Abstract
Thermal imaging has become a valuable method for quality control, damage detection and the identification of energy losses. As in every other method, the resolution is crucial for the outcome of analyses and experiments. State of the art thermography cameras have sensors with 1024 \(\times \) 768 pixels, which can record thermal images up to 3.1 megapixels via sensor motion and interpolation. Being mobile devices, these cameras cost several ten thousand euros. In this article, we use a comparably cheap 640 \(\times \) 512 pixel thermography camera for stationary applications, in combination with a panorama head, to create geometrically corrected thermal images of around 50 megapixels with full radiometric information. The panorama head is an optical pivotal point adapter, which can rotate a mounted camera to previously defined angular positions and record images automatically. These single images get geometrically corrected and combined to a whole picture. The technique presented in this article can be applied to almost every thermography camera and is therefore flexible in respect to particular applications or experimental questions. With a novel method of data treatment, the complete radiometric information can be maintained, allowing for a better analysis and processing in thermographic software. With this technique, even full 360\(^\circ \) \(\times \) 180\(^\circ \) thermal image panoramas are possible, which can be used for the inventory of buildings. Due to the geometric calibration, these pictures can be combined with dimensionally stable measurements such as e.g. 3D point clouds from laser scanning.
Zusammenfassung
Geometrisch korrigierte 50 Megapixel Thermalbilder mit vollständiger radiometrischer Information. Die Thermografie hat sich zu einer wertvollen Methode bei der Qualitätskontrolle, der Schadensanalyse sowie der Auffindung von Energieverlusten entwickelt. Wie in jedem anderen Verfahren ist auch hier die Auflösung ausschlaggebend für den Ausgang von Analysen und Experimenten. Aktuell sind in Thermografiekameras Sensoren mit 1.024 \(\times \) 768 Pixeln verbaut, wodurch, mittels Verschiebung des Sensors und Interpolation, Aufnahmen bis 3,1 Megapixel möglich sind. Als mobile Geräte kosten diese Kameras bereits mehrere zehntausend Euro. In diesem Beitrag nutzen wir eine vergleichsweise günstige Thermografiekamera mit 640 \(\times \) 512 Pixeln für stationäre Anwendungen, in Kombination mit einem Panoramakopf, um geometrisch korrigierte Thermografieaufnahmen mit einer Auflösung von ca. 50 Megapixeln, sowie vollständiger radiometrischer Information, anzufertigen. Bei dem Panoramakopf handelt es sich um einen Nodalpunktadapter, der eine darauf befestigte Kamera um zuvor festgelegte Winkelpositionen rotiert und automatisch Bilder aufnimmt. Diese Einzelbilder werden geometrisch korrigiert und zu einem Gesamtbild zusammengesetzt. Die hier vorgestellte Methode ist mit nahezu jeder Thermografiekamera realisierbar, weshalb sie in Bezug auf bestimmte Anwendungsbereiche oder experimentelle Fragestellungen flexibel ist. Mit einer neuartigen Methode der Datenverarbeitung bleibt die komplette Radiometrie erhalten, was eine genauere Analyse und Auswertung mittels spezieller Thermografiesoftware erlaubt. Mit der hier vorgestellten Methode sind sogar komplette 360\(^\circ \) \(\times \) 180\(^\circ \) Thermografiepanoramen möglich, was zur Inventarisierung von Gebäuden genutzt werden kann. Durch die geometrische Kalibrierung können die Aufnahmen mit maßhaltigen Datensätzen, wie z.B. 3D-Punktwolken von Laserscannern, kombiniert werden.
Notes
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Acknowledgements
We thank the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF grant number 03FH021PX5) and the German Federal Ministry of Economic Affairs and Energy (BMWi grant number ZF4662502JA9) for their support. Thanks to the Dr. Clauß GmbH (CLAUSS) for the help with the software adaption and the development of the calibration routine. Thanks to Robert Halbritter and the TOPA GmbH for lending us the thermography cameras and helping us with the infrastructure. Many thanks to our cooperation partners (EiiF, KAEFER Isoliertechnik GmbH & Co. KG, Hertel B.V., VIB, Knauf Insulation GmbH, G+H Isolierung GmbH, Arnold Group GmbH, GWK Kuhlmann GmbH and Bilfinger OKI Isoliertechnik GmbH) for their support and feedback. Thanks to all employees from the mechanical engineering department, surveying and the geo group.
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Fiedler, S., Clauß, R. & Knoblach, S. Geometrically Corrected 50 Megapixel Thermal Imaging with Full Radiometric Information. PFG 88, 509–518 (2020). https://doi.org/10.1007/s41064-020-00126-9
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