Termografia e fotografia: qual è il segreto di un’immagine termica di qualità? | Ingegneri.info

Termografia e fotografia: qual è il segreto di un’immagine termica di qualità?

Sono 4 i suggerimenti individuati nella guida proposta qui di seguito e curata da Flir, leader nel settore della termografia. Vediamo i dettagli

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Qui di seguito vi proponiamo una guida, curata da Flir, leader nel settore della termografia, in cui si individuano 4 suggerimenti principali per ottenere un’immagine termografica di qualità e capire la correlazione esistente tra termografia e fotografia. L’argomento è esaminato in modo analitico, consentendo una pratica e semplice consultazione e relativa applicazione dei suggerimenti.

Negli ultimi anni l’utilizzo delle termocamere si è diffuso in molti ambienti professionali. Sono infatti pratiche da maneggiare e l’acquisizione delle immagini termiche è veloce. Le immagini possono inoltre essere allegate ai report con facilità, ad esempio per l’ispezione di impianti elettrici o edifici come evidenza dell’attività svolta o di guasti o scostamenti identificati. Tuttavia, spesso ci si dimentica che un’immagine da utilizzare come evidenza o prova davanti a un tribunale deve soddisfare determinati requisiti, per cui non basta una rapida istantanea. Che cosa caratterizza allora un’immagine termica effettivamente di qualità?

Scenario  

Durante le esercitazioni pratiche dei corsi di formazione promossi da Flir sulla termografia, si è ripetutamente notato quanto sia difficile per i partecipanti individuare le impostazioni ottimali della termocamera a seconda delle varie attività. Non tutti hanno precedenti nel campo, ad esempio, della fotografia amatoriale (della differenza tra termografia e fotografia si tratterà nella sezione successiva) e per ottenere un’immagine termica significativa e di qualità è necessaria una certa conoscenza della fotografia, compresa la sua applicazione pratica.

Per questo motivo, non c’è da meravigliarsi se gli operatori termografici, in particolare quelli privi di formazione, producono continuamente report con immagini termiche prive di significato o che inducono a conclusioni errate e che possono servire solo per il cestino dei rifiuti. Sfortunatamente, report del genere si riscontrano non solo nelle società in cui la termografia è più di un semplice vantaggio aggiuntivo, ma anche in aziende in cui questi report potrebbero far parte di un programma di manutenzione o monitoraggio di un processo di importanza cruciale. I motivi di tutto ciò sono due: gli utenti non sanno cosa sia un’immagine termica di qualità o come ottenerla oppure, per qualche ragione, il lavoro non viene eseguito correttamente.

Un’immagine di qualità

Considerando la correlazione che esiste tra termografia e fotografia, è necessario esaminare che cosa è importante per i fotografi professionisti.

Sono tre gli aspetti considerati più importanti:

  1. Un’immagine deve toccare l’osservatore in qualche modo. Ciò significa che deve essere insolita, sorprendente o eccezionale e che deve generare interesse e, a seconda del genere, emozione.
  2. Composizione e bilanciamento devono essere in armonia; i dettagli e i contenuti dell’immagine devono integrarsi dal punto di vista estetico.
  3. L’illuminazione deve essere interessante, ad esempio una retroilluminazione o un’illuminazione laterale che crea ombre spettacolari, un’illuminazione serale o un’altra illuminazione gradevole: tutto funziona per creare l’effetto complessivo voluto dal fotografo.

In che misura è possibile applicare questi concetti alla termografia?

Con la termografia, anche il tema deve essere interessante. In altre parole, lo scopo è illustrare un oggetto o la sua condizione. Le emozioni non sono necessarie, poiché sono i fatti ad avere priorità nelle immagini termiche (presumendo che non si tratti di un progetto artistico). Nella vita lavorativa di ogni giorno, è importante illustrare chiaramente gli schemi termici e facilitare la misurazione delle temperature.

L’immagine termica deve inoltre presentare dettagli idonei e mostrare l’oggetto con le dimensioni e nella posizione appropriate.

Senza un’illuminazione esterna, non è possibile né vedere né scattare fotografie, poiché ciò che vediamo con i nostri occhi o acquisiamo con una termocamera è luce riflessa. Nella termografia, la termocamera registra sia la radiazione emessa che quella riflessa. Di conseguenza, la relazione e l’intensità della radiazione ad infrarossi, sia di quella emessa dall’oggetto che di quella proveniente dall’ambiente circostante, sono elementi importanti. La luminosità e il contrasto dell’immagine vengono quindi regolati modificando l’intervallo di tempera­tura visualizzato.

