เลนส์ถ่ายภาพความร้อน เลนส์อินฟราเรด

การพัฒนา การคำนวณ และการผลิตเลนส์อินฟราเรด (IR) สำหรับระบบถ่ายภาพความร้อนที่ทำงานในช่วง 3…5 และ 8…12 µm รวมถึงเซ็นเซอร์ออปติคัลที่ทำงานในช่วง IR เป็นกิจกรรมที่สำคัญของบริษัท บริษัทออกแบบและผลิตเลนส์อินฟราเรด (IR) (รวมถึงเลนส์ระบายความร้อนด้วย) ทั้งแบบต่อเนื่องในการออกแบบมาตรฐานและตามข้อกำหนดของลูกค้า ตลอดจนคำนวณและผลิตส่วนประกอบออปติคัลอื่นๆ สำหรับอุปกรณ์ IR ได้แก่:

• เลนส์ถ่ายภาพความร้อนสำหรับกล้องถ่ายภาพความร้อนแบบไม่ระบายความร้อนโดยอิงจากเมทริกซ์ไมโครโบลอเมตริกในช่วง 8…12 µm นี่เป็นประเภทระบบที่พบบ่อยที่สุด ซึ่งเกิดจากช่วงสเปกตรัมที่มีประสิทธิภาพสำหรับการส่งภาพความร้อน การใช้งานได้จริงของตัวรับเมทริกซ์ที่ไม่ต้องการความเย็นและไดอะแฟรมเย็น ตลอดจนราคาที่ค่อนข้างต่ำของอุปกรณ์ดังกล่าว ;
• เลนส์ถ่ายภาพความร้อนสำหรับกล้องถ่ายภาพความร้อนแบบระบายความร้อนในช่วง 3…5 µm บนพื้นฐานของระบบดังกล่าว กล้องถ่ายภาพความร้อนที่มีข้อกำหนดคุณลักษณะและการออกแบบเพิ่มขึ้นจะถูกสร้างขึ้น นี่เป็นระบบอินฟราเรดที่ซับซ้อนที่สุด แต่ในขณะเดียวกันก็มีความสามารถที่ดีที่สุดในการตรวจจับและระบุวัตถุที่สังเกตได้
• เลนส์ IR สำหรับเซ็นเซอร์แบบชิ้นเดียวและหลายองค์ประกอบที่ทำงานในช่วง IR กลางและระยะใกล้ โดยส่วนใหญ่จะอยู่ที่ 3...5 µm โดยปกติแล้ว ระบบเหล่านี้เป็นระบบธรรมดา ซึ่งรวมถึงเลนส์อินฟราเรดแบบธรรมดาและเซ็นเซอร์ ซึ่งงานหลักคือการสร้างสัญญาณ ไม่ใช่การส่งภาพ

เลนส์อินฟราเรดใช้ในระบบถ่ายภาพความร้อนหลายประเภท:

• การป้องกัน (เครื่องถ่ายภาพความร้อนแบบพกพาและแบบอยู่กับที่, ภาพความร้อน, สถานีระบุตำแหน่งด้วยแสง, อุปกรณ์กำหนดเป้าหมาย และอุปกรณ์ภาคพื้นดิน);
• เทคโนโลยี (อุปกรณ์ควบคุมความร้อนเพื่อวัตถุประสงค์ทางเทคโนโลยีและการก่อสร้าง pyrometers);
• เพื่อความปลอดภัย (กล้องถ่ายภาพความร้อนสำหรับการควบคุมปริมณฑล, เส้นขอบ, ระบบป้องกันอัคคีภัย)

เราพัฒนาเลนส์อินฟราเรด (IR) ของคลาสทั้งหมดข้างต้น โดยขึ้นอยู่กับชุดงาน ซึ่งเลนส์ IR ความร้อนนั้นมีความโดดเด่น เลนส์ IR สำหรับเครื่องสร้างภาพความร้อนในระยะกลางและระยะไกลมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง โดยแสดงในลักษณะของคุณสมบัติทางความร้อนของวัสดุออปติคัลที่ใช้ เช่น ผลึกเดี่ยวเจอร์เมเนียมและซิลิกอน คริสตัลไลน์ซิงค์ซีลีไนด์และซัลไฟด์ ผลึกเดี่ยวของโลหะฟลูออไรด์ ในกรณีส่วนใหญ่ เลนส์ IR ประกอบด้วยเลนส์ที่ทำจากเจอร์เมเนียม ซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การหักเหของอุณหภูมิที่ไม่เป็นเชิงเส้นสูง ด้วยเหตุนี้ เลนส์ IR มีแนวโน้มที่จะพร่ามัวเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง และวิธีแก้ปัญหาหนึ่งคือการออกแบบที่มีการชดเชยความร้อนซึ่งจะเคลื่อนเลนส์หรือกลุ่มเลนส์ที่สัมพันธ์กับเครื่องรับโดยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ มีบริษัทไม่กี่แห่งที่เสนอเลนส์ระบายความร้อนเนื่องจากความต้องการการออกแบบที่ซับซ้อนซึ่งมักใช้ในสภาพแวดล้อมทางกลและการโหลดกระแทกที่สมบุกสมบัน ตามข้อกำหนดในการอ้างอิงของคุณ เราจะคำนวณและพัฒนาเลนส์อินฟราเรดแบบใช้ความร้อนที่สั่งทำขึ้นเป็นพิเศษ เลนส์สร้างภาพความร้อนได้รับการออกแบบและผลิตในหลายรุ่นโดยใช้สารเคลือบป้องกันแข็งพิเศษ รุ่น OEM พร้อมโครงสร้างน้ำหนักเบา

ฉันต้องการเลนส์เพิ่มเติมสำหรับเครื่องสร้างภาพความร้อนหรือไม่

เมื่อซื้อเครื่องถ่ายภาพความร้อน ทุกคนจะถามคำถามนี้กับตัวเองและตอบคำถามด้วยตนเอง โดยได้รับคำแนะนำจากข้อมูลที่มีอยู่ ในส่วนของเรา เราจะพยายามขยายจำนวนข้อมูลเดียวกันเพื่อให้ทางเลือกของผู้ซื้อมีความสมเหตุสมผลมากขึ้น

เหตุใดคุณจึงต้องการเลนส์/เลนส์เพิ่มเติม
คุณภาพของภาพขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์หลายประการ แต่โดยหลักแล้ว คุณภาพของเมทริกซ์การถ่ายภาพความร้อน ความไวและขนาด ตลอดจนพารามิเตอร์ของเลนส์
ประการแรก คุณสมบัติทางเทคนิคของเมทริกซ์ถ่ายภาพความร้อนและเลนส์เป็นตัวกำหนดคุณภาพของภาพ ตามกฎแล้ว เป็นไปไม่ได้ที่จะเปลี่ยนเมทริกซ์เป็นเมทริกซ์ขนาดใหญ่ ดังนั้นจึงมีเพียงเลนส์ที่เปลี่ยนได้หรือเลนส์เพิ่มเติมที่เพิ่มคุณภาพของภาพเท่านั้น ฉันค่อนข้างสงสัยเกี่ยวกับการอ้างว่าข้อบกพร่องของเซ็นเซอร์และเลนส์สามารถแก้ไขได้ด้วยการประมวลผลซอฟต์แวร์เพิ่มเติม และด้วยเหตุนี้จึงได้รับประโยชน์มากกว่าที่เป็นไปได้จากฮาร์ดแวร์

