Daniel Convers - Utilisation des caméras thermiques dans la pratique

Utilisation des caméras thermiques dans
la pratique
Considérations Générales
Daniel Convers
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Agenda
> Concepts de base des caméras thermiques
> Portée et Mythes
> Principes d'optimisation
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Concepts de base des
caméras thermiques
Portée et mythes
Technologies: Camera IR ou Thermique
> La Camera Infra rouge est une
caméra optique classique avec une
grande sensibilité a la lumière munie
d’un filtre a infrarouges escamotable
automatiquement, capable de rendre
la lumière infrarouge visible.
> La Caméra thermique est un senseur
qui va mesurer les différences de
température ou l’émissivité de
chaque corps ou élément pour les
traduire en une image représentative.
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Deux buts différents
> La technique de l’imagerie thermique consiste à obtenir, de nuit comme de jour,
une représentation visible du rayonnement propre des être animés et des objets,
dû à leur différence de température ou d’émissivité.
> La camera thermique
> La camera infra rouge
> Détecte
> Identifie
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AXIS Q87-E – Détection, zoom avant, identification
Détection avec caméra thermique
(AXIS Q1921/Q1922)
Zoom avant et identification avec la caméra
visuelle (AXIS Q1755)
Elles sont complementaires
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Deux longueurs d’onde, deux utilisations
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Concepts de base des caméras thermiques : principe de fonctionnement
Caméra optique
Source lumineuse
Caméra
Quantiques
(photoémissifs,
photoconducteurs,
photovoltaïques) :
créations de charges
par interaction lumière
matière
L'objet réfléchit une partie de la lumière en fonction de sa surface, etc.
Caméra thermique
Caméra thermique
• Thermiques (thermocouples,
bolomètres, pyroélectriques) :
flux absorbé - variation de
température - signal électrique
Tous les objets au-dessus du zéro absolu émettent un rayonnement thermique
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Caméra Thermographique contre Caméra thermique
Camera Thermographique
> Caméras à calibration fixe (mesure absolue)
> Affectation d'une couleur exacte pour une température précise
> Detection des differences de temperature (surimpression)
> P.ex dans le bâtiment( isolation, ponts de froid)
Camera Thermique
> Calibrage dynamique (mesure relative)
> plus de contrast possible (meilleur qualité d’image)
> Détection d’objets ou sujets (identification)
> Sécurité (analytique p. ex Cross line, VMD, protection de la vie
privée)
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Quelle: wikipedia.org
Concepts de base des caméras thermiques : Traitement de l'image
Le rayonnement infrarouge
(Rayonnement thermique)
Objectif en Germanium
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Représentation graphique en
couleurs assignés selon la
Detecteur infrarouge temperature
(Mikrobolometre)
- Le traitement des données de l'image
- Compression vidéo (H.264 / Motion JPEG)
- possibilité d’analytique vidéo embarque (p. ex CrossLine Detection, VMD)
Concepts de base des caméras thermiques : représentation de l'image
> Les caméras thermiques
fournissent une image en
niveaux de gris avec 256
niveaux, qui est convertie en une
image en fausses couleurs avec
9 différentes palettes a choix afin
d'offrir une meilleure
représentation de la
température.
> Pour l’analytique vidéo ce sont
les images « Black Hot »les plus
indiquées.
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Concepts de base des caméras thermiques : plage de longueurs d'onde
> Pour les caméras thermiques, c'est la plage LWIR (Long Wave Infrared)
qui est importante : ~ 8 – 12 µm
Source : wikipedia.org
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Avantages et complémentarité
> La camera thermique ne peut
être éblouie ni par les phares ni
le soleil
> La même qualité de jour
comme de nuit.
______________________
> Rends des couleurs le jour et
une excellente qualité la nuit
grâce aux IR
> Rend l’identification plus facile,
grande quantité de détails
nécessaires du point de vue
légal (forensic)
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Mythes
On peut
voir a travers un mur ?
> >Portée
Mythes
> On peut voir sous les habits ?
> Selon la température basal et la
mase de l'objet, il devient presque
transparent parce que ce que on voit
c’est la représentation graphique de
la différence de températures.
> On ne peut pas voir a travers une
fenêtre.
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La portée; Critères de Johnson
> Nés du domaine militaire, conditions à remplir pour qu‘un
observateur puisse identifier des objectifs dans différentes
conditions.
Détection
1,5 pixel par
objet
> Basés sur un observateur humain formé
– Pas uniquement pour algorithmes d'analyse vidéo
> Trois catégories
– Détection (1,5 pixel par objet)
Reconnaissance
6 pixels par
objet
– Reconnaissance (6 pixel par objet)(regle pour analytique)
– Identification (12 pixel par objet)
> Un homme est défini par 1,8 m x 0,5 m
– Taille d'objet critique 0,75 m (objet en mouvement, par
exemple soldat)
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Identification
12 pixels par objet
Portée de reconnaissance selon les critères de Johnson (6 P. @ 0,75 m)
Modèle
Distance
focale [mm]
Angle
horizontal
AXIS Q1910/-E
13
17°
AXIS Q1921/-E
10
51°
19
28°
35
16°
60
9°
10
57°
19
32°
35
18°
60
10°
AXIS Q1921-E
AXIS Q1922/-E
AXIS Q1922-E
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Les plages de reconnaissance font référence aux critères
de Johnson
- 6 pixels à 0,75 m par objet
R.
