Как получить инфракрасные изображения высокого разрешения на большие расстояния?

Подобно камере видимого света, оптическая система инфракрасной тепловизионной камеры фокусирует инфракрасное излучение определенной длины волны на инфракрасном детекторе посредством фотоэлектрического преобразования и обработки изображения для формирования визуального изображения. Из-за ограничений инфракрасных детекторов детальная разрешающая способность инфракрасных тепловизионных камер может быть хуже, чем у камер видимого света.

Фактически, инфракрасный объектив с непрерывным зумом обеспечивает хорошие функции для высокопроизводительных тепловизионных камер, что позволяет пользователям отслеживать или наблюдать цели на большом расстоянии или детально наблюдать близкие цели. Благодаря непрерывному масштабированию тепловизионная камера может анализировать характеристики движущейся цели на основе информации о временном и пространственном положении (TSPI).

Например, если инфракрасные тепловизионные камеры, используемые при измерении дальности стрельбы, хотят четко видеть самолет на расстоянии нескольких километров, но также хотят видеть снаряды малой дальности и малого размера. Оба эти измерения требуют систем высокого разрешения.

Чтобы достичь этой возможности, цель должна занимать больше пикселей на детекторе, и необходим инфракрасный детектор с большой площадью матрицы. Кроме того, очень помогают малый шаг пикселя детектора и оптическая система с большим фокусным расстоянием. Ниже приведены факторы, влияющие на разрешение инфракрасных изображений на больших расстояниях и метод регулировки.

Мгновенное поле зрения

Пространственное разрешение инфракрасной камеры определяется ее мгновенным полем зрения (IFOV). Мгновенное поле зрения — это угол светоприема поля наблюдения одного пикселя обнаружения в детекторе. Он определяет мгновенную площадь наблюдаемой цели на заданном расстоянии. Эта область представляет собой наименьшую единицу, которую может различить датчик.

Мы можем представить, что из пикселя детектора на отображаемый объект проецируется конус. Область на конце конуса — это мгновенное поле зрения, то есть размер области, видимой каждым пикселем. Чем меньше IFOV, тем меньше минимальная разрешаемая единица и тем выше пространственное разрешение изображения. IFOV зависит от оптической системы датчика и размера детектора. Чем меньше размер пикселя и больше фокусное расстояние, тем меньше площадь, поэтому наблюдаемая цель может занимать больше пикселей на детекторе.

С развитием технологий шаг пикселя детектора становится все меньше и меньше, а шаг пикселя сократился с исходных 30 мкм до 15 мкм, а то и 10 мкм. Сочетание небольшого пиксельного детектора и длиннофокусного объектива обеспечивает аппаратную гарантию получения изображений высокого разрешения с большого расстояния.

Маленьким пиксельным детекторам трудно обеспечить высокоскоростное изображение целей, обеспечивая при этом более высокое пространственное разрешение. При высокоскоростной съемке время интеграции очень короткое, поэтому камере необходимо как можно быстрее захватить как можно больше света, для чего требуются пиксели большего размера. Однако большинство приложений для получения изображений на больших расстояниях не требуют высокой скорости, а объекты, движущиеся на расстоянии, не будут перемещаться по детектору так быстро, как объекты, находящиеся вблизи. Поэтому меньший размер пикселя обычно является приемлемым.

Информация о временном и пространственном положении (TSPI)

Фокусное расстояние объектива является ключевым фактором для получения изображения на большом расстоянии. При обнаружении и опознавании целей разных типов и на разных дистанциях различно и фокусное расстояние необходимой аппаратуры. Если размер цели определен, пользователь может рассчитать расстояние до цели по известному фокусному расстоянию. Когда объект движется, например, самолет, движущийся к наблюдателю или от него, преимущество использования объектива с постоянным зумом и превосходной парфокальностью становится очевидным.

Таким образом, цель можно отслеживать в любой момент времени, и эту информацию можно сохранить как часть исходных данных изображения, тем самым предоставляя ключевой TSPI для цели. Выход эффективного фокуса может сообщить пользователю расстояние до цели, и пользователь может даже оценить размер цели в зависимости от процента поля зрения, которое она занимает.

Для получения информации о времени TSPI пользователи могут подключить камеру к устройству, которое предоставляет временной код IRIG-B, а устройство IRIG предоставляет ссылку для синхронизации времени. Например, IRIG-B выдает сигналы со скоростью 100 импульсов в секунду. Объединив IRIG-B с камерой с объективом непрерывного масштабирования, пользователи могут узнать расстояние до цели в любой момент времени.

Эта информация позволяет пользователям более эффективно анализировать данные. Например, зная расстояние до цели, они могут рассчитать яркость ее излучения. На расчет яркости излучения влияет количество атмосферы между объектом и детектором. С помощью вышеупомянутых тестов, когда исследователи определили расстояние, они могут использовать программное обеспечение атмосферной передачи для моделирования атмосферной среды и компенсации полученной информации о расстоянии.

Стабильная платформа

Когда камера использует сверхдлинное фокусное расстояние для отслеживания цели, стабильность платформы имеет важное значение. Небольшое движение камеры означает, что фотографируемая область претерпит резкие изменения, что может привести к полной потере цели. Высокоточная стабильная платформа отслеживания может обеспечить точную точность индикации, сохраняя при этом стабильность камеры.

Фактически, камеры, используемые в системах слежения, обычно используют объективы с длинным фокусным расстоянием. Программное обеспечение обработки отслеживания использует режим распознавания цели и прогнозирует степень смещения цели от одного кадра к другому. Затем эта информация передается обратно на платформу слежения, чтобы корректировать наведение камеры в режиме реального времени и фиксировать движущуюся цель.

Пространственное разрешение — важный вопрос, который необходимо учитывать при тестировании инфракрасных камер в стрельбище. Это связано с размером пикселей (чем меньше, тем лучше) и фокусным расстоянием зум-объектива (фокусное расстояние должно быть как можно большим). Благодаря входному сигналу времени камера может записывать информацию о пространственно-временном положении в данные источника изображения, что позволяет пользователю точно рассчитать важные характеристики, связанные с целью. В составе системы, обеспечивающей стабилизацию и отслеживание информации, инфракрасные камеры с высоким пространственным разрешением постепенно стали ключевым оборудованием для отработки стрельбищ.

  Объектив LWIR производства Quanhom поддерживает разрешение до 1280x1024 (SXGA) и может стабильно работать в различных сложных условиях. Если после прочтения приведенной выше информации вы хотите узнать больше об инфракрасных тепловизионных линзах, вы можете получить комплексное решение, связавшись с нами.

Благодаря превосходным технологиям и высококачественной продукции компания Quanhom стала одним из ведущих производителей опто-электромеханических компонентов . Мы специализируемся на производстве различных тепловизионных инфракрасных линз (включая LWIR, MWIR и SWIR). У нас есть профессиональная производственная команда и строгая система контроля качества, и мы осуществляем все аспекты контроля качества от дизайна продукта до экспорта. И мы также предоставим продуманное комплексное обслуживание и эффективные технологии решения в соответствии с потребностями клиентов. Если вы заинтересованы в наших инфракрасных тепловизионных линзах, немедленно свяжитесь с нами!