ตัวอย่างเช่น:
เซ็นเซอร์ 384x288 พร้อมเลนส์ 20⁰ ให้ความละเอียดเชิงพื้นที่ 0.91 mrad เมทริกซ์ขนาด 160x120 ที่มีเลนส์ 20⁰ ตัวเดียวกันให้ความละเอียด 2.2 mrad
กล่าวอีกนัยหนึ่ง ที่ระยะ 100 เมตร เครื่องถ่ายภาพความร้อนที่มีเมทริกซ์ขนาด 384x288 สามารถแยกแยะวัตถุที่มีขนาด 9.1x9.1 ซม. ในขณะที่สำหรับเมทริกซ์ขนาด 160x120 วัตถุขั้นต่ำต้องมีขนาดอย่างน้อย 22x22 ซม.!
ความเป็นไปได้ที่จะได้ความละเอียด 9x9 ซม. นั้นฟังดูเป็นแง่ดีอย่างมาก แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าคุณภาพของต้นฉบับ แม้แต่ภาพหลายร้อยภาพก็ยังไม่ดีไปกว่า 22x22 ซม.
เห็นได้ชัดว่าตัวเลือก "ความละเอียดสูงพิเศษ" สามารถปรับปรุงคุณภาพของภาพได้บ้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่มือสั่น "เป็นธรรมชาติ" แต่อย่างน้อยก็ยังมีข้อสงสัยถึงความเป็นไปได้ที่จะทำปาฏิหาริย์โดยการเพิ่มความละเอียดเป็นสองเท่า

ดังนั้น วิธีหนึ่งที่เป็นธรรมชาติในการขยายช่วงหรือพื้นที่การถ่ายภาพที่มีประสิทธิภาพจึงยังคงอยู่ - เลนส์เพิ่มเติม เลนส์มาตรฐานมีเลนส์เสริมสองตัว - มุมกว้างและมุมกว้าง

เลนส์มุมกว้างโดยทั่วไปจะใช้เมื่อคุณต้องการจับภาพพื้นที่ขนาดใหญ่จากระยะทางที่ค่อนข้างสั้น ไม่เป็นที่นิยมเท่าเลนส์มุมแคบ เนื่องจากคุณสามารถรวมชุดภาพมาตรฐานเป็นภาพพาโนรามาได้เสมอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากเลนส์มุมกว้างจะขยายพื้นที่การถ่ายภาพโดยเสียรายละเอียด ซึ่งเหมาะกับบางส่วน

เลนส์แคบ (เทเลโฟโต้)ใช้ในกรณีที่รายละเอียดสูงมีความสำคัญสำหรับวัตถุระยะไกลที่ค่อนข้างเล็กในระยะทางที่เหมาะสม ที่นี่ไม่มีกลเม็ดซอฟต์แวร์ใดที่สามารถแก้ปัญหาได้ - คุณต้องมีเลนส์พิเศษ ในทางปฏิบัติของฉัน มีกรณีที่จำเป็นต้องยิงท่อ TEC5 (ความสูงมากกว่า 200 ม.) ในกรณีนี้ เลนส์ดังกล่าวมีความจำเป็นเพียงอย่างเดียว

อาคาร (ระยะทางประมาณ 150 เมตร)	กล้องถ่ายภาพความร้อน Ti175	กล้องถ่ายภาพความร้อน Ti175
	เครื่องถ่ายภาพความร้อน Ti395	กล้องถ่ายภาพความร้อน Ti395 พร้อมเมทริกซ์ (384x288) เลนส์มุมกว้าง 45 มม
หลังคา (ระยะทางประมาณ 50 เมตร)	กล้องถ่ายภาพความร้อน Ti175 พร้อมเมทริกซ์ (160x120) เลนส์มาตรฐาน	กล้องถ่ายภาพความร้อน Ti175 พร้อมเมทริกซ์ (160x120) เลนส์มุมกว้าง 45 มม
	กล้องถ่ายภาพความร้อน Ti395 พร้อมเมทริกซ์ (384x288) เลนส์มาตรฐาน	เครื่องถ่ายภาพความร้อน

การแผ่รังสีอินฟราเรดเกิดจากการผันผวนของประจุไฟฟ้าซึ่งประกอบเป็นสสารใดๆ ที่ประกอบเป็นวัตถุที่มีลักษณะเคลื่อนไหวและไม่มีชีวิต ได้แก่ อิเล็กตรอนและไอออน การสั่นสะเทือนของไอออนที่ประกอบเป็นสารนั้นสอดคล้องกับการแผ่รังสีความถี่ต่ำ (รังสีอินฟราเรด) เนื่องจากมวลที่มีนัยสำคัญของประจุที่สั่น รังสีที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนยังสามารถมีความถี่สูง ซึ่งสร้างรังสีในบริเวณที่มองเห็นและรังสีอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัม

อิเล็กตรอนเป็นส่วนหนึ่งของอะตอมและถูกยึดไว้ใกล้กับตำแหน่งสมดุล (เป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลหรือโครงผลึก) โดยแรงภายในที่มีนัยสำคัญ เมื่อเคลื่อนที่ พวกมันจะเบรกอย่างไม่ปกติ และการแผ่รังสีของพวกมันจะมีลักษณะของแรงกระตุ้น กล่าวคือ มีลักษณะเฉพาะด้วยสเปกตรัมของความยาวคลื่นต่างๆ ซึ่งมีคลื่นความถี่ต่ำ ได้แก่ รังสีอินฟราเรด

รังสีอินฟราเรดคือการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ครอบครองบริเวณสเปกตรัมระหว่างจุดสิ้นสุดของพื้นที่สีแดงของแสงที่มองเห็นได้ (โดยมีความยาวคลื่น (λ) เท่ากับ 0.74 ไมโครเมตรและการปล่อยคลื่นวิทยุไมโครเวฟที่มีความยาวคลื่น 1 ... 2 มม.

ในช่วงอินฟราเรด มีบริเวณที่บรรยากาศดูดซับรังสีอินฟราเรดอย่างเข้มข้นเนื่องจากมีคาร์บอนไดออกไซด์ โอโซน และไอน้ำอยู่ภายใน

ในเวลาเดียวกัน มีสิ่งที่เรียกว่า "หน้าต่างโปร่งใส" (ช่วงความยาวคลื่นของรังสีออปติคัลซึ่งตัวกลางดูดซับรังสีอินฟราเรดได้น้อยกว่าเมื่อเทียบกับช่วงอื่นๆ) ระบบอินฟราเรดจำนวนมาก (รวมถึงอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนและตัวสร้างภาพความร้อน) มีประสิทธิภาพอย่างแม่นยำเนื่องจากมี "หน้าต่างโปร่งใส" ดังกล่าวอยู่ นี่คือบางช่วง (ความยาวคลื่นกำหนดเป็นไมโครเมตร): 0.95…1.05, 1.2…1.3, 1.5…1.8, 2.1…2.4, 3.3…4.2, 4.5…5, 8…13

การรบกวนของบรรยากาศ (หมอก หมอกควัน และความทึบของบรรยากาศอันเนื่องมาจากควัน หมอกควัน ฯลฯ) ส่งผลกระทบต่อรังสีอินฟราเรดในส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมต่างกันไป แต่เมื่อความยาวคลื่นเพิ่มขึ้น อิทธิพลของการรบกวนเหล่านี้จะลดลง เนื่องจากความยาวคลื่นจะเทียบได้กับขนาดของละอองหมอกและอนุภาคฝุ่น ดังนั้นการแผ่รังสีที่แพร่กระจายจึงกระจัดกระจายไปตามสิ่งกีดขวางในระดับที่น้อยกว่า และเคลื่อนที่ไปรอบๆ เนื่องจากการเลี้ยวเบน ตัวอย่างเช่น ในบริเวณสเปกตรัม 8…13 µm หมอกจะไม่สร้างการรบกวนอย่างรุนแรงต่อการแพร่กระจายของรังสี

วัตถุที่ให้ความร้อนใดๆ จะปล่อยกระแสรังสีอินฟราเรด กล่าวคือ การแผ่รังสีเชิงแสงที่มีความยาวคลื่นมากกว่าความยาวคลื่นของรังสีที่มองเห็นได้ แต่น้อยกว่าความยาวคลื่นของรังสีไมโครเวฟ

