Radioprotection 2024 , 59 ( 3 ), 225 – 234 © SFRP , 2024 https :// doi . org / 10.1051 / radiopro / 2024006
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ARTICLE
Assessing optical radiation exposure to opaque incandescent materials by picture analysis – Part 1 : from pixel color to radiance
JM . Deniel Institut national de recherche et de sécurité ( INRS ), 1 , rue du Morvan , CS 60027 , 54519 Vandoeuvre-lès-Nancy Cedex , France . Received : 30 October 2023 / Accepted : 1 February 2024
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 .
Keywords : Infrared radiation / imaging / occupational exposure
Résumé – 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 .
Mots clés : rayonnements infrarouges / imagerie / exposition professionnelle
1 Introduction
Working on incandescent materials , typically in the 800 to 1300 ° C range , exposes workers to visible and infrared optical radiations ( Lydahl et al ., 1984 ; Lydahl et al ., 1984 ). It can lead to skin burn and thermal damage to the retina and to the cornea ( cataract ) ( Barlier , 1994 ; Barlier et al ., 1995 ). Although aversion to skin and eyes pain and exposure levels may prevent retinal injury and skin burns , it is necessary to keep chronicle exposure below daily exposure limits ( ICNIRP , 2013 ) to avoid cataract ( Whillock et al ., 1990 ). The EU has established such occupational limits ( European Union , 2006 ;
* Corresponding author : jean-marc . deniel @ inrs . fr
Union Européenne , 2006 ) that have been transposed in each EU country ( e . g ., République française , 2010 ) in France ). In situ measurements ( Barlier , 1994 ; Barlier et al ., 1995 ) show that occupational exposure can exceed these thresholds tens folds or even hundreds folds .
European regulation limits daily mean occupational irradiance E IR from infrared radiations ( IR ) as expressed in Eq . ( 1 ) where E ( l ) stands for spectral irradiance at the eye .
3000 nm
E IR ¼ ∫ l¼780 EðlÞ∂l ; ð1Þ Daily E IR limits depend on exposure time
t : 1:8E4 T �3 = 4 W = m 2 if t < 10 3 s ; 100 W = m 2 otherwise .