Seminarium Dyplomowe sem.10 Jan Macyński 89288

Temat Pracy: Oprogramowanie do analizy sekwencji termogramów w aktywnej termografii dynamicznej – obrazy parametryczne modelu Promotor: dr inż. Mariusz Kaczmarek

Założenia pracy Celem jest opracowanie oprogramowania pozwalającego na automatyczną analizę sekwencji termogramów i tworzenie obrazów parametrycznych. Przedmiotem mogą być wyniki pomiarów aktywnej termografii dynamicznej jak i obrazy generowane poprzez symulację modeli fizycznych obiektów. Zasadnicze typy obrazów parametrycznych dotyczą stałych czasowych wybranego modelu termicznego zjawiska. Na podstawie danych eksperymentalnych, wykorzystując algorytmy dopasowujące dane do założonego modelu, rekonstruowane będą parametry modeli wieloparametrycznych.

Teoria Termografia dynamiczna - technika badań, pozwalająca określić właściwości obiektu w czasie trwania procesów przejściowych (ogrzewania lub chłodzenia) Obiekt badany pobudzamy sygnałem cieplnym. Odpowiedzią na to pobudzenie jest wzrost lub spadek temperatury obiektu. Mierząc szybkość zmian temperatury można wyznaczyć strukturę wewnętrzną obiektu.

Termografia impulsowa fazowa Jako pobudzenie stosuje się w tej metodzie impuls lub serię impulsów o zadanym czasie trwania. Obrazy parametryczne konstruuje się wyznaczając transformatę Fouriera odpowiedzi Otrzymujemy serię tzw. Amplitudogramów i fazogramów

Termografia synchroniczna (Lock-in) Jako pobudzenie stosuje sygnał harmoniczny. Wyznacza amplitudę i kąt przesunięcia dla znanej częstotliwości sygnału testującego wykorzystując jedna z metod obliczeń: - metoda klasyczna - metoda 4 obrazów - metoda wariancyjna - metoda średniokwadratowa

Obrazy parametryczne T(t)= T0 + ∆T*exp(-t/τ) Wyznaczamy na podstawie obliczonych parametrów : τ - stała czasowa ∆T – amplituda zmian temperatur T0 – temperatura początkowa Odpowiedź obiektu na pobudzenie można wyznaczyć z przybliżonego modelu matematycznego (dla jednowarstwowego modelu): T(t)= T0 + ∆T*exp(-t/τ)

Algorytm Levenberga-Marquardta Jest procedurą minimalizacji łączącą szybkość obliczeń metody najmniejszych kwadratów z niezawodnością metody najszybszego spadku Położenie minimum w i-tym przybliżeniu obliczamy z wyrażenia: Algorytm te pozwala na wyznaczenie wartości minimum również w przypadkach, gdy metoda oparta na formie kwadratowej zawodzi

Do wykonania Studia literaturowe z zakresu algorytmów cyfrowej obróbki danych i metod przetwarzania obrazów Analiza metod wizualizacji informacji Rekonstrukcja parametrów analizowanych obrazów w wyniku termografii impulsowej oraz synchronicznej Implementacja algorytmu Levenberga-Marquardta w celu polepszenia wyników dopasowania parametrów Analiza Fouriera dla termografii impulsowej Wykonanie modeli żelowych do testów poprawności działania algorytmów Porównawcze symulacje numeryczne przy użyciu pakietów symulacyjnych np. Ideas

Produkt finalny Program pracujący pod kontrolą systemu operacyjnego Windows 9x/2000/XP, operujący na importowanych sekwencjach termogramów z systemu AGEMA THV900 oraz Raytheon Control IR2000B, a także na wynikach symulacji modeli 3-D. Przygotowane modele żelowe do testowania działania programu Wyniki porównawcze testów modeli żelowych oraz modeli wygenerowanych przy pomocy programów komercyjnych (np. pakietu Ideas) Opracowanie pisemne dotyczące wyników testów oraz zastosowanych algorytmów

Bibliografia Nowakowski A. red., Postępy termografii – Aplikacje medyczne, Wydawnictwo Gdańskie, 2001 Wiśniewski S., Wiśniewski T., Wymiana ciepła, Podręczniki akademickie. Mechanika, WNT, 2000 S. Brandt, Analiza Danych. Metody statystyczne i obliczeniowe, Wyd, Nauk. PWN, 1999 Obrazowanie Biomedyczne, Tom 8 serii BIB2000, EXIT, 2003 William H. Press, Numerical Recipes in C, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS, 1992

Bibliografia Michał Ciałkowski, Funkcje cieplne i ich zastosowanie do rozwiązania zagadnień przewodzenia ciepła i mechaniki, Wyd. Politechniki Poznańskiej, 2000 Jan Taler, Rozwiązywanie prostych i odwrotnych zagadnień przewodzenia ciepła, WNT, 2003 QIRT`98 Bernard Barton, Metody numeryczne w C++Builder, Helion, 2004

Dziekuję