ตัวอย่าง.อุณหภูมิของร่างกายมนุษย์อยู่ที่ 36.6°ซ การแผ่รังสีสเปกตรัมอยู่ในช่วง 6…21 µm แท่งโลหะที่ให้ความร้อนถึง 300 °ซ จะปล่อยในช่วงคลื่นตั้งแต่ 2 ถึง 6 µm ในเวลาเดียวกัน เกลียวของไส้หลอดทังสเตนที่ถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิ 2400 °C มีการแผ่รังสี 0.2…

1. ไมครอนซึ่งส่งผลต่อบริเวณที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมซึ่งปรากฏเป็นแสงจ้า

ทรงกลมของการประยุกต์ใช้การถ่ายภาพความร้อนทางแพ่ง

อุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนสำหรับการใช้งานพลเรือนแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ตามเงื่อนไข - อุปกรณ์สังเกตการณ์และอุปกรณ์วัด อย่างแรกรวมถึงอุปกรณ์สำหรับระบบรักษาความปลอดภัยและความปลอดภัยจากอัคคีภัย, ระบบถ่ายภาพความร้อนเพื่อความปลอดภัยในการขนส่ง, อุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนล่าสัตว์และสถานที่ท่องเที่ยว, เครื่องถ่ายภาพความร้อนที่ใช้ในนิติวิทยาศาสตร์ ฯลฯ การวัดภาพความร้อนใช้ในทางการแพทย์ พลังงาน วิศวกรรมเครื่องกล และกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์

ตัวอย่างบางส่วน ตามสถิติที่ถูกต้องสำหรับภูมิภาคส่วนใหญ่ที่มีเครือข่ายการคมนาคมขนส่งที่พัฒนาแล้ว อุบัติเหตุร้ายแรงถึงชีวิตมากกว่าครึ่งหนึ่งเกิดขึ้นในเวลากลางคืน ในขณะที่ผู้ขับขี่ส่วนใหญ่ใช้รถยนต์ในช่วงกลางวัน ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เป็นเรื่องปกติที่จะติดตั้งกล้องถ่ายภาพความร้อนในรถยนต์ ซึ่งจะส่งภาพอุณหภูมิของสถานการณ์ถนนด้านหน้ารถไปยังจอแสดงผลที่อยู่ในห้องโดยสาร ดังนั้นเครื่องสร้างภาพความร้อนจึงช่วยเสริมการรับรู้ของผู้ขับขี่ ซึ่งไม่สมบูรณ์แบบด้วยเหตุผลหลายประการ (ความมืด หมอก ไฟหน้าที่กำลังมา) ในเวลากลางคืน ในทำนองเดียวกัน กล้องถ่ายภาพความร้อนถูกนำมาใช้ในการเฝ้าระวังวิดีโอรักษาความปลอดภัยควบคู่ไปกับกล้องดิจิทัลตอนกลางคืน (ระบบเฝ้าระวังวิดีโอแบบไฮบริด) ซึ่งให้ภาพที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นของธรรมชาติและพฤติกรรมของวัตถุในเฟรม กระทรวงสถานการณ์ฉุกเฉินใช้กล้องถ่ายภาพความร้อนในกรณีเกิดเพลิงไหม้ - ในสภาวะที่มีควันไฟ กล้องถ่ายภาพความร้อนจะช่วยในการตรวจจับบุคคลและแหล่งที่มาของการเผาไหม้ การศึกษาการเดินสายไฟฟ้าช่วยให้คุณตรวจพบข้อบกพร่องในการเชื่อมต่อ การสแกนภาพความร้อนของพื้นที่ป่าไม้จากอากาศช่วยในการระบุแหล่งที่มาของไฟ

สุดท้ายนี้ กล้องถ่ายภาพความร้อนแบบพกพาสามารถนำไปใช้ในการล่าสัตว์ได้สำเร็จ (การตรวจจับสัตว์ การค้นหาสัตว์ที่ได้รับบาดเจ็บอย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่มีสุนัข) เมื่อทำการนับจำนวนปศุสัตว์ ฯลฯ ในอนาคตจะพิจารณาเครื่องสร้างภาพความร้อนจากกลุ่มอุปกรณ์สังเกตการณ์สำหรับการล่าสัตว์เป็นหลัก

หลักการทำงานของเครื่องถ่ายภาพความร้อน

ในทางปฏิบัติทางวิศวกรรม มีแนวคิดเกี่ยวกับวัตถุและภูมิหลัง วัตถุมักจะเป็นวัตถุที่ต้องตรวจจับและพิจารณา (บุคคล ยานพาหนะ สัตว์ ฯลฯ) พื้นหลังคือทุกสิ่งทุกอย่างที่ไม่ได้ถูกครอบครองโดยวัตถุของการสังเกต พื้นที่ในมุมมองของอุปกรณ์ (ป่า หญ้า อาคาร ฯลฯ)

การทำงานของระบบถ่ายภาพความร้อนทั้งหมดขึ้นอยู่กับการแก้ไขความแตกต่างของอุณหภูมิของคู่ "วัตถุ / พื้นหลัง" และการแปลงข้อมูลที่ได้รับให้เป็นภาพที่มองเห็นได้ด้วยตา เนื่องจากร่างกายโดยรอบได้รับความร้อนไม่สม่ำเสมอ จึงเกิดภาพการกระจายของรังสีอินฟราเรด และยิ่งความแตกต่างของความเข้มของรังสีอินฟราเรดของตัววัตถุและพื้นหลังมากเท่าใด ยิ่งมีความชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น นั่นคือ ความคมชัด จะเป็นภาพที่ได้รับจากกล้องถ่ายภาพความร้อน อุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนสมัยใหม่สามารถตรวจจับความเปรียบต่างของอุณหภูมิได้ 0.015 ... 0.07 องศา

ในขณะที่อุปกรณ์มองภาพกลางคืนส่วนใหญ่ที่ใช้ Image Intensifier tube หรือ CMOS / CCDs จะจับรังสีอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 0.78 ... 1 µm ซึ่งสูงกว่าความไวของตามนุษย์เพียงเล็กน้อยเท่านั้น ช่วงการทำงานของอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนคือ 3…5.5 µm (อินฟราเรดคลื่นกลางหรือ MWIR) และ 8…14 µm (IR คลื่นยาวหรือ LWIR) ที่นี่เป็นที่ที่ชั้นผิวของบรรยากาศโปร่งแสงต่อรังสีอินฟราเรด และการแผ่รังสีของวัตถุที่สังเกตได้ซึ่งมีอุณหภูมิตั้งแต่ -50 ถึง +50ºС จะสูงสุด

กล้องถ่ายภาพความร้อนเป็นอุปกรณ์สังเกตการณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างภาพความแตกต่างของอุณหภูมิในบริเวณที่สังเกตได้ของอวกาศ พื้นฐานของตัวสร้างภาพความร้อนคือเมทริกซ์โบโลเมตริก (เซ็นเซอร์) แต่ละองค์ประกอบ (พิกเซล) ซึ่งวัดอุณหภูมิด้วยความแม่นยำสูง

ข้อดีของเครื่องสร้างภาพความร้อนคือไม่ต้องใช้แหล่งกำเนิดแสงภายนอก เซนเซอร์ของตัวสร้างภาพความร้อนจะไวต่อรังสีของวัตถุเอง ด้วยเหตุนี้ เครื่องถ่ายภาพความร้อนจึงทำงานได้ดีเท่ากันทั้งกลางวันและกลางคืน ซึ่งรวมถึงในที่มืดสนิทด้วย ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น สภาพอากาศเลวร้าย (หมอก ฝน) ไม่ได้สร้างการรบกวนที่ไม่อาจต้านทานได้กับอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อน ในขณะเดียวกันก็ทำให้อุปกรณ์กลางคืนธรรมดาๆ ไร้ประโยชน์โดยสิ้นเชิง

หลักการของการทำงานของตัวสร้างภาพความร้อนทั้งหมดอธิบายโดยอัลกอริธึมต่อไปนี้:

