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決定熱像儀的探測距離的最重要的因素

發(fā)表于：2012/12/14 9:39:23 標簽：
   1、鏡頭焦距
決定熱像儀的探測距離的最重要的因素就是鏡頭焦距。鏡頭焦距直接決定了目標所成的像的大小，也就是在焦平面上占幾個像素。通常這是用空間分辨率（IFOV）來表示，它表示每個像素在物空間所張開的角度，也就是系統(tǒng)所能分辨的最小角度，一般由像元尺寸（d）與焦距（f）的比值得出，即IFOV＝d/f。
   每個目標在焦平面所成的像占幾個像素，可由目標尺寸、目標與熱像儀的距離、空間分辨率（IFOV）計算得出。目標尺寸（D）和目標與熱像儀的距離（L）的比值為目標的張角，再與IFOV相除得到像占用像素點的數(shù)量，即n＝(D/L)/IFOV=(Df)/(Ld)。從中可以看到，焦距越大，目標像所占用的像素點越多，根據(jù)約翰遜準則可知，其探測距離更遠。但另一方面，焦距越大，視場角越小，同時成本也更高。
這里舉個例子。熱像儀焦平面的像元尺寸為38μm，配100mm焦距鏡頭，則空間分辨率IFOV為0.38mrad。觀察1公里遠的大小為2.3m的目標，則目標所張開的角度為2.3mrad，目標所成的像占用2.3/0.38＝6個像素。根據(jù)約翰遜準則可知，達到識別水平。
   2、探測器性能
   鏡頭焦距是從理論上決定了熱像儀的探測距離，在實際應用中起著重要作用的另一因素是探測器性能。鏡頭焦距只是決定了所成像的大小，占用像素點的數(shù)量，探測器性能則決定圖像質量，如模糊程度，信噪比等。探測器性能可從像元尺寸、熱靈敏度、信號處理等方面來分析。
   像元尺寸越小，則空間分辨率（IFOV）越小，從前面的討論可看出，其探測距離越大。一個典型例子是，F(xiàn)LIR非制冷熱像儀的Photon 320的像元尺寸是38μm，Photon 640的像元尺寸為25μm，如果都配100mm鏡頭，觀察2.3m的目標，按照約翰遜準則，其識別距離分別為1公里、1.5公里。
   探測器的熱靈敏度和信號處理決定了圖像的清晰度。如果探測器的熱靈敏度和信號處理能力不好的話，則所成的像只是一個模糊的熱像，也就無法識別。因此，一些探測器的熱靈敏度不高的話，則采取加大鏡頭口徑的方法來提高圖像效果，這不但增加了成本，而且也增加了使用上的不方便。美國FLIR的Photon系列，使用的鏡頭F數(shù)一般可降低到1.4～1.7，也就是口徑可做得特別小。
   3、大氣環(huán)境
   雖然熱輻射對大氣的穿透能力比可見光強，但大氣吸收、散射等對熱像儀成像還是有一定的影響，特別是大霧和大雨的天氣環(huán)境，從而影響到了熱像儀的探測距離。
綜上所述，一個熱像儀能“看多遠”是一個很難說清楚的問題，它受到幾個方面的影響，它是探測器、鏡頭、目標、大氣環(huán)境等客觀因素及人的主觀因素共同影響的結果。

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