Erreurs en thermographie

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Erreurs en thermographie

Cet article sera consacré à des erreurs faites en thermographie, cela pourrait être long mais sera consacré essentiellement à des grands thèmes

Les panachés

Serons repris ici les thermographies qui vont cumuler plusieurs erreurs.

Vision de toitures plates

Cette thermographie provient pourtant d'un laboratoire de recherche sur l'énergie verte et d'un docteur en sciences disposant d'un PhD de Berkely en énergie et en environnement.

• Netteté: l'avant-plan n'est pas net donc sa mesure de température est faussée en SP1, il n'est d'ailleurs pas possible actuellement en thermique d'avoir une netteté acceptable sur une profondeur de champ aussi importante.
• Alignement des scènes: les scènes sont alignées dans l'axe vertical et non dans l'axe horizontal, nous passons d'un gros plan à des plans éloignés de plus de 50 mètres (voir aussi article Distance et thermographie) ce qui signifie que les valeurs de SP5 sont extrêmement grossières alors qu'il s'y trouve des contrastes thermiques.
• Pas de rectification de l'émissivité: chaque matériau affiche froidement une température alors que leur émissivité peut-être extrêmement différente: le gravier a une émissivité de 0.28 bien souvent alors que le sol en terre est compris entre 0.92 et 0.95 selon son degré d'humidité mais que l'herbe a une émissivité de 0.8 à 0.74 selon sa nature mais aussi son humidité
• Pas de détail de nature de certaines surface en SP2, SP3 ou SP4. Selon le cas cela pourrait être un bitume blanc, un polypropylène, un zinc, ... Sauf que pour ces surface, l'émissivité est extrêmement différente.
• Donner l'illusion de travailler en qualitatif précis: ce type de présentation donne une impression de précision ce qui, même avec de meilleures précautions expérimentales, ne sera jamais le cas car des prises de vues extérieures sur des surfaces salies par les éléments. On pourra travailler en comparatif mais en gardant à l'esprit que la marge d'erreur est très grande.

Ce type de comparaison est impossible alors?

Non bien entendu mais on peut alors travailler avec un plan large où les surface s'alignent horizontalement donc à des distances comparables mais, surtout, travailler en mettant des échantillons de surfaces dans la scène de la prise de vue mais, surtout, rectifier chaque objet sur sa propre émissivité afin d'avoir des valeurs réalistes mais qui seront toujours approximatives.

Les moisissures

Cela paraît une évidence mais une caméra thermique ne verra que l'humidité encore présente donc si une zone a séché, les spores peuvent être invisible et déshydratée mais prêtes à être réactivées à la prochaine occasion.

La présentation en image double ci-dessus illustre bien combien dans certains cas, la caméra thermique peut passer à côté de la réalité, elle n'a vu, ici, que 50% du problème de cette scène.

Voir la présentation en anglais de InspectApedia sur la moisissure.

Les changements d'état

On peut déjà facilement faire l'erreur de confondre température d'un objet et température de surface, erreur qui est proportionnelle à la conductivité du matériau observé. Mais il est une erreur qui peut devenir énorme: celle de confondre la température de surface avec celle d'un objet en train de fondre. L'exemple de la glace est encore le plus parlant:

L'eau a un pouvoir de tension hygroscopique si élevé, combinant au pouvoir "collant" de la glace qu'elle peut enrober totalement d'une pellicule d'eau liquide légèrement mouvante de la glace en train de fondre. en fait, l'eau en surplus va s'écouler en flaque au pied de la glace mais tout le glaçon reste mouillé. Vous ne voyez donc que l'interface d'échange thermique et plus la surface du glaçon. Le glaçon ci-dessus est encore encore en-dessous de -10°C à coeur pourtant vous venez de produire une image de glaçon donc d'eau solide à une température de l'ordre de +2°C!

C'est bien entendu impossible. La thermographie des objets qui changent d'état physique, peu importe le sens, est à prendre avec d'extrêmes précautions voire est inexploitable sauf cas particuliers.

Les erreurs de matériaux

L'erreur la plus commune est de se tromper en visant un matériau inapproprié.

Émissivité trop basse

Cette pièce affiche largement plus froide que sa température réelle, son émissivité étant parfois inférieure à 0,2 (inox et alliage cuivré).

Effet miroir

La vision thermique ici d'un bardage en zinc offre plus la thermographie de la façade du voisin que de la cible, le bardage.

Les transparents

Parfois, en thermographie, on peut se tromper de sens et prendre la mesure du matériau de l'autre côté parce que le matériau visé est transparent aux infrarouges:

La vision thermographique ci-dessus montre une fenêtre dont le pan supérieur et celui d'extrême droite ont reçu un film polyéthylène pour isoler. Or les deux parties sont plus froides à la caméra que les parties laissées en simple vitrage libre, pourquoi?

Simplement parce que ces films plastiques sont quasiment transparents aux longueurs d'onde des infrarouges longs donc sur les vitrages isolés, je mesure la température du carreau de verre et non celle du film plastique or il est logique qu'étant désormais séparé de l'intérieur, il soit plus froid. La mesure de ce type de montage doit donc se faire depuis l'extérieur pour une mesure d'efficacité, la mesure intérieure est intéressante mais faussée puisqu'il est désormais quasiment impossible d'obtenir la température intérieure sans risquer de déchirer le film.

Simulation par ordinateur

Cette vue-ci est décourageante, pour une fois que quelqu'un faisait l'effort d'intégrer la thermographie dans un jeu, il se contente de convertir des palettes des couleurs alors que la construction d'une image thermique est une combinaison de la température des matériaux, de leur émissivité et de leur forme (principalement). Même la palette de couleur ne correspond pas à un des standards du métier.

Et un de nos coupables est en fait Adobe dont voici le programme de conversion:

Voici maintenant une vraie conversion de vue digitale vers une vue en thermographie:

Ce qui se passe ici, c'est que l'appareil qui prend en vision nocturne et celui qui prend en thermographie n'est pas le même, la vision nocturne est en échelle de gris, comme la thermographie de base mais les nuances sont basée sur la luminosité pour la vision nocturne et sur la température apparente pour la thermographie. Il n'est pas technique possible actuellement de convertir une photo vers une version thermique simplement parce que la longueur d'onde d'observation n'est pas la même et que même les appareils spéciaux sauvent en réalité deux versions distinctes de l'image.

Les images ci-dessus ne sont donc pas des conversions mais bien des images prises dans les 3 modes distincts, même la conversion de la vue digitale en vue vision nocturne n'est pas techniquement faisable, le terme conversion est donc, dans ce cadre, usurpé.