Assessing optical radiation exposure to opaque incandescent materials by picture analysis – Part 1: from pixel color to radiance

Abstract

In industrial processes, working on incandescent materials exposes workers to optical radiations that can lead to cataract. In the case where risk cannot be appraised using software simulation, it is necessary to measure visible and near infrared irradiance at the eye of the worker. Since radiometers and spectroradiometers are too expensive for most people in charge of safety at work, a novel method is proposed that assesses irradiance using a photograph taken by smartphone, for example. It consists in summing the irradiance corresponding to each pixel representing the opaque incandescent materials in the picture. Pixel irradiance is assessed from the radiance of the colored body whose temperature and emissivity correspond to the pixel color, weighted by the geometric configuration associated with the pixel in the camera perspective. This virtually free method is accurate enough to assess cataract risk, thereby helping employers to choose an efficient means of protecting workers. In this paper, we present the first principle of the method proposed: temperature and emissivity estimation of incandescent materials. Certains procédés industriels exposent les salariés au risque de cataracte due aux radiations optiques reçues de matériaux portés à incandescence. Si ce risque ne peut être évalué par simulation informatique, l’éclairement dans le visible et le proche infrarouge doit être mesuré au niveau de l’œil du travailleur. Radiomètres et spectroradiomètres étant trop onéreux pour la plupart des préventeurs, une méthode nouvelle est proposée pour évaluer cet éclairement sur la base d’une image du poste de travail, telle que peuvent en fournir les smartphones. La méthode additionne pour tous les pixels associés à une matière incandescente opaque dans l’image, le produit de la luminance d’un corps coloré dont la température et l’émissivité le font correspondre à la couleur du pixel, par le facteur de forme associé au pixel selon la perspective de la caméra. Cette méthode virtuellement gratuite se révèle assez précise pour évaluer le risque et aider l’employeur à prendre les mesures de sécurité adéquates. Cet article présente le premier principe de la méthode : comment estimer la température et l’émissivité des matériaux incandescents.