Marktübersicht: Thermografie-Software im Vergleich

Infrarot- oder Wärmebilder (Thermogramme) sind so, wie sie aus der Kamera kommen, nicht immer direkt brauchbar: Mal wird vor Ort keine passende Temperaturskala gewählt, mal stellt sich die gewählte Farbpalette als nicht optimal heraus. Hier sind also nicht nur Kenntnisse über die Grundlagen der Thermografie wichtig, sondern auch die richtige Software.

Mit herkömmlichen Bildbearbeitungsprogrammen kommt man für die Nachbearbeitung von Thermogrammen nicht weit, weil sie die radiometrischen Informationen, das heißt die Wärmestrahlungs-Messdaten nicht auswerten können. Deshalb sind die Anwender auf ein spezielles Auswertungsprogramm angewiesen, am besten ein Programm des jeweiligen IR-Kameraherstellers, denn die Kamera hinterlegt die Messdaten in einem herstellerspezifischen Datenformat in der Grafikdatei.

Mit der passenden Software lassen sich Thermogramme am PC-Monitor anzeigen, organisieren, korrigieren, optimieren und analysieren. Die Infrarotbilder können visuellen Digitalfotos gegenübergestellt bzw. mit diesen überlagert und zu einem aussagekräftigen Thermografie-Bericht zusammengestellt werden. Anschauliche Messwertreihen und Diagramme ermöglichen es, einen räumlichen oder zeitlichen Temperaturverlauf zu dokumentieren. Sind bauphysikalische Kenngrößen, Material- und Klimadaten bekannt, lassen sich potenzielle Kondensationspunkte und damit schimmelgefährdete Bereiche in Räumen lokalisieren. Erst im Zusammenspiel mit der Auswertungssoftware werden Thermografiekameras zu einem wirkungsvollen Kontroll- und Analysewerkzeug.

Fokussierung und Bildausschnitt müssen stimmen

Die Möglichkeiten, Thermogramme nachträglich zu bearbeiten, sind vielfältig. Dies gilt jedoch nur begrenzt für die Fokussierung, den Bildausschnitt und den Temperatur-Messbereich. Auch Randbedingungen, die Messungen verfälschen, können nachträglich nicht oder kaum korrigiert werden. Dazu zählen Sonneneinstrahlung, Wind, Regen, Schnee und Nebel, die man deshalb stets im Messprotokoll dokumentieren sollte.

Bildausschnitt und Fokussierung müssen also stimmen, bevor der Auslöseknopf gedrückt und das von der Kameraoptik erfasste Wärmebild bzw. die Bildsequenz auf einen internen Flash-Speicher oder einen externen Speicher (SD, Mini-SD, MMC) in einem herstellerspezifischen Datenformat abgelegt wird. In der Regel ist das ein Pixelgrafikdatenformat, z. B. JPG oder BMP, das zusätzlich die vom Kamera-Detektor erfassten radiometrischen Informationen enthält.

Damit sich aus den Tausenden von Temperatur-Messwerten eines Thermogramms überhaupt etwas herauslesen lässt, wird der vom Detektor aufgezeichneten Signalstärke ein Temperaturwert zugeordnet und diese mit einem Grau- oder Farbwert belegt. Neben oder unter dem Bild wird eine Farbskala eingeblendet, anhand derer unmittelbar zu sehen ist, welche Temperatur welcher Farbe entspricht. Außerdem enthält die Wärmebild-Datei Angaben zur Aufnahmezeit, das Aufnahmedatum und eine individuelle Bildnummer.

Gespeichert werden auch Kamera-Einstelldaten zum Zeitpunkt der Aufnahme, etwa die Entfernung Kamera-Objekt, die Luft-/Strahlungstemperatur und Kalibrierdaten. Per Datenkabel oder Speicherkartenleser werden die Wärmebild-Dateien auf den Rechner übertragen. Dort können sie in das Auswertungsprogramm geladen werden.

Vor-Ort-Auswertung am Kamera-Display

Schon vor der Auswertung mit der Thermografie-Software am PC ermöglichen es „Kamera-Bordfunktionen“, direkt am Display Messungen und Analysen im aktuellen Wärmebild oder in den im Speicher abgelegten Wärmebildern vorzunehmen. Das hat den Vorteil, dass Thermografen an Ort und Stelle Problembereiche erkennen und ihnen sofort näher auf den Grund gehen können. Art und Umfang der Mess- und Analysemöglichkeiten unterscheiden sich je nach Kameramodell und -ausstattung.

