Digitální zpracování a analýza obrazu teplotního pole s využitím Fourierovy transformace

Abstract

V průmyslové praxi, kde probíhá návrh, konstrukce a ověřování prototypů nových výrobků, hrají stále významnější roli metody založené na numerickém modelování. Tento trend lze pochopit především s ohledem na finanční prostředky, které je nutné vynaložit pro výrobu a otestování prototypu v reálných, nebo realitě blízkých podmínkách. Mnohem levnější a časove úspornější je vytvoření matematického modelu dané součásti a jeho podrobení matematickým simulacím. Zásadní pro dosažení výsledku, korespondujících s přijatelnou přesností s realitou, je dokonalá znalost všech počátecních a okrajových podmínek simulace. Toto „nastavení“ modelu nelze v drtivé vetšine případů provést explicitně, ale pro dosažení shody s realitou je třeba postupně parametry modelu zpřesňovat měřením. Tato práce se zabývá verifikací paralelního fyzikálního - matematického modelování a je zaměřena na vyhodnocení výsledku s využitím metod digitálního zpracování obrazu. V disertační práci jsou nejprve shrnuty a vyhodnoceny obecné trendy hlavních nízko-úrovňových (low-level) algoritmů digitálního zpracování obrazu aplikovaných na obrázek teplotního pole, přičemž je kladen důraz především na přístupy využívající Fourierovu transformaci. Objektivní výkonnost algoritmu je sledována zavedenou metrikou. Následně jsou představeny provedené fyzikální a numerické experimenty a metodika navržená pro vyhodnocení získaných výsledků. V závěru práce jsou shrnuty výsledky provedených experimentů a také směr dalšího možného rozvoje této práce.

In the industrial practice, where construction and validation of prototypes of new products research is being conducted, plays an increasingly important role methods based on numerical modeling. This trend can be understood primarily with regard to funding, which must be made for the production and testing of the prototype in real terms, or conditions close to reality. Much cheaper and more time efficient is development of mathematical model of the part and its subjugation to mathematical simulations. Essential for achieving results, corresponding with acceptable accuracy with reality, is an entire knowledge of all initial and boundary conditions of the simulation. This "adjustment" of model can’t be made explicit in most cases. To achieve conformity with reality, it’s necessary to gradually refine the model parameters with measurement. This thesis deals with the verification of parallel physical - mathematical modeling and focuses on the evaluation of the results using the methods of digital image processing. The dissertation are at first summarized and evaluated general trends of the main low-level digital image processing algorithms applied to image of the temperature field, with an emphasis is placed on approaches using Fourier transform. Performance of algorithms is monitored by established objective metric. Subsequently, there are introduced the numerical experiments and methods designed for evaluation of obtained results. In conclusion are summarized results of the experiments and also the direction of possible further development of this work.