Infrared image enhancement based on hybrid-domain consideration and data fusion methods

Au cours des dernières décennies, l’effort sur les applications de capteurs infrarouges a largement progressé dans le monde. Mais, une certaine difficulté demeure, en ce qui concerne le fait que les objets ne sont pas assez clairs ou ne peuvent pas toujours être distingués facilement dans l’image obtenue pour la scène observée. L’amélioration de l’image infrarouge a joué un rôle important dans le développement de technologies de la vision infrarouge de l’ordinateur, le traitement de l’image et les essais non destructifs, etc. Cette thèse traite de la question des techniques d’amélioration de l’image infrarouge en deux aspects, y compris le traitement d’une seule image infrarouge dans le domaine hybride espacefréquence, et la fusion d’images infrarouges et visibles employant la technique du nonsubsampled Contourlet transformer (NSCT). La fusion d’images peut être considérée comme étant la poursuite de l’exploration du modèle d’amélioration de l’image unique infrarouge, alors qu’il combine les images infrarouges et visibles en une seule image pour représenter et améliorer toutes les informations utiles et les caractéristiques des images sources, car une seule image ne pouvait contenir tous les renseignements pertinents ou disponibles en raison de restrictions découlant de tout capteur unique de l’imagerie. Nous examinons et faisons une enquête concernant le développement de techniques d’amélioration d’images infrarouges, et ensuite nous nous consacrons à l’amélioration de l’image unique infrarouge, et nous proposons un schéma d’amélioration de domaine hybride avec une méthode d’évaluation floue de seuil amélioré, qui permet d’obtenir une qualité d’image supérieure et améliore la perception visuelle humaine. Les techniques de fusion d’images infrarouges et visibles sont établies à l’aide de la mise en oeuvre d’une mise en registre précise des images sources acquises par différents capteurs. L’algorithme SURF-RANSAC est appliqué pour la mise en registre tout au long des travaux de recherche, ce qui conduit à des images mises en registre de façon très précise et des bénéfices accrus pour le traitement de fusion. Pour les questions de fusion d’images infrarouges et visibles, une série d’approches avancées et efficaces sont proposés. Une méthode standard de fusion à base de NSCT multi-canal est présente comme référence pour les approches de fusion proposées suivantes. Une approche conjointe de fusion, impliquant l’Adaptive-Gaussian NSCT et la transformée en ondelettes (Wavelet Transform, WT) est propose, ce qui conduit à des résultats de fusion qui sont meilleurs que ceux obtenus avec les méthodes non-adaptatives générales. Une approche de fusion basée sur le NSCT employant la détection comprime (CS, compressed sensing) et de la variation totale (TV) à des coefficients d’échantillons clairsemés et effectuant la reconstruction de coefficients fusionnés de façon précise est proposée, qui obtient de bien meilleurs résultats de fusion par le biais d’une pré-amélioration de l’image infrarouge et en diminuant les informations redondantes des coefficients de fusion. Une procédure de fusion basée sur le NSCT utilisant une technique de détection rapide de rétrécissement itératif comprimé (fast iterative-shrinking compressed sensing, FISCS) est proposée pour compresser les coefficients décomposés et reconstruire les coefficients fusionnés dans le processus de fusion, qui conduit à de meilleurs résultats plus rapidement et d’une manière efficace.

Evaluation of Bond Retainage in Portland Cement Concrete Overlays by Infrared Thermography and Ground Penetrating Radar, HR-537, 1988

The purpose of this project was to evaluate the location and quantities of debonding in selected portland cement concrete (PCC) overlays. The project entailed an infrared thermographic survey and a ground penetrating radar survey of the PCC overlays to locate areas of debonding between the overlays and the original pavement. An infrared scanner is capable of locating these areas because of the temperature differential which is established between bonded and debonded areas under certain environmental conditions. A conventional video inspection of the top surface of the pavement was also completed in conjunction with the infrared thermographic survey to record the visual condition of the pavement surface. The ground penetrating radar system is capable of locating areas of debonding by detecting return wave forms generated by changes in the dielectric properties at the PCC overlay original pavement interface. This report consists of two parts; a text and a set of plan sheets. The text summarizes the procedures, analyses and conclusions of the investigation. The plan sheets locate specific areas of debonding, as identified through field observations.

A touchless passive Infrared gesture sensor.

A sensing device for a touchless, hand gesture, user interface based on an inexpensive passive infrared pyroelectric detector array is presented. The 2 x 2 element sensor responds to changing infrared radiation generated by hand movement over the array. The sensing range is from a few millimetres to tens of centimetres. The low power consumption (< 50 μW) enables the sensor’s use in mobile devices and in low energy applications. Detection rates of 77% have been demonstrated using a prototype system that differentiates the four main hand motion trajectories – up, down, left and right. This device allows greater non-contact control capability without an increase in size, cost or power consumption over existing on/off devices.

Thermomechanical sensitivity of microcantilever in the mid-infrared spectral region

This paper reports the thermomechanical sensitivity of bimaterial cantilevers over a mid-infrared (IR) spectral range (5-10 µm) that is critical both for chemical analysis via vibrational spectroscopy and for direct thermal detection in the 300-700 K range. Mechanical bending sensitivity and noise were measured and modeled for six commercially available microcantilevers, which consist of either an aluminum film on a silicon cantilever or a gold film on a silicon nitride cantilever. The spectral sensitivity of each cantilever was determined by recording cantilever deflection when illuminated with IR light from a monochromator. Rigorous modeling and systematic characterization of the optical system allowed for a quantitative estimate of IR energy incident upon the cantilever. Separately, spectral absorptance of the cantilever was measured using Fourier transform infrared (FT-IR) microscopy, which was compared with analytical models of radiation onto the cantilever and heat flow within the cantilever. The predictions of microcantilever thermomechanical bending sensitivity and noise agree well with measurements, resulting in a ranking of these cantilevers for their potential use in IR measurements.

Towards a gravitational wave observatory designer: sensitivity limits of spaceborne detectors

The most promising concept for low frequency (millihertz to hertz) gravitational wave observatories are laser interferometric detectors in space. It is usually assumed that the noise floor for such a detector is dominated by optical shot noise in the signal readout. For this to be true, a careful balance of mission parameters is crucial to keep all other parasitic disturbances below shot noise. We developed a web application that uses over 30 input parameters and considers many important technical noise sources and noise suppression techniques to derive a realistic position noise budget. It optimizes free parameters automatically and generates a detailed report on all individual noise contributions. Thus one can easily explore the entire parameter space and design a realistic gravitational wave observatory. In this document we describe the different parameters, present all underlying calculations, and compare the final observatory's sensitivity with astrophysical sources of gravitational waves. We use as an example parameters currently assumed to be likely applied to a space mission proposed to be launched in 2034 by the European Space Agency. The web application itself is publicly available on the Internet at http://spacegravity.org/designer. Future versions of the web application will incorporate the frequency dependence of different noise sources and include a more detailed model of the observatory's residual acceleration noise.

An 8x8 thermopile based uncooled infrared sensor

International audience