[m]
65
200
55
170
100
300
175
550
300
920
80
250
150
440
260
800
440
1350
Qualité d'image et possibilité de vérification (Analytique vidéo)
> Lors de l'observation visuelle, une résolution plus élevée offre une meilleure
qualité d'image et plus de possibilités de vérification
Q1910-E
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Q1922-E
Réduction de la portée due aux conditions climatiques
> La pluie, la neige et le brouillard peuvent
réduire la portée utile des caméras thermiques
> La classification de la pluie, de la neige et du
brouillard est très difficile dans la pratique
> Il n'existe pour ainsi dire pas de valeurs locales
relatives à la pluie, à la neige et au brouillard
> L'influence des conditions climatiques doit
toujours être mise en rapport avec l'objectif en
termes de sécurité et le concept de protection
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24/7 Détection dans situations difficiles
> Détection la nuit
– Nul besoin d'éclairage supplémentaire
> Détection de jour
– Fortes reflections ou lumières
éblouissantes
– Zones d’ombre
> Autres facteurs
– La pluie
– La neige
– Le brouillardl
– La fumée
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Exemple : périmètre, Q1922-E 35 mm, homme à 200 m
Froid avec bonne visibilité
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Neige avec visibilité réduite
Exemple : périmètre, Q1922-E 60 mm, homme à 250 m
Froid avec bonne visibilité
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Neige avec visibilité réduite
Portée par rapport à la zone de couverture
> Zone de couverture de Q1921-E 60 mm pour une hauteur de montage de 6 m
Hauteur de montage
Angle d'ouverture
Angle d'inclinaison
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Portée par rapport à la zone de couverture
> Zone de couverture de Q1921-E 60 mm pour une hauteur de montage de 6 m
Distance clôture/caméra max. 3,5 m
Distance de la caméra résultante
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Conclusions relatives à l'observation de la portée
Plus la distance est élevée, plus l'observation de la portée est complexe
> Les conditions climatiques peuvent réduire les portées
> Les portées doivent toujours être fixées en rapport avec l'objectif en termes de
protection
– Qu'est-ce qui doit être protégé, et quel est le niveau de criticité de l'objet à protéger ?
> L'analyse vidéo peut entraîner des exigences variables
– L'analyse vidéo suppose des rapports de formats donnés
– Les vecteurs de mouvement peuvent avoir un impact sur l'analyse
– Une résolution plus élevée n'est pas nécessairement indispensable
> Les caméras thermiques à haute résolution se définissent par leur qualité d'image
– Utile pour la vérification (l'observateur peut p.ex. faire la distinction entre un homme/un animal)
> Le cas échéant, une installation test doit être réalisée sur place
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Principes d'optimisation
Optimisation du contraste
> Il faut éviter que le ciel apparaisse
dans l’image
> Le cas échéant utiliser une
fenêtre d'exposition pour
exclure le ciel
> Il faut éviter les différences de
température élevées dans l’image
> Le cas échéant utiliser une
fenêtre d'exposition pour
exclure les zones à
différences de température
élevées
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Optimisation du contraste par les réglages de la caméra (luminosité)
> Une valeur inférieure
assombrit l’image et
permet de voir plus de
détails dans les zones
claires
> Une valeur supérieure
éclaircit l’image et
permet de voir plus de
détails dans les zones
sombres
> Doit le cas échéant être
adapté à l'application
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Réglage par défaut
luminosité 50 %
Luminosité
inférieure
Optimisation du contraste par la fenêtre d'exposition
> L'AGC n'est optimisé
que dans la zone
d'exposition utilisée et
pas dans l'image
globale
> Exemples d'utilisation
de la même zone
d'exposition définie par
l'utilisateur dans deux
zones différentes de
l'image.
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Optimisation du contraste par la fenêtre d'exposition
Sans fenêtre d'exposition
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Avec fenêtre d'exposition
3. NETD
NETD
Noise Equivalent Temperature Difference
What temperature difference
that can be detected
= Sensitivity
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INTERNAL USE ONLY
Mentions légales - Politique de confidentialité
Le manque de représentation des traits de personnalité
(identification) des caméras thermiques fait quelles ne sont pas
concernes par la loi sur la protection de la vie privée.
Cependant, il est toujours conseillé de demander des garanties
juridiques dans ce contexte, ou des conseils d'exploitation ou du
personnel d'implique
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Conclusions
> Detection
> Grande portée, ne peut être éblouie
> Même qualité d'image de jour comme de nuit
> Complément d'une surveillance avec des cameras Optiques IR (Dôme
PTZ)
> Respect de la vie privée = ne peut pas voir a travers les fenêtres, ne peut
pas représenter les trais physiques propres a l'identification.
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