W artykule przedstawiono sposób modelowania sygnału pochodzącego od kamery termowizyjnej, pozwalający na wykonanie analizy porównawczej algorytmów wyznaczania tak zwanego przepływu optycznego. Sposób modelowania powstał na potrzeby rozwoju czujnika inercyjnego, wyznaczającego przesunięcie pojazdu na podstawie analizy obrazu z kamery termowizyjnej. W ramach prac rozwojowych niezbędne okazało się dokonanie wyboru rodzaju algorytmu wyznaczania przepływu optycznego oraz optymalizację parametrów algorytmu. Syntetyczny model sygnału pozwolił na szybkie prototypownie algorytmów i automatyczną optymalizację jego parametrów. W artykule przedstawiono przykładowe wyniki porównania efektywności algorytmów SAD oraz Farnebäcka w kontekście zastosowania dla obrazów termowizyjnych.
EN
The article presents a method of modeling the signal coming from a thermal imaging camera that allows to perform a comparative analysis of algorithms for determining the so-called optical-flow. The modeling method was created for the development of an inertial sensor determining the displacement of the vehicle based on the analysis of the image from a thermal imaging camera. As part of the development work, it was necessary to select the type of optical flow algorithm and optimize its parameters. The synthetic signal model allowed for quick prototyping and automatic optimization of its parameters. The article presents exemplary results of comparing the efficiency of SAD and Farnebäck algorithms in the context of application for thermal imaging.
Pomiar i monitorowanie parametrów fizjologicznych człowieka odgrywają ważną rolę w wielu zastosowaniach takich jak opieka zdrowotna, trening sportowy oraz zapobieganie rozprzestrzenianiu chorób. Dynamiczne zmiany parametrów fizjologicznych mogą ujawnić nie tylko zmiany stanu fizjologicznego i funkcji pacjenta, a także posłużyć do oceny stanu aktywności człowieka, jego wydolności oraz zmęczenia. Do najważniejszych parametrów fizjologicznych człowieka służących do oceny jego podstawowych funkcji życiowych, obok częstości skurczów serca, ciśnienia tętniczego, częstotliwości oddychania, należy temperatura ciała. W praktyce medycznej stosuje się różne rodzaje przyrządów pomiarowych służących do pomiaru temperatury takich jak: termometr cieczowy, termometr elektroniczny, bezdotykowe termometry douszne, bezdotykowe termometry czołowe. Termometry cieczowe i elektroniczne wymagają podłączenia do człowieka odpowiednich czujników, co może być niepożądane lub niemożliwe jak np. u noworodków lub podczas treningu sportowego. Bezdotykowe termometry działają na niewielkie odległości i często wymuszają określoną pozycję człowieka w trakcie pomiaru. Ponadto powyższe techniki pomiaru temperatury ciała wymagają bezpośredniego nadzoru personelu medycznego, co często powoduje obniżenie skuteczności i wydajność przesiewowego pomiaru temperatury. W przesiewowych pomiarach temperatury dużej liczby ludzi, w szczególności przemieszczających się dobrze sprawdza się pomiarowa kamera termowizyjna. W artykule została przedstawiona metoda pomiaru temperatury człowieka za pomocą kamery termowizyjnej. Zaprezentowana metoda charakteryzuje się z dużą dokładnością pomiaru temperatury, która umożliwia medyczne wykorzystanie uzyskanych pomiarów. Metoda pomiaru została przetestowana na stanowisku pomiarowym oraz dla wybranej próby testowej ludzi. Przeprowadzone pomiary i testy potwierdziły możliwość uzyskania dokładności pomiaru temperatury o niepewności rozszerzonej poniżej 0,05 K przy rozdzielczości poniżej 0,1 K.
