorithms is monitored by established objective metric. Subsequently, there are introduced the numerical experiments and methods designed for evaluation of obtained results. In conclusion are summarized results of the experiments and also the direction of possible further development of this work.

Keywords

Zpracování obrazu, teplotní pole, Fourierova transformace, numerický model, infracervená kamera. v

Keywords

Digital Image Processing, thermal field, Fourier transform, numerical simulation, infrared camera.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 9. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 16. 6. 2014
• Supervisor: Pavel Nevřiva
• Reader: Zora Jančíková, Petr Čermák, Alena Lukasová

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Doctoral programme / field:
Elektrotechnika / Technická kybernetika