كفاءة الكاميرا الحرارية تحت ظروف الطقس الرديء والهدف المتحرك في مدينة كربلاء المقدسة

رسالة ماجستير

اسم الباحث : احمد فاضل عبد الرحيم

اسم المشرف : أ. د. فاضل خدام فليفل; أ.م. د. ازهر عبد الزهرة رحيم

الكلمات المفتاحية :

الكلية : كلية العلوم

الاختصاص : علوم الفيزياء

سنة نشر البحث : 2021

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

الخلاصة

تستخدم كاميرات التصوير الحراري على مدى واسع في التطبيقات العسكرية لقدراتها على الرؤية الليلية في مديات المراقبة المختلفة. تعتمد كفاءة الكاميرا الحرارية على جودة الصورة أو الكشف عن الهدف والتعرف عليه. في هذا العمل ، نموذج رياضي تمت برمجته في Mathcad للتحقق من كفاءة الكاميرا الحرارية (PT-602CZ HD) عندما يتحرك الهدف بسرعات مختلفة. يتم حساب توزيع الشدة في الصور الحرارية باستخدام دالة التحول. دالة انتشار الشق (BSF) تم حلها في حالتين مع وبدون حركة خطية للهدف.تم حساب قيم عامل الحركة الخطية للهدف بسرعات مختلفة (40 ، 60 ،80 ، 100،120) كم / ساعة. تم تقييم شدة توزيع الصورة الحرارية لمديات مختلفة (150 الى 4500) م. وأظهرت النتائج أنه يمكن الكشف عن الهدف وتمييزه في مديات (150 ، 300،500 ) م ولكن الهدف يكتشف فقط في مديات (750) م. إذا كان مدى الهدف المتحرك أكبر من 750 مترًا ، فسيحدث الاكتشاف أيضًا ولكن بدقة مختلفة إذا وصل المدى إلى 2500 متر وأكثر ، يكون التصوير الحراري مستحيلًا لهذا النوع من الكاميرات الحرارية. مقارنة النتائج النظرية لانحطاط شدة الصورة الحرارية مع صورة هدف متحرك تم التقاطها عمليا بواسطة كاميرا حرارية بسرعة 40 كم / ساعة من الهدف في منطقة عين التمر لمدينة كربلاء المقدسة. يتأثر اكتشاف الهدف بحالة الأحوال الجوية. يتم تقييم النفاذية في الغلاف الجوي لنطاق الأشعة تحت الحمراء عند (5،10) مايكرومتر في رؤية مختلفة (200،300 ،400 ،500 ،600 ،700 ،800 ) م مع وجود الضباب في مديات مختلفة (200،300 ،400 ،500 ،600 ،700 ،800 ) م في نفس المنطقة من الدراسة، وتم التحقق من المدى الفعال. تجريبيا ، يتم التقاط الصور الحرارية بواسطة الكاميرا الحرارية في مديات مختلفة (200،300 ،400 ،500 ) م في الرؤية 400 م. يتأثر انتقال الأشعة تحت الحمراء بظروف الغلاف الجوي مثل الضباب وتعتمد النفاذية على تركيز الجسيمات العالقة في الغلاف الجوي. كلا المدى والضباب لهما تأثير قوي على الصور الحرارية التي تلتقطها الكاميرا الحرارية. النفاذية في الغلاف الجوي بمقدار 10ميكروميتر في ظل ظروف ضبابية أفضل من 5 ميكرومتر. لذلك ، يعد اكتشاف الهدف والتعرف عليه بواسطة الكاميرا الحرارية بحجم 10 ميكرومتر هو المفضل. النتائج النظرية تتفق مع الصور الحرارية التجريبية التي تم التقاطها في هذه الحالة ونفس المنطقة. أيضًا، يتأثر اكتشاف الهدف بتلوث الهواء مثل الغبار (الجسيمات المحيطة PM10). يتم حساب مدى الرؤية (V) مع الجسيمات المحيطة PM10. يتم تقييم النفاذية في الغلاف الجوي للأشعة تحت الحمراء (ATIR) مع 10 مايكرومتر بتركيزات مختلفة من الجسيمات PM10 (10،20 ، 30 ، 40، 50) ميكروغرام / م3 التي سجلتها منظمة الأرصاد الجوية العراقية وعلم الزلازل في منطقة عين التمر مدينة كربلاء المقدسة ، العراق. أظهرت النتائج أن تركيز PM10 له تأثير كبير على قوة دقة الصورة في التصوير الحراري. تركيز PM10 في منطقة الدراسة له تأثير طفيف على الصورة الحرارية.

Efficiency of Thermal Camera under Bad Weather and Moving Target Conditions in Holy Karbala City

Abstract

Thermal imaging cameras are widely used in military applications for their night vision capabilities at different observation ranges. The efficiency of the thermal camera depends on the image quality or detecting and recognizing the target. In this work, a mathematical model that programed in Mathcad to verify the efficiency of the thermal camera (PT-602CZ HD) when the object is in motion at different speeds. The intensity distribution in thermal images is calculated by using the transfer function. Bar Spread Function (BSF) solved at two cases with and without linear motion of the object. The values of the linear motion factor of the object were calculated with different velocities (40,60,80.100, and 120) Km/h. The intensity distributing of the thermal image evaluated for different ranges (150 to 4500) m. The results show that the target can be detected and distinguished in the ranges (150, 300,500) m but the target detects only in the ranges (750) m. If the range of the moving target is larger than 750m the detection also occurs but at a different resolution, if the range is reached 2500 m and more the thermal imaging is impossible for this type of thermal camera. Compare the theoretical results of intensity degraded of the thermal image with the images of moving objects captured practically by the thermal camera at 40 Km/h velocity of the object in the Ain Al-Tamer area for the holy Karbala city. Detection of a target is influenced by the case of the weather conditions. Atmospheric transmission of the infrared band at (5, 10) μm is evaluated at different Visibility (200,300,400,500,600,700,800) m with the presence of fog at different ranges (200,300,400,500,600,700,800) m in the same area of study, and the effective range is investigated. Experimentally, thermal images are captured by the thermal camera at various ranges (200,300,400,500) m at visibility 400 m. The transmission of infrared radiation is affected by atmospheric conditions such as fog and the transmission depends on the concentration of particles suspended in the atmosphere. Both range and fog are a strong impact on thermal images captured by the thermal camera. The atmospheric transition of 10 μm under foggy conditions is better than 5 μm. Therefore, the detection and recognizing of the object by the thermal camera with 10 μm is a favorite. The theoretical results agree with the experimental thermal images were taken in this case and the same area. Also, the detection of a target is influenced by air pollution such as dust (ambient particulate matter PM10). Calculation of the visibility (V) range with ambient particulate matter PM10 is performed. Atmospheric Transmission of the Infrared Radiations (ATIR) with 10 μm is evaluated at different concentrations of particulate matter PM10 (10, 20, 30, 40, 50 ) μg/m3 recorded by Iraq Meteorological Organization and Seismology in Ain Al-Tamer area for the holy Karbala city, Iraq. The results show that the PM10 concentration significant affects the resolution power of images in thermal imaging. The PM10 concentration in the study area has a slight influence on the thermal image.