EN
Measurement and monitoring of human physiological parameters play an important role in many applications such as health care, sports training and prevention of disease spread. Dynamic changes in physiological parameters can reveal not only changes in a patient’s physiological state and function, but also be used to assess a person’s activity status, fitness and fatigue. Body temperature is among the most important human physiological parameters for assessing basic vital functions, apart from heart rate, blood pressure and respiratory rate. In medical practice, various types of measuring instruments are used to measure temperature, such as liquid thermometers, electronic thermometers, non-contact ear thermometers, non-contact forehead thermometers. Liquid and electronic thermometers require the appropriate sensors to be connected to a person, which may be undesirable or impossible as, for example, in newborns or during sports training. Non-contact thermometers operate over short distances and often force a specific position of the person during the measurement. In addition, the above body temperature measurement techniques require direct supervision by medical personnel, which often reduces the effectiveness and efficiency of screening temperature measurement. In screening temperature measurements of a large number of people, especially those on the move, a measuring thermal imaging camera works well. The article presents a method for measuring human body temperature using a thermal imaging camera. The presented method is characterized by high accuracy of temperature measurement, which allows medical use of the obtained measurements. The measurement method has been tested on a test stand and for a selected test sample of people. The measurements and tests carried out confirmed the possibility of obtaining temperature measurement accuracy with an expanded uncertainty of less than 0.05 K with a resolution of less than 0.1 K.
Pomiar temperatury odczynów alergicznych wymaga zapewnienia określonej rozdzielczości temperaturowej między obszarami o niewielkich wymiarach liniowych. Zwykle stosowanym kryterium rozdzielczości temperaturowej jest NETD. Parametr ten nie uwzględnia jednak przestrzennej zdolności rozdzielczej układu optycznego oraz detektora. W pracy zostanie zaprezentowany model umożliwiający określenie parametrów kamery na podstawie wymaganej przestrzennej rozdzielczości temperaturowej oraz wielkości obrazowanego obiektu. Zaimplementowana metoda została porównana z wynikami uzyskanymi w komercyjnym oprogramowaniu oraz została zastosowana do wyznaczania rozdzielczości temperaturowej prototypowego obiektywu pracującego w zakresie LWIR.
EN
Temperature measurement of allergic skin reactions requires meeting certain criteria regarding temperature resolution between small areas. The usual criterion of temperature resolution is NETD. However, this metric does not take into account the limitations of the spatial resolution of the optical system or the detector. In this paper, a model is presented that allows for selection of camera parameters based on the required spatial thermal resolution and size of the object being imaged. The method has been implemented and compared to results obtained in commercial software and has been applied to evaluate spatial thermal resolution of a prototype objective designed for the LWIR band.
The field of ophthalmic surgery demands accurate identification of specialized surgical instruments. Manual recognition can be time-consuming and prone to errors. In recent years neural networks have emerged as promising techniques for automating the classification process. However, the deployment of these advanced algorithms requires the collection of large amounts of data and a painstaking process of tagging selected elements. This paper presents a novel investigation into the application of neural networks for the detection and classification of surgical instruments in ophthalmic surgery. The main focus of the research is the application of active learning techniques, in which the model is trained by selecting the most informative instances to expand the training set. Various active learning methods are compared, with a focus on their effectiveness in reducing the need for significant data annotation – a major concern in the field of surgery. The use of convolutional neural networks (CNNs) and recurrent neural networks (RNNs) to achieve high performance in the task of surgical tool detection is outlined. The combination of artificial intelligence (AI), machine learning, and Active Learning approaches, specifically in the field of ophthalmic surgery, opens new perspectives for improved diagnosis and surgical planning, ultimately leading to an improvement in patient safety and treatment outcomes.
W artykule przedstawiono metodę wyznaczania charakterystyki pojemności informacyjnej termograficznego kanału komunikacji skrytej zbudowanego z promiennika ciepła (technicznego ciała czarnego) oraz kamery termowizyjnej. Wyznaczone charakterystyki stanowią dodatkowy parametr opisujący te urządzenia w kontekście ich nieoczywistego zastosowania do transmisji danych.
EN
The paper presents a method for determining the characteristics of the information capacity of a thermographic covert communication channel made of a heat radiator (technical black body) and a thermal camera. The determined characteristics are an additional parameter describing these devices in the context of their non-obvious use for data transmission.