Il confronto tra fotografia e termografia può essere riepilogato in una tabella con alcune parole chiave:

Fotografia Termografia
Tema interessante Oggetto da esaminare
“Racconta una storia” “Presenta i fatti”
Esteticamente piacevole Schemi termici chiari
Emotiva Obiettiva
Dettagli immagine Dettagli immagine
Messa a fuoco Messa a fuoco
Illuminazione Emissione e riflessione
Luminosità Luminosità
Contrasto Contrasto

Come nella fotografia, anche nella termografia esistono infinite possibilità di modifica delle immagini, purché siano salvate come immagini radiometriche. Tuttavia, non tutte le impostazioni sono modificabili e non tutti gli errori possono essere corretti.

Le tre impostazioni invariabili alla base di un’immagine di qualità:

  1. Messa a fuoco 

Un’immagine termica professionale è sempre a fuoco e nitida e l’oggetto e lo schema termico deve essere chiaro e facilmente riconoscibile.

Un’immagine sfocata non solo risulta non professionale e rende più difficile identificare l’oggetto e gli eventuali difetti (vedere Figura 1 ), ma può anche indurre errori di misurazione (vedere Figura 2 ), che sono tanto più gravi quanto più è piccolo l’oggetto da misurare. Anche se tutti gli altri parametri sono impostati correttamente, è altamente probabile che i valori di misurazione di un’immagine termica non a fuoco siano inesatti.

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Ovviamente, anche la dimensione della matrice del rilevatore svolge un ruolo nella qualità dell’immagine. Le immagini ottenute da termocamere con rilevatori di piccole dimensioni (ovvero con pochi pixel) sono più sfocate o “più granulose” e danno l’impressione di non essere a fuoco (vedere Figura 3 ). È inoltre da notare che non tutte le termocamere possono essere messe a fuoco e in tal caso il solo modo per ottenere la messa fuoco è modificare la distanza dall’oggetto.

  1. Intervallo di temperatura

Per le termocamere microbolometriche non raffreddate portatili, l’esposizione è essenzialmente predefinita essenziale data dalla frequenza fotogrammi dell’immagine. Ciò significa che non è possibile scegliere la durata, e quindi la quantità, della radiazione che colpisce il rilevatore della termocamera. Per questo motivo, è necessario selezionare un intervallo di temperatura appropriato che corrisponda alla quantità della radiazione incidente. Se si seleziona un intervallo di temperatura troppo basso, l’immagine risulterà ipersatura, poiché gli oggetti con temperature superiori emettono una radiazione ad infrarossi maggiore rispetto agli oggetti più freddi. Se si seleziona un intervallo di temperatura troppo alto, l’immagine termica sarà “sottoesposta”, come si può osservare in Figura 4.

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Per misurare un’immagine o una temperatura, è consigliabile selezionare l’intervallo di temperatura più basso possibile disponibile nella termocamera. Tuttavia, tale intervallo deve includere anche la temperatura più alta presente nell’immagine (vedere Figura 5 ).

A seconda del modello della termocamera e delle opzioni di configurazione, le aree con valori in eccesso o in difetto possono essere visualizzate con un colore contrastante.

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  1. Dettagli immagine e distanza dall’oggetto

In fotografia l’illuminazione corrisponde in termografia all’interazione della radiazione emessa dall’oggetto con la radiazione riflessa dall’ambiente circostante. Quest’ultima è indesiderata poiché interferisce, o quantomeno crea alterazioni: i riflessi devono quindi essere evitati. A tale scopo, occorre scegliere una posizione idonea da cui acquisire le immagini. È inoltre consigliabile selezionare una posizione da cui l’oggetto d’interesse possa essere visto chiaramente, senza risultare nascosto. Può sembrare ovvio, ma nel settore edile, ad esempio, capita spesso di trovare report in cui tubi o finestre da esaminare sono nascosti da divani, piante interne o tende. La Figura 6 illustra questa situazione, che si verifica con troppa regolarità.

È importante anche che l’oggetto in esame o le sue aree d’interesse occupino l’intera immagine termica. Questo vale in particolare quando si misura la temperatura degli oggetti di piccole dimensioni. Lo strumento puntatore deve essere completamente riempito dall’oggetto affinché le misurazioni di temperatura siano corrette. Poiché il campo visivo e quindi la dimensione del punto di misurazione sono determinati sia dalla distanza dell’oggetto che dal gruppo ottico della termocamera, in tali situazioni è necessario ridurre la distanza dell’oggetto (avvicinandosi) o utilizzare un teleobiettivo (vedere Figura 7 ).

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Le impostazioni modificabili: ottimizzazione dell’immagine e misurazione della temperatura

  1. Livello e campo 

Dopo aver scelto l’intervallo di temperatura appropriato, è possibile regolare il contrasto e la luminosità dell’immagine termica modificando gli intervalli di temperatura visualizzati. In modalità manuale, è possibile assegnare i falsi colori disponibili nella tavolozza alle temperature dell’oggetto d’interesse. Questo processo è spesso chiamato “sintonizzazione termica“. In modalità automatica, la termocamera seleziona le temperature apparenti più fredda e più calda nell’immagine come limiti superiore e inferiore dell’intervallo di temperatura attualmente visualizzato.