• เลนส์ของตัวสร้างภาพความร้อนสร้างแผนที่อุณหภูมิบนเซ็นเซอร์ (หรือแผนที่ความแตกต่างของพลังงานรังสี) ของพื้นที่ทั้งหมดที่สังเกตได้ในขอบเขตการมองเห็น
• ไมโครโปรเซสเซอร์และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ของการออกแบบจะอ่านข้อมูลจากเมทริกซ์ ประมวลผลและสร้างภาพบนหน้าจอของอุปกรณ์ ซึ่งเป็นการตีความข้อมูลเหล่านี้ด้วยสายตา ซึ่งผู้สังเกตการณ์จะดูโดยตรงหรือผ่านช่องมองภาพ

ต่างจากอุปกรณ์มองภาพกลางคืนที่ใช้หลอดเพิ่มความเข้มของภาพ (เรียกว่าแอนะล็อก) กล้องถ่ายภาพความร้อน เช่นเดียวกับอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนแบบดิจิทัล ช่วยให้คุณสามารถใช้การตั้งค่าและฟังก์ชันต่างๆ ของผู้ใช้ได้เป็นจำนวนมาก ตัวอย่างเช่น การปรับความสว่าง คอนทราสต์ของภาพ การเปลี่ยนสีของภาพ การป้อนข้อมูลต่างๆ ในช่องมองภาพ (เวลาปัจจุบัน การแสดงแบตเตอรี่ต่ำ ไอคอนโหมดเปิดใช้งาน ฯลฯ) การซูมดิจิตอลเพิ่มเติม “ ฟังก์ชั่นภาพซ้อนภาพ” (อนุญาตให้แสดงภาพเพิ่มเติมของวัตถุทั้งหมดหรือบางส่วนในขอบเขตการมองเห็นในมุมมองภาพ รวมถึงภาพขยาย) การปิดจอภาพชั่วคราว (เพื่อประหยัดพลังงาน และปิดบังผู้สังเกตโดยกำจัดแสงของจอแสดงผลการทำงาน)

ในการแก้ไขภาพของวัตถุที่สังเกตได้ เครื่องบันทึกวิดีโอสามารถรวมเข้ากับเครื่องถ่ายภาพความร้อนได้ สามารถใช้ฟังก์ชันต่างๆ เช่น การส่งข้อมูลแบบไร้สาย (ช่องสัญญาณวิทยุ, WI-FI) (ภาพถ่าย, วิดีโอ) ไปยังเครื่องรับภายนอกหรือการควบคุมระยะไกลของอุปกรณ์ (เช่น จากอุปกรณ์เคลื่อนที่) การผสานรวมกับเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ (พร้อมอินพุต) ข้อมูลจากเครื่องวัดระยะในมุมมองของอุปกรณ์) เซ็นเซอร์ GPS (ความเป็นไปได้ในการแก้ไขพิกัดของวัตถุที่สังเกต) เป็นต้น

สถานที่ถ่ายภาพความร้อนยังมีคุณลักษณะที่โดดเด่นหลายประการที่เกี่ยวข้องกับสถานที่ท่องเที่ยวกลางคืนแบบ "อนาล็อก" สำหรับการล่าสัตว์ เครื่องหมายการเล็งในนั้นมักจะเป็น "ดิจิทัล" เช่น ภาพของเครื่องหมายระหว่างการประมวลผลสัญญาณวิดีโอจะถูกวางทับบนภาพที่สังเกตพบบนจอแสดงผลและเคลื่อนที่ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งทำให้สามารถแยกหน่วยกลไกออกจากองค์ประกอบของการมองเห็นเพื่อป้อนการแก้ไขที่เป็นส่วนหนึ่งของอะนาล็อกกลางคืนหรือ การมองเห็นในเวลากลางวันและต้องการความแม่นยำสูงในการผลิตชิ้นส่วนและการประกอบของหน่วยเหล่านี้ นอกจากนี้ยังช่วยขจัดผลกระทบเช่นพารัลแลกซ์เพราะ ภาพของวัตถุที่สังเกตและภาพของเส้นเล็งอยู่ในระนาบเดียวกัน - ระนาบของจอแสดงผล

ในการถ่ายภาพดิจิทัลและการถ่ายภาพความร้อน การจัดเก็บเรติเคิลจำนวนมากที่มีการกำหนดค่าและสีต่างกันสามารถนำไปใช้ในหน่วยความจำ การปรับค่าศูนย์ให้เป็นศูนย์ที่สะดวกและรวดเร็วโดยใช้ "การมองเห็นด้วยภาพเดียว" หรือ "การทำให้เป็นศูนย์ในโหมดแช่แข็ง" ฟังก์ชันการแก้ไขอัตโนมัติเมื่อ การเปลี่ยนระยะการยิง การจัดเก็บพิกัดศูนย์สำหรับอาวุธหลายชนิด การบ่งชี้ความเอียง (สิ่งกีดขวาง) ของการมองเห็น และอื่นๆ อีกมากมาย

อุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อน

เลนส์.วัสดุที่พบได้บ่อยที่สุด แต่ไม่ใช่เฉพาะสำหรับการผลิตเลนส์สำหรับอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนคือเจอร์เมเนียมผลึกเดี่ยว แซฟไฟร์ ซิงค์ซีลีไนด์ ซิลิกอน และโพลิเอธิลีนก็มีแบนด์วิดธ์ในแถบ MWIR และ LWIR ด้วยเช่นกัน แว่นตา Chalcogenide ยังใช้สำหรับการผลิตเลนส์สำหรับอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อน

เจอร์เมเนียมออปติกมีกำลังการส่งข้อมูลสูงและค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนต่ำในช่วง 2…15 µm เป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การระลึกว่าช่วงนี้จับ "หน้าต่างโปร่งใส" ในบรรยากาศสองช่อง (3…5 และ 8…12 µm) เซ็นเซอร์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนสำหรับพลเรือนทำงานในช่วงเดียวกัน

เจอร์เมเนียมเป็นวัสดุที่มีราคาแพง ดังนั้นระบบออปติคัลจึงพยายามสร้างส่วนประกอบเจอร์เมเนียมในปริมาณที่น้อยที่สุด บางครั้งใช้กระจกที่มีพื้นผิวเป็นทรงกลมหรือทรงกลมเพื่อลดต้นทุนการออกแบบเลนส์ เพื่อปกป้องพื้นผิวออปติคัลด้านนอกจากอิทธิพลภายนอก จึงใช้การเคลือบที่มีคาร์บอนคล้ายเพชร (DLC) หรือแอนะล็อก

กระจกออปติคัลแบบคลาสสิกไม่ได้ใช้สำหรับการผลิตเลนส์สำหรับอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อน เนื่องจากไม่มีแบนด์วิดท์ที่ความยาวคลื่นมากกว่า 4 ไมครอน

การออกแบบเลนส์และพารามิเตอร์มีผลกระทบอย่างมากต่อความสามารถของอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนโดยเฉพาะ ดังนั้น, ทางยาวโฟกัสของเลนส์ส่งผลกระทบโดยตรงต่อกำลังขยายของอุปกรณ์ (ยิ่งโฟกัสมาก, ยิ่งมากขึ้น, ceteris paribus, กำลังขยาย), มุมมองภาพ (ลดลงเมื่อโฟกัสเพิ่มขึ้น) และระยะการสังเกต รูรับแสงสัมพัทธ์ของเลนส์ซึ่งคำนวณจากผลหารของเส้นผ่านศูนย์กลางของเลนส์ถึงจุดโฟกัส ระบุลักษณะปริมาณพลังงานสัมพัทธ์ที่สามารถผ่านเลนส์ได้ ดัชนีรูรับแสงสัมพัทธ์ส่งผลต่อความไว เช่นเดียวกับความละเอียดของอุณหภูมิของอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อน

เอฟเฟกต์ภาพ เช่น ขอบมืดและเอฟเฟกต์นาร์ซิสซัส นั้นเกิดจากการออกแบบเลนส์เช่นกัน และพบได้ทั่วไปในอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนทั้งหมดในระดับหนึ่ง