W artykule przedstawiono koncepcję i realizację sieci czujników zobrazowania w podczerwieni służącą do lokalizacji i śledzenia obiektów. Sieć czujników używa zespołu wielu miniaturowych mikrobolometrycznych kamer termowizyjnych o niskiej rozdzielczości (80 × 80 pikseli) do wykrywania, śledzenia i lokalizacji obiektów w obszarze obserwacji. Zastosowanie systemów termowizyjnych reagujących na promieniowanie podczerwone pochodzące z obiektów sprawia, że system jest odporny na warunki oświetlenia zewnętrznego i warunki środowiskowe. Jednocześnie zastosowanie czujnika podczerwieni wymaga zastosowania specjalnie zaprojektowanych, dedykowanych technik przetwarzania obrazu. W artykule opisano techniki przetwarzania obrazu, sposoby lokalizacji obiektów, pomiary dokładności, porównanie z innymi znanymi rozwiązaniami oraz wnioski końcowe.
EN
This paper presents a concept and implementation of an infrared imaging sensor network for object localization and tracking. The sensor network uses multiple low-resolution (80× 80 pixels) microbolometric thermal cameras to detect, track and locate an object within the area of observation. The network uses information simultaneously acquired from multiple sensors to detect and extract additional information about object’s location. The use of thermal-imaging systems responsive to objects’ natural infrared radiation, makes the system resistant to external illumination and environmental conditions. At the same time, the use of infrared sensor requires application of specially designed, dedicated image processing techniques appropriate for this kind of sensor. The paper describes: image processing techniques, means of object localization, accuracy measurements, comparison to other known solutions and final conclusions.
W artykule przedstawiono nową koncepcję zastosowania techniki termowizji - steganografię w termowizji. Steganografia jest techniką ukrywania informacji w sposób nieoczywisty i należy do dziedziny nauk związanych z bezpieczeństwem informacyjnym. W artykule przeanalizowano trzy przykłady steganograficznych kanałów - kanałów komunikacji skrytej wykorzystujące urządzenia termowizyjne na trzy różne sposoby. Pierwsza proponowana metoda korzysta z możliwości kształtowania sceny obserwowanej przez kamerę termowizyjną w taki sposób, żeby w termogramie zawarta była dodatkowa informacja. Druga metoda, nazwana ThermoSteg, korzysta z modyfikacji jednego z parametrów kamery termowizyjnej (czasu integracji) jako sposobu kształtowania sygnału zawierającego informację skrytą. Trzecia metoda bazuje na cyfrowych termogramach i sposobach zastępowania w nich martwych pikseli tworząc tzw. zombie piksele przenoszące informacje skryte. Trzy metody zostały zaimplementowane w rzeczywistych warunkach i potwierdzono ich działanie w praktyce.
EN
The article presents a new concept of using thermography - steganography in thermography. Steganography is a technique of hiding information in a non-obvious way and belongs to the field of science related to information security. This article examines three examples of steganographic channels - covert communication channels that use thermal imaging devices in three different ways. The first proposed method uses the possibility of alternating the scene observed by the infrared camera in a way that additional information is included in the thermogram. The second method, called ThermoSteg, uses modification of one of the parameters of the thermal imaging camera (integration time) to embed the signal containing hidden information. The third method is based on digital thermograms and the methods of replacing dead pixels in them by creating the so-called zombie pixels carrying secretive information. Three methods have been implemented under real conditions and proven to work in practice.