Una buona o specifica valutazione dell’immagine termica per un certo problema è un passaggio importante nell’inter­pretazione dell’immagine, ma è purtroppo spesso sotto­valutato (vedere Figura 8 ).

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  1. Tavolozze e isoterme

Le tavolozze rappresentano gli intervalli con le stesse temperature apparenti mediante vari insiemi di colori. In altre parole, traducono le intensità di radiazione specifiche in colori specifici di una determinata tavolozza. Le tavolozze utilizzate di frequente sono Grigio, Ferro e Arcobaleno (vedere Figura 9 ). Le sfumature di grigio sono particolarmente adatte a risolvere dettagli geometrici di piccole dimensioni, ma lo sono meno quando si tratta di visualizzare le piccole differenze di temperatura. La tavolozza Ferro è molto intuitiva ed anche facile da comprendere per coloro senza molta esperienza nel campo della termografia. Offre una giusto equilibrio tra risoluzione geometrica e termica. La tavolozza Arcobaleno è più colorata ed alterna colori chiari e scuri. Il contrasto è pertanto maggiore, ma c’è il rischio di un’immagine rumorosa in caso di oggetti con superfici diverse o molte temperature.

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L’isoterma è una funzione di misurazione che mostra un dato intervallo della stessa temperatura apparente o intensità di radiazione in un colore diverso dalla tavolozza. Consente di evidenziare l’andamento della temperatura nell’immagine (vedere Figura 10 ).

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  1. Parametri oggetto

Come abbiamo visto, l’aspetto delle immagini termiche dipende dalla tecnica dell’operatore termografico e dalle sue scelte di impostazione ed è possibile eseguire operazioni di modifica sulle immagini radiometriche salvate. Tuttavia, è anche possibile modificare le impostazioni riguardanti il calcolo delle temperature. In pratica, ciò significa che l’emissività e la temperatura apparente riflessa possono essere modificate in modo retroattivo. Se si nota che questi parametri sono stati impostati non correttamente o si desidera aggiungere più punti di misurazione, i valori di misurazione della temperatura verranno calcolati o ricalcolati in base alle modifiche (vedere Figura 11 ).

Acquisizione delle immagini: suggerimenti pratici

L’elenco seguente include alcuni suggerimenti pratici. Notare tuttavia che non si tratta di una descrizione completa della procedura di imaging termico.

  • Assicurarsi che la termocamera salvi le immagini radiometriche.
  • Scegliere una posizione appropriata da cui acquisire le immagini:

–              Osservare la situazione radiativa.
Controllare che l’oggetto sia chiaramente visibile e visualizzato con la dimensione e la posizione appropriata.

  • Se si modifica l’emissività, monitorare l’intervallo di temperatura ed assicurarsi che resti comunque appropriato.
  • Mettere a fuoco.
  • Utilizzare un treppiede per ridurre il movimento della termocamera.
  • Eseguire la sintonizzazione termica.
  • Prendere nota della descrizione e delle dimensioni dell’oggetto, della distanza effettiva, delle condizioni ambientali e delle condizioni operative.

È più facile modificare l’immagine termica quando è salvata o “bloccata” (in “Anteprima”). Inoltre, poiché non è necessario eseguire ogni operazione sul posto, è possibile abbandonare le aree pericolose immediatamente dopo l’acquisizione dell’immagine. Se possibile, acquisire un numero di immagini superiore al necessario, anche da diverse angolazioni. È meglio che acquisirne troppo poche. Si potrà quindi scegliere con comodo l’immagine migliore in un secondo momento.

Conclusioni

L’acquisizione di un’immagine termica di qualità non richiede trucchi magici: una solida manualità e un lavoro ben fatto sono tutto quel che occorre. Molti dei punti citati possono sembrare banali e scontati, specialmente per i fotografi amatoriali. Ovviamente, l’apparecchiatura ha un suo ruolo nel garantire la nitidezza delle immagini. Le termocamere migliori, ovvero ad alta definizione, consentono la localizzazione veloce anche delle piccole anomalie e senza funzionalità di messa a fuoco è sempre difficile acquisire un’immagine nitida. Tuttavia, le termocamere di fascia alta non sono garanzia di immagine di qualità se utilizzate in modo non corretto. Alla base di un lavoro professionale di qualità c’è la formazione e l’istruzione in materia di termografia, lo scambio di conoscenze con altri operatori termografici e, ovviamente, l’esperienza pratica. 

Per ulteriori informazioni sulle termocamere o su questa applicazione, visitate questo sito

Le immagini potrebbero non rappresentare la reale risoluzione della termocamera e sono a solo scopo illustrativo.

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