Gängig sind diverse Temperaturanzeige-Funktionen, wie eine Cursor-, Minimal- und Maximaltemperatur-Anzeige, frei positionierbare Messpunkt-Markierungen oder eine in ihrer Größe beliebig änderbare und ebenfalls frei positionierbare Messbereichsmarkierung mit Minimal-, Maximal- und Durchschnittswertanzeige.

Alarmmarken können für die schnelle Anzeige von Messwertüber- oder -unterschreitungen gesetzt oder Isothermen angezeigt werden, die alle Bildteile einer zuvor definierten Temperatur farblich hervorheben. Natürlich lassen sich auch Farbskalen, Farbpaletten und der aktuelle Emissionsgrad individuell einstellen (siehe Abschnitt „Weitere Einstellungs- und Auswertungsmöglichkeiten“). Per Sprachnotiz-Funktion können vor Ort für die Auswertung relevante Informationen festgehalten und später im Büro abgehört werden.

Level, Span und Farbpalette einstellen

Weitaus umfangreicher sind die Analysefunktionen von Wärmebild-Auswertungsprogrammen. Da am häufigsten Farbskalen und Farbpaletten über das gesamte Bild oder lokal in einem bestimmten Bereich optimiert werden müssen, sind diese Möglichkeiten Standard. Über die Temperatur-Spreizung (auch „Span“ genannt) wird die obere und untere Temperatur auf der Skala eingestellt. Damit lässt sich die zum jeweiligen Messobjekt passende Temperatur-„Spannweite“ und damit der Bildkontrast festlegen. Die Temperatur in der Mitte der Temperaturskala wird über die „Level“-Funktion gewählt. Sie bewirkt eine Verschiebung der Farbskala hin zum obersten oder untersten Farbwert der aktuell verwendeten Farbpalette.

Bei einigen Programmen unterstützt eine Automatik die Level- und Span-Voreinstellung, die anschließend per manueller Feinjustierung optimiert werden kann. Mit beiden Werten lassen sich zu helle, zu dunkle, zu kontrastarme oder völlig übersteuerte Thermogramme nachträglich korrigieren.

Wärmebilder enthalten ursprünglich, so wie der IR-Detektor sie erfasst, nur Temperaturwerte, jedoch keine Farbwerte. Um das „Lesen“ und die Interpretation der Wärmebilder zu erleichtern, werden sie über Farbpaletten „eingefärbt“. Je nach gewünschter Anwendung und Bildaussage kann man einfache Graustufen, „Glühfarben“ (auch „Eisenfarben“ genannt), Kalt-/Warm-Farben, Regenbogenfarben und weitere Farbpaletten wählen.

Die von Gebäudeenergieberatern bevorzugten Kalt-/Warm-Farben nutzen die psychologische Wirkung von Farbtemperaturen, wonach Rot- und Gelbtöne für warme, Grün- und Blautöne für kalte Temperaturen stehen. Graustufen oder Eisenfarben werden häufig dann verwendet, wenn man bei sehr kontrastreichen Wärmebildern Feinheiten besser erkennen will. All diese Einstellungen können jederzeit wieder rückgängig gemacht werden. Sie haben keine Auswirkungen auf die zum Aufnahmezeitpunkt gemessenen Temperaturwerte.

Wichtig ist, die Farbskala und die Farbpalette so einzustellen, dass das Wärmebild den tatsächlichen Verhältnissen entspricht und den Betrachter nicht zu Fehlschlüssen verleitet. Denn mit den oben beschriebenen Einstellungen lassen sich Wärmebilder manipulieren: Ein und dasselbe Gebäude kann im Thermogramm wahlweise als Energieschleuder oder als Passivhaus dargestellt werden.

Weitere Einstellungs- und Auswertungsmöglichkeiten

Auch der Emissionsgrad (der materialspezifische Wärmeabstrahl-Kennwert des im Bild sichtbaren Materials) lässt sich per Software nachträglich global modifizieren – für definierte Teilbereiche oder pixelweise – ohne dass Informationen verloren gehen oder verfälscht werden. Teilweise ermöglichen Emissionsgrad-Korrekturmodelle das Herausfiltern und Korrigieren von Störstrahlungen oder Dämpfungseigenschaften der Messstrecke, die z. B. bei Regen oder Nebel entstehen.

Zur Visualisierung kritischer Temperaturen können sowohl Über- und Unterschreitungen von Grenzwerten als auch einzelne Pixel in einem bestimmten Temperaturbereich hervorgehoben werden. Ferner lassen sich für beliebige Temperaturen Marken setzen, bei deren Unter- oder Überschreiten ein optischer oder akustischer Alarm ausgelöst wird.

