Die Lösung: Superframing
Superframing bedeutet, dass eine Reihe von bis zu vier Infrarotbildern (Teilbildern) der Szenerie bei zunehmend kürzeren Integrationszeiten in sehr schneller Folge aufgenommen und dann dieser Zyklus wiederholt wird. Die Teilbilder jedes Zyklus fließen in einen einzelnen Super-frame ein, der die optimal ausgesteuerten Bereiche der bis zu vier Teilbilder kombiniert, die unterschiedliche Integrationszeiten haben. Dieser Vorgang wird ‚collapsing’´ (Zusammenlegen) genannt. Daher ist das vom collapsing-Algorithmus erzeugte Superframe-Bild sehr kontrastreich und umfasst gleichzeitig einen besonders großen Temperaturmessbereich. Der Algorithmus ist im Grunde genommen sehr einfach: Wenn ein Pixel im ersten Teilbild gesättigt ist, wählt der Algorithmus das entsprechende Pixel aus dem nächsten Teilbild. Ist dieses Pixel zufriedenstellend, stoppt der Algorithmus. Wenn nicht, prüft er das entsprechende Pixel im nächsten Teilbild auf seine Eignung und so weiter. Alle Pixelwerte werden für das endgültige Super-frame-Bild in Temperatur- oder Strahlungseinheiten konvertiert. Die Bilder 1 bis 3 zeigen die Superframing-Technik auf Basis zweier Infrarotbilder eines Beechcraft King Air Zweipropellerflugzeugs, die mit 2ms und mit 30µs aufgenommen wurden. Diese Bilder wurden mit einer Infrarotkamera der SC7000-Serie aufgenommen, einem MWIR-Kamerasystem, das bis zu 100fps im Vollbildformat von 640×512 Pixeln erfasst. Die beiden Infrarotbilder wurden mit ultrakurzem Abstand in einem rollierenden Verfahren hintereinander aufgenommen, daher ändert sich die Szenerie nicht wesentlich und die Drehung des Propellers ist kaum wahrnehmbar. Das mit 2ms Integrationszeit aufgenommene Infrarotbild bietet einen hervorragenden Kontrast für fast jeden Bereich der Szenerie, mit Ausnahme der Abgasanlage des Flugzeugs, die zum Teil so heiß ist, dass dieser Bildteil gesättigt bzw. übersteuert ist (Bild 2). Im Gegensatz dazu zeigt das mit 30µs aufgenommene Bild die Abgasanlage sehr deutlich ohne Sättigung, aber der Rest der Szenerie ist zu kalt, um bei dieser Integrationszeit gut dargestellt werden zu können (Bild 3). Durch die Kombination der beiden Infrarotbilder mit dem entsprechenden Algorithmus erhält man ein optimiertes Infrarotbild, das kontrastreich ist und gleichzeitig einen großen Temperaturmessbereich abdeckt (Bild 1).
Welche Voraussetzungen sind notwendig?
Einige technologische Voraussetzungen,
die glücklicherweise auf dem kommerziellen Markt angekommen sind, müssen
für die Anwendung des Superframing erfüllt sein. Eine ist die Verfügbarkeit von Infrarotkameras mit großen Arrays wie 640×512 oder 1344×784 Pixeln, die schnelle Bildwiederholfrequenzen zur Verfügung stellen, die für die Generierung von Superframes erforderlich sind. Eine weitere Voraussetzung ist die Verfügbarkeit von Computern, die die gigantischen
Datenmengen verarbeiten können, die beim Betrieb mit hohen Bildwiederholfrequenzen mit derartigen Infrarotkameras entstehen. Die Technologie wurde bereits in die F&E-Lösungen der SC-Serie implementiert, dank schneller Schnittstellen wie Camera Link oder CXP (CoaxPress).