เซนเซอร์.องค์ประกอบไวแสงของอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนคืออาร์เรย์เครื่องตรวจจับแสง (FPA) แบบหลายองค์ประกอบสองมิติที่ทำขึ้นจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ต่างๆ มีเทคโนโลยีค่อนข้างมากสำหรับการผลิตองค์ประกอบที่ไวต่ออินฟราเรด อย่างไรก็ตาม ในอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนสำหรับใช้ในพลเรือน เราสามารถสังเกตความเหนือกว่าของโบโลมิเตอร์ (ไมโครโบโลมิเตอร์) อย่างท่วมท้น

ไมโครโบโลมิเตอร์เป็นเครื่องรับพลังงาน IR ซึ่งการกระทำนั้นขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงการนำไฟฟ้าขององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนเมื่อถูกให้ความร้อนเนื่องจากการดูดกลืนรังสี ไมโครโบโลมิเตอร์แบ่งออกเป็นสองคลาสย่อย ขึ้นอยู่กับว่าวัสดุที่ไวต่อ IR, วานาเดียมออกไซด์ (VOx) หรือซิลิกอนอสัณฐาน (α-Si) ถูกใช้หรือไม่

วัสดุที่มีความละเอียดอ่อนดูดซับรังสีอินฟราเรดซึ่งเป็นผลมาจากกฎการอนุรักษ์พลังงานพื้นที่ที่ละเอียดอ่อนของพิกเซล (ตัวตรวจจับแสงเดียวในเมทริกซ์) ของไมโครโบโลมิเตอร์จะร้อนขึ้น ค่าการนำไฟฟ้าภายในของวัสดุเปลี่ยนแปลง และบันทึกการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ผลลัพธ์ที่ได้คือการแสดงภาพขาวดำหรือสีของภาพอุณหภูมิบนจอแสดงผลของอุปกรณ์ ควรสังเกตว่าสีที่แสดงรูปแบบอุณหภูมิบนจอแสดงผลนั้นขึ้นอยู่กับการทำงานของส่วนซอฟต์แวร์ของอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อน

บนรูปภาพ: Ulis microbolometric matrix (เซ็นเซอร์)

การผลิตเมทริกซ์ไมโครโบโลเมตริกเป็นกระบวนการที่เน้นวิทยาศาสตร์ มีเทคโนโลยีสูงและมีราคาแพง มีบริษัทและประเทศเพียงไม่กี่แห่งในโลกที่สามารถรักษาการผลิตดังกล่าวได้

ผู้ผลิตเซ็นเซอร์ถ่ายภาพความร้อน (ไมโครโบโลมิเตอร์) ในเอกสารที่ควบคุมคุณภาพของเซ็นเซอร์ อนุญาตให้มีเซ็นเซอร์ทั้งพิกเซลและคลัสเตอร์ (คลัสเตอร์) ที่อยู่บนเซ็นเซอร์ซึ่งมีการเบี่ยงเบนของสัญญาณเอาต์พุตระหว่างการทำงานปกติ ซึ่งเรียกว่า "ตาย" หรือพิกเซล "เสีย" พิกเซล "เสีย" เป็นเรื่องปกติสำหรับเซ็นเซอร์จากผู้ผลิตรายใด การปรากฏตัวของพวกมันอธิบายได้จากการเบี่ยงเบนต่าง ๆ ที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการผลิตไมโครโบโลมิเตอร์รวมถึงการมีสิ่งสกปรกแปลกปลอมในวัสดุที่ทำองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน ระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อน อุณหภูมิที่แท้จริงของพิกเซลจะเพิ่มขึ้น และพิกเซลที่ไม่เสถียรต่ออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ("แตก") จะเริ่มสร้างสัญญาณที่อาจแตกต่างจากสัญญาณของพิกเซลที่ทำงานอย่างถูกต้องหลายครั้ง บนจอแสดงผลของอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อน พิกเซลดังกล่าวอาจปรากฏเป็นจุดสีขาวหรือสีดำ (ในกรณีของพิกเซลแต่ละพิกเซล) หรือจุดที่มีการกำหนดค่า ขนาด (ในกรณีของคลัสเตอร์) และความสว่าง (สว่างมากหรือมืดมาก) การมีพิกเซลดังกล่าวไม่ส่งผลต่อความทนทานของเซ็นเซอร์แต่อย่างใด และไม่ใช่สาเหตุของการเสื่อมสภาพของพารามิเตอร์เนื่องจากจะใช้ในอนาคต อันที่จริงนี่เป็นเพียงข้อบกพร่อง "เครื่องสำอาง" ในภาพเท่านั้น

ผู้ผลิตเครื่องสร้างภาพความร้อนใช้อัลกอริธึมซอฟต์แวร์ที่หลากหลายสำหรับการประมวลผลสัญญาณจากพิกเซลที่บกพร่อง เพื่อลดผลกระทบต่อคุณภาพของภาพและการมองเห็น สาระสำคัญของการประมวลผลคือการแทนที่สัญญาณจากพิกเซลที่บกพร่องด้วยสัญญาณจากพิกเซลที่อยู่ใกล้เคียง (ใกล้ที่สุด) ซึ่งปกติแล้วจะทำงาน หรือสัญญาณเฉลี่ยจากพิกเซลที่อยู่ใกล้เคียงหลายพิกเซล จากการประมวลผลดังกล่าว พิกเซลที่บกพร่องมักจะมองไม่เห็นในภาพ

ภายใต้เงื่อนไขการสังเกตบางอย่าง ยังคงสามารถเห็นการมีอยู่ของพิกเซลที่แก้ไขแล้ว (โดยเฉพาะคลัสเตอร์) ตัวอย่างเช่น เมื่อขอบเขตระหว่างวัตถุที่อุ่นและเย็นเข้าสู่ขอบเขตการมองเห็นของอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อน และด้วยวิธีนี้ เมื่อ ขอบเขตนี้อยู่ระหว่างคลัสเตอร์ของพิกเซลที่บกพร่องและพิกเซลที่ใช้งานตามปกติ เมื่อเงื่อนไขเหล่านี้เกิดขึ้นพร้อมกัน กลุ่มของพิกเซลที่บกพร่องจะถูกมองว่าเป็นจุดที่ส่องแสงสีขาวและสีเข้ม และส่วนใหญ่มีลักษณะคล้ายของเหลวหยดหนึ่งในภาพ สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าการมีอยู่ของเอฟเฟกต์ดังกล่าวไม่ใช่สัญญาณของอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนที่บกพร่อง

บล็อกของการประมวลผลทางอิเล็กทรอนิกส์โดยปกติ หน่วยประมวลผลอิเล็กทรอนิกส์จะประกอบด้วยแผงตั้งแต่หนึ่งแผงขึ้นไป (ขึ้นอยู่กับรูปแบบของอุปกรณ์) ซึ่งจะมีไมโครเซอร์กิตพิเศษตั้งอยู่ ซึ่งจะประมวลผลสัญญาณที่อ่านจากเซ็นเซอร์แล้วส่งสัญญาณไปยังจอแสดงผล โดยที่ภาพของ การกระจายอุณหภูมิของพื้นที่สังเกตจะเกิดขึ้น ตัวควบคุมหลักของอุปกรณ์ตั้งอยู่บนบอร์ดและมีการใช้วงจรจ่ายไฟทั้งสำหรับอุปกรณ์โดยรวมและสำหรับวงจรแต่ละวงจร

ไมโครดิสเพลย์และช่องมองภาพเนื่องจากกล้องถ่ายภาพความร้อนสำหรับล่าสัตว์ส่วนใหญ่ใช้ไมโครดิสเพลย์ ช่องมองภาพจึงถูกใช้เพื่อสังเกตภาพ ซึ่งทำงานเหมือนแว่นขยาย และช่วยให้คุณดูภาพด้วยการขยายได้อย่างสะดวกสบาย

