Dalla sezione precedente B.1 è evidente che per la calibrazione di una ter-mocamera non si può utilizzare una scacchiera come con una telecamera
che misura lo spettro visivo. Quindi per effettuare la calibrazione corretta serve trovare un sistema per creare unascacchiera termica con un contrasto
elevato per una buona definizione dei bordi oppure utilizzare un oggetto diverso da una scacchiera.
Riprendendo in esame il punto chiave della calibrazione (descritto all’ini-zio di questa appendice) si ricorda che sono necessari i due vettori dei punti di calibrazione in coordinate spaziali e in coordinate dell’immagine. L’u-tilizzo di una scacchiera non è quindi il punto chiave per la calibrazione, ma risulta solo un utile supporto dato che nella libreriaOpenCV esiste la
funzione”cv::findChessboardCorners” che estrae automaticamente il vettore
dei punti in coordinate dell’immagine.
Si abbandona la strada della scacchiera e si decide di sfruttare i fenomeni di riflessione o di conduzione messi in evidenza dai sotto paragrafi B.1.2 e B.1.3. Si studia come creare un oggetto di calibrazione per sfruttare questi fenomeni fisici e al contempo permetta una facile individuazione di un nu-mero prestabilito di punti spaziali sulla relativa immagine termica acquisi-ta. La soluzione più semplice (e banale) trovata è l’utilizzo di una piastra di calibrazione forata per sfruttare il contrasto che si può creare tra la sua su-perficie e i fori. Si determinano due due metodi differenti di utilizzo della piastra di calibrazione per ottenere delle immagini con un buon contrasto sfruttando il fenomeno di riflessione (figura B.4) e quello di conduzione (fi-gura B.5). Dallo schema di fi(fi-gura B.4 si vede come utilizzare la piastra di
Figura B.4: Schema per sfruttare il fenomeno riflessivo: viene utilizzata la superficie della piastra come riflettore di raggi (quelli in verde) verso la termocamera; i fori (segnati in rosso) sono usati per disperdere le radiazioni (quelle in blu) sull’ambiente retrostante. In questo modo la superficie risulterà avere temperatura più elevata e ben distinguibile dai fori.
calibrazione sfruttando il fenomeno di riflessione: illuminando la piastra con una fonte che emette raggi infrarossi (ad esempio una lampada ad in-candescenza) si sfrutta la superficie della piastra per riflettere le radiazioni
verso la termocamera, mentre i fori vengono utilizzato come ”imprigiona-tori” dei raggi dato che li disperdono nell’ambiente retrostante. In questo modo si ottiene un’analogia con i fenomeni nello spettro del visibile: la su-perficie della lastra è simile al colore bianco che riflette luce, mentre i fori sono simili al colore nero che assorbono tutta la luce. Dallo schema di
figu-Figura B.5:Schema per sfruttare il fenomeno conduttivo: viene utilizzata la piastra come filtro che permette il passaggio di solo alcuni raggi (in blu) verso la termocamera mentre gli altri rimangono nell’ambiente retrostante (quelli verdi). In questo modo i fori quindi risulteranno avere temperatura molto superiore alla superficie della piastra.
ra B.5 si vede invece come utilizzare la piastra di calibrazione sfruttando il fenomeno fisico della conduzione: la piastra viene utilizzata come un filtro di raggi infrarossi sfruttando il fatto che è costituita di materiale imper-meabile alle radiazioni infrarosse e queste possono passare solo attraverso i fori. In questo modo si ottiene un’immagine dove i fori appariranno chiari mentre la superficie della lastra apparirà scura.
Utilizzando queste due modalità per l’acquisizione di immagini con la la-stra di calibrazione, si ottengono delle immagini con un buon contrasto tra i fori e la superficie: fori scuri e superficie chiara con il metodo per rifles-sione e viceversa col metodo per conduzione. Dalle immagini così ottenute si può identificare ogni foro con un’ellissi e calcolarne il centro che cor-risponderà alla posizione in coordinate dell’immagine del punto spaziale corrispondente al centro del foro sulla piastra. In questo modo è possibile costruire in maniera automatica i due vettori necessari per la calibrazione utilizzando la funzione”cv::calibrateCamera” e ottenere i parametri
B.2.1 Geometrie della piastra di calibrazione
La piastra per la calibrazione per la termocamera non deve solo avere un numero di fori sufficienti per effettuare una calibrazione accurata, ma deve presentare anche delle caratteristiche geometriche tali che si possa costrui-re un algoritmo simile al”cv::findChessboardCorners” per estrarre
automa-ticamente le coordinate dei punti spaziali in coordinate dell’immagine. Si è pensato di realizzare una piastra con la geometria illustrata in figura B.6 con la quale verranno sviluppati due algoritmi diversi che saranno descrit-ti nella sezione seguente (B.3). Nell’immagine B.6 possiamo definire tre
Figura B.6:Immagine raffigurante le fatture geometriche della piastra di calibrazione. Si notano i tre elementi chiave: il foro ad ’L’ in alto a sinistra; la griglia di 35 fori disposti in 5 righe da 7 elementi; il 36◦foro in basso a destra al di fuori dello schema della grigli 5x7.
oggetti-zone di interesse:
griglia 5x7 : è presente una griglia di 35 fori da 5 mm equidistanti tra loro disposti in 5 righe da 7 elementi distanti 25 mm. Questi sono i 35 punti spaziali di calibrazione rappresentati nei due vettori in coordinate spaziali e dell’immagine;
foro a ’L’ : in alto a sinistra è presente un foro a forma di ’L’ di larghezza pari a 5 mm e lunghezza dei lati di 25 mm ciascuno. Questa ’L’ è po-sizionata in modo da porre al centro del quadrato che la inscrive (di 25 mm di lato) il foro della griglia in alto a sinistra. Questo partico-lare foro ad ’L’ serve per l’individuazione automatica e ordinata dei fori fornendo le informazioni spaziali sulle distanze che separano un foro dall’altro. Questo elemento è il punto chiave per l’algoritmo find
foro angolo griglia : in basso a destra è presente un foro di 5 mm ester-no alla griglia 5x7, ma è associabile ad un ottavo elemento dell’ulti-ma riga di fori. Questo foro dista 15 mm dal precedente (invece che 25 mm) e, insieme il foro che lo precede, è utilizzato per determinare il punto di partenza della griglia e la direzione da seguire per ana-lizzarla ordinatamente i fori. Questo elemento è il punto chiave per l’algoritmo find N Order Point B.3.2.