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23.02.2011

Mit falschen Farben mehr Information

Wärmebildkameras zeigen die Welt in leuchtenden Farben, die mit der Realität jedoch nichts zu tun haben

Die Bilder wirken vertraut und farblich doch völlig fremd: Sie zeigen wohlbekannte Hausfassaden und Dächer – jedoch in schrillen Farben vom Magenta über Blau, Grün und Rot bis hin zum Gelb. Die Rede ist von Aufnahmen, die mit einer Wärmebildkamera gemacht wurden. Mit der Wirklichkeit haben die hierbei dargestellten Farben nichts zu tun, weshalb die Bilder auch Falschfarbenaufnahmen genannt werden. Sie sind ein Beispiel dafür, wie wirkungsvoll Farben bei der Vermittlung von Informationen eingesetzt werden können. Die Aufnahmen sind heute ein unverzichtbares Mittel für die energetische Analyse von Gebäuden.

Thermografische Bilder zeigen, wo ein Gebäude besonders viel Heizwärme verliert, wie hier links bei der ungedämmten Haushälfte. Foto: Brillux
Thermografisches Bild.  Foto: Brillux

Wer seine Hand über die heiße Fläche eines Heizkörpers oder eines Kachelofens hält, spürt die von der Oberfläche abgestrahlte Wärme. Übertragen wird diese Energie durch Infrarotstrahlung – langwelliges Licht, das für das menschliche Auge unsichtbar ist. Erst bei kürzeren Wellenlängen beginnt der sichtbare Bereich des Lichts. Alle Körper mit einer Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunkts von minus 273 Grad Celsius senden diese Infrarotstrahlung aus. Etwa die Hälfte der von der Sonne auf die Erde übertragenen Energie kommt in dieser Form auf der Erdoberfläche an.

Die Wellenlänge dieser Infrarotstrahlung wird allein von der Oberflächentemperatur bestimmt: Je heißer ein Körper ist, desto kürzer ist die Wellenlänge. Genau dies macht man sich bei einer Wärmebildkamera zunutze: Richtet man sie an einem kalten Wintertag auf die Fassade eines beheizten Gebäudes, so erfasst der eingebaute Sensor die Wellenlängen der vom Gebäude ausgesandten Infrarotstrahlung. So lässt sich die Temperatur der jeweiligen Oberflächen bestimmen. Je wärmer die Oberfläche, desto mehr Wärme dringt aus dem warmen Inneren des Gebäudes nach draußen. Genau dort ist dann der Bedarf einer zusätzlichen Wärmedämmung am dringlichsten.

Die Sensoren einer Wärmebildkamera können lediglich 256 verschiedene Abstufungen von Wellenlängen unterscheiden. Herkömmliche Digitalkameras hingegen haben eine Auflösung von jeweils 256 Stufen für die Farben Rot, Grün und Blau, was insgesamt über 16 Millionen Farben entspricht. Diese 256 Abstufungen könnte man nun auf einem Bildschirm als Graustufen darstellen, doch damit wäre die menschliche Wahrnehmung überfordert: Einen solch feinen Sinn für Helligkeitsunterschiede hat der Mensch nicht, zumindest wenn die verschiedenen Abstufungen nicht direkt nebeneinander dargestellt werden.

Wärmebildkameras sind heute dank der technischen Entwicklung deutlich billiger als noch vor wenigen Jahren. Foto: Hiuppo, GNU-Lizenz
Wärmebildkamera, Foto: Hiuppo, GNU-Lizenz

Bei Farben jedoch arbeitet der menschliche Sehsinn weitaus differenzierter. Deshalb werden bei der Wärmebildkamera die 256 Abstufungen in Farben umgewandelt, die mit der Realität nichts zu tun haben. Bei den meisten Kameras können hierbei unterschiedliche Farbpaletten gewählt werden. Diesen Paletten liegen beispielsweise Bernsteinfarben zugrunde, Farbtöne von heißem bis hin zu glühendem Eisen, Farbtöne mit starken Rot-Blau-Kontrasten oder – besonders häufig angewandt – die Farben des Regenbogens. Die kältesten Bereiche des Bildes sind dabei meist in Blau oder Violett, die wärmsten in Rottönen dargestellt. Idealerweise wählt der Nutzer dabei diejenige Farbpalette und Temperaturskala, mit der er das aufgenommene Objekt mit möglichst großem Kontrastumfang darstellen kann.

Wärmebildkameras werden jedoch nicht nur bei der thermografischen Beurteilung von Fassaden eingesetzt. Da sich damit Oberflächentemperaturen berührungslos messen lassen, werden die Kameras auch zur Überwachung industrieller Prozesse verwendet. Auch in der Tiermedizin kommen sie zum Einsatz, beispielsweise um Entzündungsherde in Gelenken zu orten: Da diese stärker durchblutet sind, ist die Hauttemperatur dort höher. Nicht zuletzt werden die Kameras auch zum Sehen im Dunkeln eingesetzt: Militärs, Polizisten und Grenzschützer können mit den Falschfarbenbildern selbst in der finstersten Nacht Menschen oder Fahrzeuge orten. (ud)