จอภาพคริสตัลเหลว (LCD) ที่ใช้กันมากที่สุดเป็นแบบส่งผ่าน (ด้านหลังของจอแสดงผลสว่างด้วยแหล่งกำเนิดแสง) หรือจอแสดงผล OLED (เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน สารแสดงผลจะเริ่มเปล่งแสง)

การใช้จอแสดงผล OLED มีข้อดีหลายประการ: ความสามารถในการใช้งานอุปกรณ์ในอุณหภูมิที่ต่ำกว่า ความสว่างและคอนทราสต์ของภาพที่สูงขึ้น การออกแบบที่เรียบง่ายและเชื่อถือได้มากขึ้น นอกจากจอแสดงผล LCD และ OLED แล้ว ยังสามารถใช้ไมโครดิสเพลย์ LCOS (คริสตัลเหลวบนซิลิโคน) ซึ่งเป็นจอแสดงผลคริสตัลเหลวประเภทสะท้อนแสงได้

พารามิเตอร์หลักของอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อน

เพิ่มขึ้น.ลักษณะนี้แสดงให้เห็นว่าภาพของวัตถุที่สังเกตในอุปกรณ์มีขนาดใหญ่ขึ้นกี่ครั้งเมื่อเทียบกับการสังเกตวัตถุด้วยตาเปล่า หน่วยวัด - หลาย (การกำหนด"x" เช่น "2x" - "สองครั้ง")

สำหรับอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อน กำลังขยายทั่วไปอยู่ระหว่าง 1x ถึง 5x เช่น งานหลักของอุปกรณ์กลางคืนคือการตรวจจับและจดจำวัตถุในที่แสงน้อยและสภาพอากาศเลวร้าย การเพิ่มกำลังขยายในอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนทำให้รูรับแสงโดยรวมของอุปกรณ์ลดลงอย่างมาก อันเป็นผลมาจากการที่ภาพของวัตถุจะมีความเปรียบต่างน้อยกว่าเมื่อเทียบกับพื้นหลังในอุปกรณ์ที่คล้ายกันซึ่งมีกำลังขยายต่ำกว่า อัตราส่วนรูรับแสงที่ลดลงพร้อมกับกำลังขยายที่เพิ่มขึ้นสามารถชดเชยได้ด้วยการเพิ่มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางแสงของเลนส์ แต่สิ่งนี้จะทำให้ขนาดและน้ำหนักโดยรวมของอุปกรณ์เพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้เลนส์มีความซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งจะช่วยลด การใช้งานโดยรวมของอุปกรณ์พกพาและเพิ่มราคาอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับกล้องส่องทางไกล เนื่องจากผู้ใช้ยังต้องถืออาวุธให้อยู่ในมือ เมื่อใช้กำลังขยายสูง จะค้นหาและติดตามวัตถุที่สังเกตได้ยากเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากวัตถุมีการเคลื่อนไหว เนื่องจากการขยายที่เพิ่มขึ้น ขอบเขตการมองเห็นจะลดลง

กำลังขยายถูกกำหนดโดยความยาวโฟกัสของเลนส์และเลนส์ใกล้ตา ตลอดจนปัจจัยการซูม (K) เท่ากับอัตราส่วนของขนาดทางกายภาพ (แนวทแยง) ของจอแสดงผลและเซ็นเซอร์:

ที่ไหน:

ฉเกี่ยวกับ- ทางยาวโฟกัสของเลนส์

ฉตกลง- ความยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้ตา

หลี่จาก- ขนาดเส้นทแยงมุมของเซ็นเซอร์

หลี่d- แสดงขนาดเส้นทแยงมุม

การพึ่งพาอาศัยกัน:

ยิ่งทางยาวโฟกัสของเลนส์นานขึ้น, ขนาดการแสดงผล, กำลังขยายมากขึ้น

ยิ่งทางยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้ตามากขึ้น, ขนาดเซนเซอร์, เพิ่มขึ้นน้อย

สายการมองเห็นมันแสดงลักษณะของขนาดของพื้นที่ที่สามารถดูได้พร้อมกันผ่านอุปกรณ์ โดยปกติ มุมมองภาพในพารามิเตอร์ของอุปกรณ์จะแสดงเป็นองศา (มุมของมุมมองในภาพด้านล่างแสดงเป็น 2Ѡ) หรือเป็นเมตรสำหรับระยะทางเฉพาะ (L) ไปยังวัตถุที่สังเกต (เส้นตรง ขอบเขตการมองเห็นในภาพแสดงเป็น A)

ขอบเขตการมองเห็นของอุปกรณ์ดิจิตอลไนท์วิชั่นและอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนถูกกำหนดโดยโฟกัสของเลนส์ (fob) และขนาดทางกายภาพของเซนเซอร์ (B) โดยปกติความกว้าง (ขนาดแนวนอน) จะถูกนำมาเป็นขนาดเซ็นเซอร์เมื่อคำนวณมุมมองภาพ ส่งผลให้ได้มุมมองเชิงมุมในแนวนอน:

เมื่อทราบขนาดของเซ็นเซอร์ในแนวตั้ง (ความสูง) และแนวทแยงมุมแล้ว ยังสามารถคำนวณมุมรับภาพเชิงมุมของอุปกรณ์ในแนวตั้งหรือแนวทแยงมุมได้อีกด้วย

ติดยาเสพติด:

ยิ่งขนาดเซนเซอร์ใหญ่ขึ้นหรือโฟกัสของเลนส์เล็กลงขอบเขตการมองเห็นมากขึ้น

ยิ่งขอบเขตการมองเห็นของอุปกรณ์ใหญ่ขึ้นเท่าใด ก็ยิ่งสะดวกสบายในการสังเกตวัตถุ - ไม่จำเป็นต้องย้ายอุปกรณ์เพื่อดูพื้นที่ที่สนใจตลอดเวลา

สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าขอบเขตการมองเห็นเป็นสัดส่วนผกผันกับการเพิ่มขึ้น - เมื่อกำลังขยายของอุปกรณ์เพิ่มขึ้น ขอบเขตการมองเห็นจะลดลง นี่ก็เป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่ทำให้ระบบอินฟราเรด (โดยเฉพาะตัวสร้างภาพความร้อน) ไม่ได้ผลิตด้วยกำลังขยายสูง ในเวลาเดียวกัน คุณต้องเข้าใจว่าด้วยระยะการมองเห็นที่เพิ่มขึ้น ระยะการตรวจจับและการรับรู้จะลดลง

อัตราการรีเฟรชเฟรมลักษณะทางเทคนิคหลักของอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนประการหนึ่งคืออัตราการรีเฟรชเฟรม จากมุมมองของผู้ใช้ นี่คือจำนวนเฟรมที่แสดงบนหน้าจอในหนึ่งวินาที ยิ่งอัตราการรีเฟรชเฟรมสูงเท่าใด เอฟเฟกต์ "แล็ก" ของภาพที่สร้างโดยอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้นเมื่อเทียบกับฉากจริง ดังนั้น เมื่อดูฉากไดนามิกด้วยอุปกรณ์ที่มีอัตราการรีเฟรช 9 เฟรมต่อวินาที ภาพอาจดูพร่ามัว และการเคลื่อนไหวของวัตถุอาจล่าช้าด้วย "กระตุก" ในทางกลับกัน ยิ่งอัตราการรีเฟรชเฟรมสูงเท่าใด การแสดงฉากไดนามิกก็จะยิ่งราบรื่นขึ้นเท่านั้น

การอนุญาต. ปัจจัยที่มีผลต่อการแก้ไข

ความละเอียดถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ขององค์ประกอบออปติคัลของอุปกรณ์ เซ็นเซอร์ จอแสดงผล คุณภาพของโซลูชันวงจรที่ใช้ในอุปกรณ์ตลอดจนอัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณที่ใช้ ความละเอียดของอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อน (ความละเอียด) เป็นตัวบ่งชี้ที่ซับซ้อน ส่วนประกอบคืออุณหภูมิและความละเอียดเชิงพื้นที่ ลองพิจารณาแต่ละองค์ประกอบเหล่านี้แยกกัน