ROIs (Regions of Interest) sind Messbereiche, die im Thermogramm mit Hilfe von Punkten, Linien oder Flächen definiert werden. Bei ihrer Auswertung in Form von Messreihen und Diagrammen geben 2D- oder 3D-Profildiagramme den Temperaturverlauf entlang einer Linie oder einer Fläche an, Histogramme zeigen die Häufigkeitsverteilung von Temperaturwerten. Zeitbasierte Auswertungen von IR-Bildersequenzen ermöglichen optional das manuelle oder automatisierte Selektieren von Thermografiedaten sowie das Erstellen gefilterter Bilderserien. Zeitdiagramme verdeutlichen den Verlauf von Durchschnitts-, Minimal- und Maximalwerten innerhalb eines bestimmten Zeitabschnitts.

Großformatige Motive wie Gebäudefassaden oder Photovoltaikanlagen lassen sich mit Hilfe einer Mosaik- oder Panoramafunktion aus mehreren Einzelbildern zusammensetzen. Dabei sucht die Software automatisch nach geometrischen Überschneidungen und führt so Einzelaufnahmen zu einem Gesamtbild zusammen, das ebenso wie die Einzelaufnahmen in vollem Umfang radiometrisch ausgewertet werden kann. Eingeschränkt gilt das auch für die perspektivische Entzerrung, die einige Programme ermöglichen. Damit kann eine Fassade, die aufgrund eines ungünstigen Aufnahmewinkels extrem verzerrt erscheint, perspektivisch korrigiert werden. Beim „Entzerren“ interpoliert die Software allerdings an den perspektivisch zusammenlaufenden Bildpartien Pixel und Temperaturwerte.

Thermografie-Berichte erstellen

Prinzipiell kann man Thermografie-Berichte mit jedem besseren Textverarbeitungsprogramm anfertigen. Reporting-Funktionen, Vorlagen und Automatismen von Thermografie-Programmen beschleunigen jedoch das Zusammenstellen von Wärmebildern, Diagrammen, visuellen Digitalfotos und Erläuterungstexten zu aussagekräftigen Berichten.

Besonders interessante Bereiche im Thermogramm lassen sich mit Hinweispfeilen oder anderen Markierungen hervorheben und beschriften. Thermogramme, Tabellen und Diagramme können mit Kommentaren versehen werden. Individuell modifizierbare Textvorlagen oder Berechnungsvorschriften für kurze oder ausführliche Dokumentationen in der passiven oder aktiven Gebäudethermografie, der Leckagesuche, Blower-Door-Messung, PV-Anlagenthermografie- oder Anlageninstandhaltung vereinfachen die Berichterstellung. Layoutfunktionen ermöglichen eine individuelle Gestaltung der Berichtseiten, inklusive eigenem Firmenlogo und Kontaktdaten.

Abgeschlossene Berichte können nachträglich geändert und erweitert oder als Grundlage für neue Berichte verwendet werden. Beispielvorlagen zeigen, was ein aussagekräftiger und für Kunden nachvollziehbarer Thermografie-Bericht enthalten sollte. Inhalt, Struktur und Umfang des Berichts hängen zwar von der jeweiligen Aufgabenstellung ab, dennoch sind grundlegende Dinge zu beachten.

Das sollten Thermografie-Berichte enthalten

Alle für die Messung relevanten Parameter müssen exakt dokumentiert werden, um eine Reproduzierbarkeit der Messung und der Ergebnisse auch durch Dritte zu ermöglichen. Ferner gehören in den Bericht Informationen zu Aufgabenstellung, Auftraggeber, Auftragnehmer und Teilnehmern.

An Klimadaten sind Innen- und Außentemperatur, reflektierte Temperatur, ggf. relative Luftfeuchte, Wetter, Sonneneinstrahlung, Wind etc. festzuhalten und bei den Objektdaten neben Adresse und Gebäudetyp u. a. ein Lageplan mit Himmelsrichtung, die Konstruktionsweise und Materialien der Gebäudehülle, das Gebäudealter, ggf. durchgeführte Renovierungen sowie das Heizsystem.

Wichtig sind auch die Kameradaten (Hersteller, Kameramodell, technische Daten), Bildinformationen zu jedem Thermogramm wie Datum und Aufnahmezeit, Farbpalette, Temperaturskala, Emissionsgrad. Bei vielen Aufnahmen ist ein im Grundriss eingetragener Aufnahmestandpunkt mit Blickrichtung sinnvoll. Jedes Thermogramm sollte im Bericht durch ein visuelles Digitalfoto ergänzt werden. Für die Vergleichbarkeit ist eine einheitliche Temperaturskalierung zu empfehlen.

