I N S E N S

Simulación visual del espectro infrarojo térmico(Simulación de sensores)

Julio César Alonso Blancojcalonso@indra.es

•Indra Sensor Simulation Group

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Los humanos tenemos muchas limitaciones en la visión

La luz es una de las formas para transportar energía que la naturaleza ha seleccionado y se caracteriza por una longitud de

onda y una amplitud (básicamente)

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•Thermal Camera

•Low Level TV (LLTV)

•Night vision goggles (NVG)

•8 – 14 µm.

•450 - 750 nm.

•500 – 900 nm.

Librería de simulación

de sensores

Librería de simulación de sensoresSensores Pasivos

•Los sensores son dispositivos que permiten ampliar el espectro, capacidades y alcance de la visión y se amparan en determinados comportamientos de la materia cuando interactua con la radiación EM o en su propia emisión

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•RADAR

•Wheather radar

•microwaves

•MicrowavesLibrería

de simulación de sensores

Librería de simulación de sensoresSensores activos

•Active Night vision goggles (NVG)•500 – 900 nm.

Modelo de simulación de sensoresAspectos generales

Sistemas FotosensiblesAprovechan un comportamiento físico emisivo, reflectivo o ambosRANGO DINAMICO

Variación de la curva de sensibilidad del sensor Como el brillo y contraste de la televisión pero trasladado a otras bandas Su propio ojo

Sistemas OpticosRANGO OPTICO

Profundidad de campo (DOF) y apertura angular Averraciones de la lente

Sistemas orientados a la detección, orientación, reconocimiento e identificación (DORI)

TRACKING Reconocimiento de formas Comparacion de imágenes en tiempo real

Modelo de simulación de sensoresModelo general

•Excitación / emisión •Transporte y extinción

•Detección / post-procesado

•Fuentes

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•Thermal Camera

•Low Level TV (LLTV)

•Night vision goggles (NVG)

•8 – 14 µm.

•450 - 750 nm.

•500 – 900 nm.

Librería de simulación

de sensores

Librería de simulación de sensoresSensores Pasivos

•Modelo de calentamiento de materiales

•Efectos atmosféricos (viento humedad)

•Modelo de atenuación atmosférica

•Modelo de interacción con el sensor

•Esquema general de simulación de sensores•Postprocesos de imagen

•Librería fisico matemática•Tratamiento de materiales (MatML)

•Efectos ópticos•Autoganacia

•Factores de amplificación y curvas de respuesta•Reflectividad y albedo de materiales

•Postpocesos de ruido

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•RADAR

•Wheather radar

•microwaves

•MicrowavesLibrería

de simulación de sensores

Librería de simulación de sensoresSensores activos

•Modelo de emisión y dinámica de la antena

•Modelo de convolución con el terreno

•Recepción y Postprocesado de la imagen

•Esquema general de simulación de sensores•Postprocesos de imagen

•Librería fisico matemática•Tratamiento de materiales (MatML)

•Modelo de evolución meteorológica•Interpretación software de la imagen

•Active Night vision goggles (NVG)•500 – 900 nm.

•Factores de amplificación y curvas de respuesta•Reflectividad y albedo de materiales

•Postpocesos de ruido•Control de alcance de la fuente

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Simulación de sensores

INVIS Librería físico-matemática Emisiones del cuerpo negro Modelo meteorológico y atmosferico simple Ciclos diurnos para los materiales Extinción Convolución con la curva de sensibilidad del sensor

Técnicas de renderizado avanzado Advanced shading Multiples framebuffers Vertex proccesing

Herramientas para integración de materiales y fuentes en modelos

Photoshop plugging IRTextureEditor

Cámara térmica Breve introducción teórica

• La cámara térmica trabaja en el rango de los 300 K

•A estas temperatura el flujo de energía emitida es cinco ordenes de magnitud menor que la del Sol

•Radiación del cuerpo negro

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Cámara térmica Modelo aproximado para el calentamiento

Atmospheric Conditions (for heating) :

Humidity

Air Density

Clouds State and precipitation

Surface Temperature for each material map in texture

Material Data Base MathML

Each Material:Physic Constants

Diurnal Cycle for each material

Location

Date / Time

IR Simulation world & Models Data Base

Material Maps in textures or vertex

Particular pixel properties

Ambient temperature

Atmosphere radiation

Sun contribution

CALCULADO ALMACENADO

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Cámara térmica - INVIS Physical library basedTemperatura de superficie y propiedades de ciclo diurno

•Emissivity variations•As lower (red) emissivity is, Effective temperature

decreasing

•Absorbency variations•As lower (red) Absorbency factor is, Effective

temperature decreasing

•Thermal Inertia variations•As lower (red) thermal inertia is, Effective temperature

decreasing

•All together variations•Crossover

•The more hot at day, the more cold at night

•Heat variation diferential Eq:

•dT = F(T, t)·dt

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Cámara térmica Modelo para el transporte de información

Black (Gray) Body. Emissivity.

Material Data Base

Each Material:Emissivity

Atmospheric Conditions (for correct wave) :

Humidity

Air Density

Wavelength intensity distribution

Surface temperature for each material map in texture

Cámara térmica Modelo de interacción con el sensor térmico

Wave ranges

Auto Gain Control

Color Palette:Wavelength – Colour index

Thermal IR Device

IR Image with no device visual corrections

Wavelength

Dynamic Range

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Value of Anticipation