ความละเอียดของอุณหภูมิ(ความไว; ความแตกต่างของอุณหภูมิต่ำสุดที่ตรวจจับได้) คืออัตราส่วนขอบเขตของสัญญาณของวัตถุที่สังเกตถึงสัญญาณพื้นหลัง โดยคำนึงถึงสัญญาณรบกวนขององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน (เซ็นเซอร์) ของกล้องถ่ายภาพความร้อน ความละเอียดที่อุณหภูมิสูงหมายความว่าอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนจะสามารถแสดงวัตถุที่มีอุณหภูมิหนึ่งเทียบกับพื้นหลังที่มีอุณหภูมิใกล้เคียงกัน และยิ่งความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของวัตถุกับพื้นหลังน้อยลง ความละเอียดของอุณหภูมิก็จะสูงขึ้น

ความละเอียดเชิงพื้นที่แสดงถึงความสามารถของอุปกรณ์ในการแสดงจุดหรือเส้นที่เว้นระยะห่างอย่างใกล้ชิดสองจุด ในลักษณะทางเทคนิคของอุปกรณ์ พารามิเตอร์นี้สามารถเขียนเป็น "ความละเอียด", "ขีดจำกัดความละเอียด", "ความละเอียดสูงสุด" ซึ่งโดยหลักการแล้วเป็นสิ่งเดียวกัน

ส่วนใหญ่แล้ว ความละเอียดของอุปกรณ์จะเป็นตัวกำหนดความละเอียดเชิงพื้นที่ของไมโครโบโลมิเตอร์ เนื่องจากส่วนประกอบทางแสงของอุปกรณ์มักจะมีระยะขอบความละเอียด

ตามกฎแล้วความละเอียดจะแสดงเป็นเส้น (เส้น) ต่อมิลลิเมตร แต่สามารถระบุเป็นหน่วยเชิงมุมได้ (วินาทีหรือนาที)

ยิ่งค่าความละเอียดในสโตรก (เส้น) ต่อมิลลิเมตรสูง และยิ่งต่ำในเชิงมุม ความละเอียดก็จะยิ่งสูงขึ้น ยิ่งอุปกรณ์มีความละเอียดมากเท่าใด ผู้สังเกตก็จะยิ่งมองเห็นภาพได้ชัดเจนขึ้นเท่านั้น

ในการวัดความละเอียดของตัวสร้างภาพความร้อนนั้น มีการใช้อุปกรณ์พิเศษ - collimator ซึ่งสร้างภาพจำลองของวัตถุทดสอบพิเศษ - โลกความร้อนประ เมื่อพิจารณาจากรูปภาพของวัตถุทดสอบผ่านอุปกรณ์ ความละเอียดของตัวสร้างภาพความร้อนจะถูกตัดสิน - ยิ่งจังหวะของโลกเล็กลงสามารถเห็นแยกจากกันอย่างชัดเจน ความละเอียดของอุปกรณ์ก็จะสูงขึ้น

ภาพ:ตัวเลือกต่างๆ สำหรับโลกความร้อน (ดูในอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อน)

ความละเอียดของเครื่องมือขึ้นอยู่กับความละเอียดของวัตถุและเลนส์ใกล้ตา เลนส์สร้างภาพของวัตถุภายใต้การสังเกตในระนาบเซ็นเซอร์ และในกรณีที่เลนส์มีความละเอียดไม่เพียงพอ การปรับปรุงความละเอียดของอุปกรณ์เพิ่มเติมจะไม่สามารถทำได้ ในทำนองเดียวกัน ช่องมองภาพคุณภาพต่ำสามารถ "ทำลาย" ภาพที่ชัดเจนที่สุดที่เกิดจากส่วนประกอบของเครื่องมือบนจอแสดงผลได้

ความละเอียดของอุปกรณ์ยังขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของจอแสดงผลที่สร้างภาพ ในกรณีของเซ็นเซอร์ ความละเอียดในการแสดงผล (จำนวนพิกเซล) และขนาดมีความสำคัญอย่างยิ่ง ความหนาแน่นของพิกเซลในจอแสดงผลมีลักษณะเฉพาะด้วยตัวบ่งชี้เช่น PPI (ย่อมาจากภาษาอังกฤษว่า "พิกเซลต่อนิ้ว") ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ที่ระบุจำนวนพิกเซลต่อนิ้วของพื้นที่

ในกรณีของการถ่ายโอนภาพโดยตรง (ไม่มีการปรับขนาด) จากเซนเซอร์ไปยังจอแสดงผล ความละเอียดของทั้งสองอย่างควรเท่ากัน ในกรณีนี้ ความละเอียดของอุปกรณ์ลดลง (หากความละเอียดในการแสดงผลน้อยกว่าความละเอียดของเซ็นเซอร์) หรือการใช้จอแสดงผลราคาแพงอย่างไม่ยุติธรรม (หากความละเอียดในการแสดงผลสูงกว่าของเซ็นเซอร์)

พารามิเตอร์ของเซ็นเซอร์มีอิทธิพลอย่างมากต่อความละเอียดของอุปกรณ์ ประการแรก นี่คือความละเอียดของโบโลมิเตอร์ - จำนวนพิกเซลทั้งหมด (มักจะระบุเป็นผลคูณของพิกเซลในบรรทัดและในคอลัมน์) และขนาดพิกเซล เกณฑ์ทั้งสองนี้ให้คะแนนความละเอียดหลัก

ติดยาเสพติด:

ยิ่งจำนวนพิกเซลมากและขนาดมีขนาดเล็กลง ก็ยิ่งสูงปณิธาน.

ข้อความนี้เป็นจริงสำหรับขนาดทางกายภาพเดียวกันเซ็นเซอร์ เซ็นเซอร์ที่มีความหนาแน่นของพิกเซลต่อหน่วยพื้นที่ใหญ่กว่ามีความละเอียดสูงกว่า

อุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนยังสามารถใช้อัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณต่างๆ ที่อาจส่งผลต่อความละเอียดโดยรวมของอุปกรณ์ ก่อนอื่น เรากำลังพูดถึง "การซูมแบบดิจิทัล" เมื่อรูปภาพที่เกิดจากเมทริกซ์ได้รับการประมวลผลแบบดิจิทัลและ "โอน" ไปยังจอแสดงผลโดยเพิ่มขึ้นบ้าง ในกรณีนี้ความละเอียดโดยรวมของอุปกรณ์จะลดลง จะเห็นเอฟเฟกต์ที่คล้ายกันในกล้องดิจิตอลเมื่อใช้ฟังก์ชัน "ซูมดิจิตอล"

นอกจากปัจจัยที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว ยังมีปัจจัยอื่นๆ อีกหลายประการที่สามารถลดความละเอียดของอุปกรณ์ได้ ประการแรก นี่คือ "สัญญาณรบกวน" ประเภทต่างๆ ที่บิดเบือนสัญญาณที่มีประโยชน์ และทำให้คุณภาพของภาพลดลงในท้ายที่สุด ประเภทของเสียงต่อไปนี้สามารถแยกแยะได้:

สัญญาณรบกวนมืด. สาเหตุหลักของเสียงนี้คือการปล่อยความร้อนของอิเล็กตรอน (การปล่อยอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นเองอันเป็นผลมาจากความร้อนของวัสดุเซ็นเซอร์) ยิ่งอุณหภูมิต่ำ สัญญาณมืดก็จะยิ่งต่ำลง เช่น เสียงรบกวนน้อยลง มันคือการกำจัดเสียงรบกวนที่ใช้ชัตเตอร์ (เต็นท์) และการปรับเทียบไมโครโบโลมิเตอร์