Tematem artykułu jest ocena skuteczności opracowanego czujnika przeznaczonego do wspomagania nawigacji bezzałogowych statków powietrznych (BSP). Jego działanie opiera się na przetwarzaniu obrazów pozyskiwanych z kamery termowizyjnej pracującej w paśmie długofalowej podczerwieni (LWIR) umieszczonej pod podwoziem pojazdu. Przemieszczenie przestrzenne pojazdu określane jest poprzez analizę ruchu charakterystycznych punktów promieniowania cieplnego (grunt, las, budynki itp.) na zdjęciach uzyskanych za pomocą kamery termowizyjnej. Zakres i kierunek przemieszczenia uzyskuje się poprzez przetwarzanie strumienia kolejnych obrazów za pomocą algorytmu opartego na przepływie optycznym wyznaczanym w czasie rzeczywistym. Analiza rozkładu promieniowania pozwala na obliczenie wektora translacji kamery w przestrzeni. Zaletami systemów pomiarowych opartych na analizie obrazu termicznego, w porównaniu z tradycyjnymi inercyjnymi czujnikami nawigacyjnymi, jest brak efektu dryftu, odporność na zmiany pola magnetycznego, mała podatność na zakłócenia elektromagnetyczne oraz na zmiany warunków atmosferycznych. W przeciwieństwie do czujników czułych na światło widzialne, czujnik termowizyjny oferuje pracę w całkowitej ciemności (noce o złej pogodzie i w pomieszczeniach).
EN
The topic of this paper is an evaluation of developed sensor intended for navigation aid of unmanned aerial vehicles (UAVs). Its operation is based on processing images acquired with a thermal camera operating in the long-wave infrared band (LWIR) placed underneath a vehicle’s chassis. The vehicle’s spatial displacement is determined by analyzing movement of characteristic thermal radiation points (ground, forest, buildings, etc.) in pictures acquired by the thermal camera. Magnitude and direction of displacement is obtained by processing the stream of consecutive pictures with optical-flow based algorithm in real time. Radiation distribution analysis allows to calculate camera’s self-translation vector. Advantages of measuring translation based on thermal image analysis is lack of drift effect, resistance to magnetic field variations, low susceptibility to electromagnetic interference and change in weather conditions as compared to traditional inertial navigation sensors. As opposed to visible light situational awareness sensors, it offers operation in complete darkness (harsh weather, nights and indoors). The topic of this paper is an evaluation of developed sensor intended for navigation aid of unmanned aerial vehicles (UAVs). Its operation is based on processing images acquired from a thermal camera operating in the long-wave infrared band (LWIR) placed underneath a vehicle’s chassis. The vehicle’s spatial displacement is determined by analyzing movement of characteristic thermal radiation points (ground, forest, buildings, etc.) in pictures acquired by the thermal camera. Magnitude and direction of displacement is obtained by processing the stream of consecutive pictures with optical-flow based algorithm in real time. Radiation distribution analysis allows to calculate camera’s self-translation vector. Advantages of measuring translation based on thermal image analysis is lack of drift effect, resistance to magnetic field variations, low susceptibility to electromagnetic interference and change in weather conditions as compared to traditional inertial navigation sensors. As opposed to visible light situational awareness sensors, it offers operation in complete darkness (harsh weather, nights and indoors).
The topic of this paper is a concept of a new type of a sensor intended for unmanned aerial vehicles (UAVs). Its operation is based on processing images acquired from a thermal camera operating in the long-wave infrared band (LWIR) placed underneath a vehicle’s chassis. The vehicle’s spatial displacement is determined by analyzing movement of characteristic thermal radiation points (ground, forest, buildings, etc.) in pictures acquired by the thermal camera. Magnitude and direction of displacement is obtained by processing stream of consecutive pictures with optical-flow based algorithm in real time. Radiation distribution analysis allows to calculate camera’s self-translation vector. Advantages of measuring translation based on thermal image analysis is lack of drift effect, resistance to magnetic field variations, low susceptibility to electromagnetic interference and change in weather conditions as compared to traditional inertial navigation sensors. As opposed to visible light situational awareness sensors, it offers operation in complete darkness (harsh weather nights and indoors).
Human life parameters such as the frequency of heart contractions, temperature, arterial pressure and breathing frequency are one of the most important parameters used to assess the basic vital functions of the most important organs of the body. In addition to describe health status, they can be used to assess the state of human activity, its efficiency and fatigue. Traditional techniques for measuring physiological parameters require appropriate sensors connected to human body. However, attaching the sensors to a human body may be undesirable or impossible, such as in newborns or during sports training. The article presents the method of measuring the frequency of heart rate and the frequency of breathing based on the analysis of the thermographic image of the human head.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.