Metodyki pomiarów radiometrycznych
Krótki wstęp o termowizji w diagnostyce
Termowizja, czyli obrazowanie w podczerwieni, jest powszechnie stosowana w diagnostyce medycznej i weterynaryjnej do oceny stanu zdrowia. Technologia ta umożliwia bezkontaktowe pomiary temperatury powierzchni ciała, co jest szczególnie przydatne w wykrywaniu stanów zapalnych, infekcji oraz innych anomalii termicznych. W diagnostyce weterynaryjnej, termowizja jest używana do monitorowania zdrowia wymion krów, co pozwala na wczesne wykrywanie mastitis, jednego z najczęstszych schorzeń w hodowli bydła mlecznego .
Opis aparatury pomiarowej
Aparatura pomiarowa w projekcie TherMobEye została zaprojektowana z myślą o maksymalizacji precyzji i efektywności zbierania danych. Główne komponenty to:
- Kamera termowizyjna: Zamontowana na statywie i skierowana ku górze, co umożliwia rejestrowanie obrazu termowizyjnego od spodu wymienia.
- Ciało referencyjne: Umieszczone na przedłużeniu statywu, w taki sposób, aby kamera mogła jednocześnie uchwycić jego obszar podczas pomiaru bez zasłaniania wymienia.
- Smartfon z aplikacją pomiarową: Połączony z kamerą termowizyjną. Aplikacja wyposażona w akcelerometr pomaga ustalić właściwe położenie aparatu na podstawie danych z akcelerometru, zapewniając optymalny kąt i stabilność podczas pomiaru.
Proces pomiaru za pomocą trybu badawczego aplikacji
Proces pomiaru za pomocą trybu badawczego w aplikacji TherMobEye jest zoptymalizowany w celu skrócenia czasu pomiaru z około 10 do około 5 sekund. Tryb badawczy pozwala na szybkie i dokładne wykonanie pomiaru, co jest kluczowe w warunkach dynamicznych, takich jak stado krów.
- Przygotowanie aparatu: Montaż kamery termowizyjnej i ciała referencyjnego na statywie.
- Kalibracja: Używając akcelerometru, aplikacja pomaga ustawić aparat w optymalnej pozycji.
- Wykonanie pomiaru: Szybkie wykonanie pomiaru w trybie badawczym, który minimalizuje wpływ ruchu zwierzęcia.
Zebranie informacji o warunkach środowiska
Podczas pomiarów zbierane są dodatkowe informacje o warunkach środowiskowych:
- Pomiar temperatury otoczenia: Wykonywany za pomocą termometru.
- Pomiar temperatury ciała referencyjnego (blackbody): Wykonywany za pomocą pirometru.
- Rejestracja dodatkowych informacji: Informacje o warunkach, takich jak:
- A: Wymię zmierzone przed udojem.
- B: Wymię zmierzone po udoju.
- W: Wymię umyte wodą.
- M: Sutki pokryte środkiem dezynfekującym.
Import danych pomiarowych
Dane pomiarowe są zapisywane w formacie .ndjson, co pozwala na łatwe zarządzanie dużymi zbiorami danych. Pliki .ndjson zawierają macierze danych radiometrycznych oraz zapisane requesty pomiarów, które są następnie zbiorczo importowane do systemu. Dzięki pobieraniu tylko jednej linii (klatki) z pliku .ndjson, oszczędzamy znaczną ilość miejsca na dysku.
Odtworzenie zdjęć termowizyjnych
Proces odtwarzania zdjęć termowizyjnych z danych radiometrycznych obejmuje:
- Odczyt macierzy danych radiometrycznych: Import danych z plików .ndjson.
- Nałożenie mapy kolorów: Przekształcenie danych radiometrycznych w obraz termowizyjny za pomocą odpowiedniej mapy kolorów w języku Python.
Poprawa jakości zdjęć termowizyjnych
Aby poprawić jakość zdjęć termowizyjnych, stosujemy filtr bilateralny. Jest to nieliniowy, nieiteracyjny filtr wygładzający, który redukuje szumy jednocześnie zachowując krawędzie. Filtr ten jest szczególnie przydatny w obrazach termowizyjnych, gdzie ważne jest zachowanie detali strukturalnych. Filtr bilateralny działa poprzez uśrednianie pikseli z ich sąsiadami, biorąc pod uwagę zarówno ich przestrzenną bliskość, jak i różnice intensywności kolorów.