อ่านเสียงรบกวน. เมื่อสัญญาณที่สะสมอยู่ในพิกเซลของเซ็นเซอร์ถูกส่งออกจากเซ็นเซอร์ แปลงเป็นแรงดันไฟฟ้า และขยายสัญญาณ สัญญาณรบกวนเพิ่มเติมจะปรากฏขึ้นในแต่ละองค์ประกอบ เรียกว่าสัญญาณรบกวนจากการอ่าน ในการต่อสู้กับสัญญาณรบกวน มีการใช้อัลกอริทึมซอฟต์แวร์ประมวลผลภาพแบบต่างๆ ซึ่งมักเรียกว่าอัลกอริธึมการลดสัญญาณรบกวน

นอกจากสัญญาณรบกวนแล้ว ความละเอียดจะลดลงอย่างมากจากการรบกวนเนื่องจากข้อผิดพลาดของรูปแบบอุปกรณ์ (การจัดเรียงแผงวงจรพิมพ์และสายเชื่อมต่อ สายเคเบิลภายในอุปกรณ์ร่วมกัน) หรือเนื่องจากข้อผิดพลาดในการกำหนดเส้นทาง PCB (การจัดเรียงของรางนำไฟฟ้า การมีอยู่และ คุณภาพของชั้นป้องกัน ) นอกจากนี้ ข้อผิดพลาดในวงจรไฟฟ้าของอุปกรณ์ การเลือกองค์ประกอบวิทยุที่ไม่ถูกต้องสำหรับการใช้ตัวกรองต่างๆ แหล่งจ่ายไฟในวงจรของวงจรไฟฟ้าของอุปกรณ์อาจทำให้เกิดการรบกวนได้เช่นกัน ดังนั้น การพัฒนาวงจรไฟฟ้า ซอฟต์แวร์การเขียนสำหรับการประมวลผลสัญญาณ การกำหนดเส้นทางบอร์ดจึงเป็นงานที่สำคัญและซับซ้อนในการออกแบบอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อน

ช่วงสังเกตการณ์

ช่วงการสังเกตวัตถุโดยใช้อุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนขึ้นอยู่กับปัจจัยภายในจำนวนมาก (พารามิเตอร์ของเซ็นเซอร์ ชิ้นส่วนออปติกและอิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์) และสภาวะภายนอก (ลักษณะต่างๆ ของวัตถุที่สังเกต พื้นหลัง ความบริสุทธิ์ของบรรยากาศ เป็นต้น)

แนวทางที่ใช้ได้มากที่สุดในการอธิบายช่วงของการสังเกตคือการแบ่งช่วงการตรวจจับ การรับรู้ และการระบุ ซึ่งอธิบายโดยละเอียดในแหล่งต่างๆ ตามกฎที่กำหนดโดยสิ่งที่เรียกว่า เกณฑ์ของ Johnson ตามช่วงการสังเกตที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับอุณหภูมิและความละเอียดเชิงพื้นที่ของอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อน

สำหรับการพัฒนาหัวข้อต่อไป จำเป็นต้องแนะนำแนวคิดเกี่ยวกับขนาดที่สำคัญของวัตถุที่สังเกต ขนาดวิกฤตถือเป็นขนาดตามที่มีการวิเคราะห์ภาพวัตถุเพื่อระบุลักษณะทางเรขาคณิตที่มีลักษณะเฉพาะ บ่อยครั้ง ขนาดต่ำสุดที่มองเห็นได้ของวัตถุพร้อมๆ กับการวิเคราะห์ถูกมองว่าเป็นขนาดวิกฤต ตัวอย่างเช่น สำหรับหมูป่าหรือกวางโร ความสูงของร่างกายถือได้ว่าเป็นขนาดที่สำคัญสำหรับบุคคล - ส่วนสูง

พิสัยที่ขนาดวิกฤตของวัตถุการสังเกตบางจุดพอดีกับเซ็นเซอร์ภาพความร้อนตั้งแต่ 2 พิกเซลขึ้นไป ช่วงการตรวจจับ. ความเป็นจริงของการตรวจจับเพียงแสดงการปรากฏตัวของวัตถุนี้ในระยะทางที่แน่นอน แต่ไม่ได้ให้แนวคิดเกี่ยวกับลักษณะของมัน (ไม่อนุญาตให้บอกว่ามันเป็นวัตถุประเภทใด)

ข้อเท็จจริง การยอมรับวัตถุความสามารถในการกำหนดประเภทของวัตถุได้รับการยอมรับ ซึ่งหมายความว่าผู้สังเกตการณ์สามารถแยกแยะสิ่งที่เขากำลังสังเกตอยู่ในขณะนี้ได้ ไม่ว่าจะเป็นบุคคล สัตว์ รถยนต์ และอื่นๆ เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าสามารถจดจำได้หากขนาดวิกฤตของวัตถุพอดีกับเซ็นเซอร์อย่างน้อย 6 พิกเซล

จากมุมมองของการประยุกต์ใช้การล่าสัตว์ยูทิลิตี้ที่ใช้งานได้จริงมากที่สุดคือ ช่วงการระบุตัวตน. จากการระบุตัวตน เป็นที่เข้าใจว่าผู้สังเกตการณ์สามารถประเมินไม่เพียงแต่ประเภทของวัตถุ แต่ยังเข้าใจลักษณะเฉพาะของมันด้วย (เช่น หมูป่าตัวผู้ยาว 1.2 ม. และสูง 0.7 ม.) เพื่อให้เป็นไปตามเงื่อนไขนี้ จำเป็นต้องครอบคลุมขนาดวิกฤตของวัตถุด้วยเซ็นเซอร์อย่างน้อย 12 พิกเซล

สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าในกรณีเหล่านี้ เรากำลังพูดถึงความน่าจะเป็น 50% ที่จะตรวจจับ รับรู้ หรือระบุวัตถุในระดับที่กำหนด ยิ่งพิกเซลทับซ้อนกับขนาดวิกฤตของวัตถุมากเท่าใด ความน่าจะเป็นของการตรวจจับ การจดจำ หรือการระบุตัวตนก็จะยิ่งสูงขึ้น

ออกจากการกำจัดลูกศิษย์- นี่คือระยะห่างจากพื้นผิวด้านนอกของเลนส์สุดท้ายของเลนส์ใกล้ตาถึงระนาบของรูม่านตาของผู้สังเกต ซึ่งภาพที่สังเกตได้จะเหมาะสมที่สุด (ระยะการมองเห็นสูงสุด ความผิดเพี้ยนน้อยที่สุด) พารามิเตอร์นี้มีความสำคัญที่สุดสำหรับการมองเห็นที่การกำจัดรูม่านตาออกต้องมีอย่างน้อย 50 มม. (อย่างเหมาะสม - 80-100 มม.) การกำจัดรูม่านตาออกขนาดใหญ่ดังกล่าวมีความจำเป็นเพื่อป้องกันการบาดเจ็บที่ปืนโดยช่องมองภาพระหว่างการหดตัว ตามกฎแล้ว สำหรับอุปกรณ์มองภาพกลางคืนและกล้องถ่ายภาพความร้อน ระยะห่างของรูม่านตาทางออกจะเท่ากับความยาวของยางรองตา ซึ่งจำเป็นต่อการกลบแสงของจอแสดงผลในเวลากลางคืน

การสอบเทียบเซ็นเซอร์ตรวจจับความร้อน

การสอบเทียบอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนแบ่งออกเป็นโรงงานและการสอบเทียบของผู้ใช้ กระบวนการผลิตอุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนโดยใช้เซ็นเซอร์ที่ไม่ได้ระบายความร้อนช่วยให้สอบเทียบอุปกรณ์ ("เลนส์ - เซ็นเซอร์") ในโรงงานโดยใช้อุปกรณ์พิเศษ

คุณสามารถทำความคุ้นเคยกับเครื่องถ่ายภาพความร้อน PULSAR รุ่นใหม่และตัดสินใจเลือกอย่างชาญฉลาด