Wesentlich ist natürlich eine Auswertung der Thermogramme mit individueller Erläuterung und Bewertung, wobei der Inhalt so verfasst werden sollte, dass er auch für Laien verständlich ist. Bei Problembereichen wie Wärmebrücken oder feuchten Stellen sollte der Thermografie-Bericht Vorschläge zur Beseitigung enthalten. Am Ende empfiehlt sich eine Schlussfolgerung und Zusammenfassung, die sich auf die konkrete Aufgabenstellung bezieht. Ein Inhalts- und ein Stichwortverzeichnis verbessern bei längeren Berichten den Überblick.

Was bietet der Markt …?

Die Anzahl an Thermografie-Programmen ist überschaubar. Sie deckt sich in etwa mit den IR-Kameraherstellern (s. Vergleichstabelle). Jeder Hersteller bietet seine eigene Software an, teilweise in mehreren Varianten: als kostenlos downloadbarer Viewer („Anzeigeprogramm“), als im Lieferumfang einer IR-Kamera enthaltene Basisversion oder als erweiterte, kostenpflichtige Profiversion.

Teilweise ist die Software modular aufgebaut, sodass sich das Grundprogramm um Spezialmodule oder eine Reporting-Software erweitern lässt. Ergänzende mobile Apps (beispielsweise FLIR Tools Mobile oder Testo Thermography App) bieten die Möglichkeit, von einer Wärmebildkamera mit WLAN-Funktion Thermogramme oder Live-Videos auf das mobile Gerät zu übertragen.

Ferner enthalten sie einfache Bearbeitungsfunktionen wie die Änderung von Level und Span, der Farbpalette und weiterer Parameter. Einige Anbieter haben spezielle Auswertungs- und Reportingsoftware für die Bauthermografie (z. B. FORNAX von InfraTec). Damit lassen sich bauphysikalische und energetische Probleme im Detail aufdecken, U-Werte, Wärmeströme oder Energiekosten berechnen, bauphysikalische Simulationen durchführen oder umfangreiche Inspektionsberichte erstellen.

… und worauf sollte man achten?

Auf folgende Merkmale sollte man bei Thermografieprogrammen besonders achten:

• Einsatzbereiche: Für welche Einsatzbereiche eignet sich die Software (z. B. Bearbeitung, Analyse, Reporting)? Welche Kameramodelle des Anbieters werden von der Software unterstützt: alle oder nur bestimmte Modelle?
• Korrektur: Zu den wichtigsten Funktionen zählt die nachträgliche Korrektur von Thermogrammen, insbesondere die Modifizierung des Temperaturlevels bzw. -bereichs sowie der Farbpalette.
• Bildbearbeitung: Hierfür sind Werkzeuge wie Drehen, Spiegeln, Entzerren, die Einbindung bzw. Überlagerung von Realbildern sowie die Bildsequenz-Bearbeitung wichtig.
• Analyse: Bei der Analyse von Thermogrammen sind die Anzeige von Werten wie Emissionsgrad, Transmissionsgrad, Temperatur, Differenzbild, Isothermen oder ROIs von Interesse.
• Alarm: Diese Funktion sollte auf problematische Taupunkte und damit potenziell schimmelgefährdete Bereiche sowie auf Wärmebrücken hinweisen.
• Berichte: Die Thermogramme sollten durch aussagekräftige Listen, Skalen, Diagramme und individuelle Kommentare ergänzt werden. Text- und Layout-Vorlagen beschleunigen die Berichterstellung.
• Schnittstellen wie ASCII, TXT, DOC, XLS, PDF sowie ein Pixelbild-Export (BMP,  JPG, TIF …) ermöglichen die Weiterbearbeitung und den digitalen Austausch von Text- und Bildinformationen.

Über die technischen Merkmale hinaus sollte man sich stets bewusst sein, dass Thermografie-Software fachliches Know-how nicht ersetzen kann. Schließlich ist für die Interpretation von Wärmebildern alleine der Thermograf verantwortlich. Bei der Aufnahme und auch bei der Auswertung und Interpretation sind Kenntnisse über Optik, Wärmestrahlung, Wärmeleitung, Materialkunde, aber auch zur Bau- und Haustechnik erforderlich. Andernfalls läuft man Gefahr, Thermogramme falsch zu interpretieren und die falschen Schlüsse zu ziehen.

Anbieter Thermografie-Software

ww.flir.de

www.fluke.de

www.icodata.de

www.infratec.de 

www.irpod.net 

www.milwaukeetool.de 

www.testboy.de 

www.testo.de 

www.trotec.de

(Ohne Anspruch auf Vollständigkeit)