DIY lämpökamera

[fotom]

Päivää, lajitoverit

Periaatteessa meillä kaikilla on jo lämpökamera, mutta emme vain osaa käyttää sitä. Valkotasapainohan määritellään mustan rautakappaleen säteilemällä valolla kun kappaletta lämmitetään tiettyyn kelvineinä ilmoitettuun lämpötilaan. Nyt tämän tiedon valossa onkin teoriassa mahdollista ottaa kuva kuumasta rautakappaleesta ja lukea ko. kuvasta minkä värisenä kappale hehkuu. Ongelmana tässä on, etten vain osaa. Muutama asia pitäisi selvittää ja nyt kysyisinkin neuvoa:

- Millä värilämpötilalla kuvaus tulisi suorittaa?
- Miten muuntaa rbg -arvo kelvineiksi?

Periaatteessa ongelma on melko triviaali, riittäisi vain muutama kalibrointikuva jonka jälkeen voisi tehdä kaavion mistä asia selviäisi. Tätä varten vain pitäisi saada mitattua luotettavasti kappaleiden lämpötilat ja se onkin ainakin omassa tapauksessani hieman ongelmallista. Temppu kuitenkin vaikuttaa melko simppeliltä, joten olen aika varma että tämä olisi jo keksitty juttu ja testattukin.

Mahdollisena pulmana voi tulla kameroiden omat kennon päällä makaavat ir-suotimet sillä kuuma kappale lähettää valoa voimakkaasti ir-alueella ja näin ollen sotkee mittausta. Kamerakohtaisella (/mallikohtaisella) kalibroinnilla asiasta pitäisi selvitä.

Mitä mieltä raati on, olenko tällä(kin) kertaa täysin hukassa ja hakoteillä ajatusten suhteen?

[adapteri]

Aloitapa asiaan tutustuminen vaikka tuosta:
http://www.teknofokus.fi/Foto/NikonD100 ... akohde.htm

[fotom]

Aloitapa asiaan tutustuminen vaikka tuosta:
http://www.teknofokus.fi/Foto/NikonD100 ... akohde.htm

Tuttu sivu, mutta asia tyystin eri. Kuvan kolvi teknofokuksella ei hehku käytännössä lainkaan muutoin kuin IR-alueella. Se, mitä tässä haen takaa, koskee kappaleita joiden lämpö on lähempänä tonnia kuin viittäsataa.

[adapteri]

No sitten: jos otat valkotasapainoasetuksella 1000Kelviniä, 1000 astetta kuumana hehkuvan pitäisi olla valkoinen. Jos se menee sinisen puolelle, se on enemmän kuin valkotasapainon kelvin-arvo.

[fotom]

No sitten: jos otat valkotasapainoasetuksella 1000Kelviniä, 1000 astetta kuumana hehkuvan pitäisi olla valkoinen. Jos se menee sinisen puolelle, se on enemmän kuin valkotasapainon kelvin-arvo.

Näinhän sen on pakko olla. Edellyttäen ettei kameran kennon IR-suodin laske liiaksi IR-valoa läpi ja muuta tulosta.

[olli R]

Valkotasapainohan määritellään mustan rautakappaleen säteilemällä valolla kun kappaletta lämmitetään tiettyyn kelvineinä ilmoitettuun lämpötilaan. Nyt tämän tiedon valossa onkin teoriassa mahdollista ottaa kuva kuumasta rautakappaleesta ja lukea ko. kuvasta minkä värisenä kappale hehkuu.

Lähinnä ongelmaksi tulee varmaan tarkkuus. Metallien hehkumiset alkavat näkyvästi tapahtua siinä 2000-2700 kelvinin välillä (siitä ylöspäin alkaa kiehua). Kameran skaala on aika lailla isompi. Ja arvaisin, että kamera ei omassa valkotasapainon asetuksessaan laske asiaa Planckin lailla, vaan siellä on vaan joku karkeahko taulukko, josta arvot interpoloidaan.

Ja jos tarkkoja ollaan, niin tuo hehkuvan kappaleen väri ei ole siis mikään yksittäinen taajuus (= väri), vaan melkoisen laaja jakauma läpi koko näkyvän valon, IR:n ja UV:n. Se vain painottuu eri lailla eri lämpötiloilla.

Tuo ehdottamasi mittaaminen ja sen avulla mitta-asteikon luonti lienee kuitenkin melkein ainoa järkevä tapa. Todennäköisesti jokainen kamerakennomalli käyttäytyy hiukan eri tavoin. Värejä kun ei mitata suoraan mitenkään absoluuttisesti vaan noiden Bayer-matriisin RGB-suodattimien avulla.

[hkm]

Periaatteessa kuuman kappaleen lämpötilan voi määrittää mittaamalla säteilytehon suhdetta kahdella eri aallonpituudella, jonka jälkeen lämpötilan saa Planckin lain avulla lasketuksi.

Kameraa käytettäessä ongelmaksi tulee värikanavien läpäisykaistojen leveys ja infrapunasäteily. Kameran kennon edessä olevat RGB-suodattimet päästävät kaikki lävitse jossain määrin infrapunaista säteilyä. Kysyjän tapauksessa, siellä tuhannen asteen (Celsius) tienoilla kappaleen säteilyn maksimiteho on kahden mikronin pidemmällä puolella.

Helpoimmin kameran voisi kalibroida kuvaamalla esim. hyvin kapeakaistaisen punaisen ja sinisen suodattimen läpi. Sellaisen kappalehinta kamerakäyttöön sopivassa koossa on luokkaa 300 euroa. Tällöin kalibrointi olisi tehtävissä vähäisimmällä vaivalla.

Kyllä kamerallakin kuvaamalla on eri värikanavien antamien arvojen ja lämpötilan välillä riippuvuussuhde, joka on jollakin tarkkuudella selvitettävissä. Tällöin luotettavan vastaavuuden selvittäminen onnistuu kuvaamalla kalibrointikuvia halutun lämpötilan ympäristössä. Käytännössä se edellyttää jonkun luotettavan mittausmenetelmän käyttöä kalibrointipisteiden kuvaamisen yhteydessä. Joitakin kalibrointipisteitä voi saada kuvaamalla sulamishetkellä metalleja, joiden sulamislämpötila tunnetaan. Tuhannen asteen lähistöllä (Celsius) ainakin hopea ja kupari olisivat käyttökelpoisia.

Tuhannen asteen nurkilla hehkuvasta kohteesta siniseen kanavaan ei juuri tule bittejä punaisen kanavan jo kyllästyessä. Tällöin on järkevää vaimentaa pitkiä aallonpituuksia käyttämällä objektiivin edessä sinivihreää suodatinta, jolloin kanavien balanssi saadaan paremmaksi.

Kuvien käsittely on järkevintä tehdä RAW-formaatin kuvista, jolloin kameran ihmeelliset jpg-algoritmit eivät pääse tekemään tuhoa.

Oma lisän asiaan tuo myös säteilevän kohteen emissiokerroin.

Varsin tarkan infrapunamittarin näille lämpötiloille saa noin 300 euron hintaan, mutta se ei sitten ole itse tehty.

Hannu Määttänen / Teknofokus

[rontti]

Kameran valkotasapaoinoasteikko ei taida ulottua niin alas, yleensä se kai alkaa jostain 2500-3000 kohdilta, tietysti kamerasta riippuen.

Muutoin väri selviäisi helposti: ota raw-kuva, ja klikkaa konvertterissa sillä harmaatasapainopipetillä k.o. kohtaa. Kelvinluku ilmaantuu konvertterin ruutuun.