I N S E N S
Simulación visual del espectro infrarojo térmico(Simulación de sensores)
Julio César Alonso [email protected]
•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