Όταν ένας πελάτης αποφασίζει να αγοράσει μια υπέρυθρη κάμερα, το πόσο μακριά μπορεί να δει είναι ένα πολύ σημαντικό και πολύ δύσκολο να εξηγηθεί ερώτημα.
Για να κατανοήσουμε πώς να υπολογίσουμε αυτήν την απόσταση, πρέπει πρώτα να γνωρίζουμε τα κριτήρια Johnson.
Τα κριτήρια Johnson είναι το πρότυπο που χρησιμοποιείται για το DRI (Ανίχνευση, Αναγνώριση και Ταυτοποίηση). Υπολογίζεται με βάση το πόσα pixel είναι απαραίτητα για να γίνει μια ακριβής αξιολόγηση του αντικειμένου σας.
Ανίχνευση
Η ανίχνευση ορίζεται ως: εάν ένα στόχος βρεθεί στο οπτικό πεδίο, η εικόνα του στόχου πρέπει να αντιπροσωπεύει περισσότερα από 1,5 pixel στην κατεύθυνση της κρίσιμης διάστασης
Αναγνώριση
Η αναγνώριση ορίζεται ως: ο στόχος μπορεί να ταξινομηθεί για να προσδιοριστεί εάν ο στόχος είναι αυτοκίνητο, φορτηγό ή άτομο, πράγμα που σημαίνει ότι η εικόνα του στόχου πρέπει να καταλαμβάνει περισσότερα από 6 pixel στην κατεύθυνση της κρίσιμης διάστασης
Ταυτοποίηση
Ο ορισμός της αναγνώρισης είναι ότι το μοντέλο και άλλα χαρακτηριστικά του στόχου μπορούν να διακριθούν. Για παράδειγμα, για να διακρίνουμε μεταξύ του εχθρού και εμάς, η εικόνα του στόχου πρέπει να καταλαμβάνει περισσότερα από 12 pixel στην κατεύθυνση της κρίσιμης διάστασης
Τα παραπάνω δεδομένα λαμβάνονται υπό την προϋπόθεση ότι η πιθανότητα είναι 50%, δηλαδή, ο στόχος μπορεί να βρεθεί ακριβώς και η αντίθεση μεταξύ του στόχου και του φόντου είναι 1. Από το κριτήριο Johnson παραπάνω, μπορεί να φανεί ότι το πόσο μακριά μπορεί να δει ένας υπέρυθρος θερμικός απεικονιστής καθορίζεται από το μέγεθος του στόχου, την εστιακή απόσταση του φακού, την απόδοση του ανιχνευτή και άλλους παράγοντες.
Παράγοντες που καθορίζουν το εύρος DRI
1. Εστιακή απόσταση φακού
Ο πιο σημαντικός παράγοντας που καθορίζει την απόσταση ανίχνευσης μιας υπέρυθρης κάμερας είναι η εστιακή απόσταση του φακού. Καθορίζει άμεσα το μέγεθος της εικόνας που σχηματίζεται από τον στόχο, δηλαδή τον αριθμό των pixel στο εστιακό επίπεδο. Αυτό εκφράζεται συνήθως με όρους χωρικής ανάλυσης. Αντιπροσωπεύει τη γωνία κάθε ανοίγματος pixel στο χώρο του αντικειμένου, δηλαδή την ελάχιστη γωνία που μπορεί να επιλύσει το σύστημα. Γενικά προέρχεται από την αναλογία του μεγέθους pixel (d) προς την εστιακή απόσταση (f), δηλαδή IFOV=d/f
Η εικόνα κάθε στόχου στο εστιακό επίπεδο καταλαμβάνει αρκετά pixel, τα οποία μπορούν να υπολογιστούν από το μέγεθος του στόχου, την απόσταση μεταξύ του στόχου και του θερμικού απεικονιστή και τη χωρική ανάλυση (IFOV). Η αναλογία του μεγέθους του στόχου (D) και της απόστασης (L) μεταξύ του στόχου και του θερμικού απεικονιστή είναι η γωνία του στόχου και στη συνέχεια διαιρείται με το IFOV για να ληφθεί ο αριθμός των pixel που καταλαμβάνει η εικόνα, δηλαδή n=(D/L)/IFOV=(DF)/(LD). Μπορεί να φανεί ότι όσο μεγαλύτερη είναι η εστιακή απόσταση, τόσο περισσότερα pixel καταλαμβάνει η εικόνα του στόχου. Σύμφωνα με το κριτήριο Johnson, η απόσταση ανίχνευσής του είναι μεγαλύτερη. Από την άλλη πλευρά, όσο μεγαλύτερη είναι η εστιακή απόσταση του φακού, τόσο μικρότερη είναι η γωνία θέασης και τόσο υψηλότερο θα είναι το κόστος.
Για παράδειγμα, εάν το μέγεθος pixel του εστιακού επιπέδου της θερμικής κάμερας είναι 38um και είναι εξοπλισμένο με φακό εστιακής απόστασης 100mm, η χωρική ανάλυση IFOV είναι 0,38mrad. Παρατηρήστε τον στόχο με μέγεθος 3,2m σε 1km και η γωνία ανοίγματος του στόχου είναι 2,3mrad. Η εικόνα του στόχου καταλαμβάνει 2,3/0,38=6 pixel. Σύμφωνα με το κριτήριο Johnson, επιτυγχάνεται το επίπεδο αναγνώρισης
2. Απόδοση υπέρυθρου ανιχνευτή
Η εστιακή απόσταση του φακού καθορίζει θεωρητικά την απόσταση ανίχνευσης της θερμικής κάμερας απεικόνισης. Ένας άλλος παράγοντας που παίζει σημαντικό ρόλο σε πρακτικές εφαρμογές είναι η απόδοση του θερμικού ανιχνευτή απεικόνισης. Η εστιακή απόσταση του φακού καθορίζει μόνο το μέγεθος της εικόνας και τον αριθμό των pixel που καταλαμβάνονται, ενώ η απόδοση του αισθητήρα θερμικής απεικόνισης καθορίζει την ποιότητα της εικόνας, όπως ο βαθμός θόλωσης και ο λόγος σήματος προς θόρυβο.
3. Ατμοσφαιρικό περιβάλλον
Αν και η διείσδυση της θερμικής ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα είναι ισχυρότερη από αυτή του ορατού φωτός, η απορρόφηση και η σκέδαση της ατμόσφαιρας εξακολουθούν να έχουν κάποιο αντίκτυπο στην ποιότητα της εικόνας του θερμικού απεικονιστή. Ειδικά σε ορισμένα σκληρά καιρικά περιβάλλοντα όπως η πυκνή ομίχλη και η έντονη βροχή, η απόσταση ανίχνευσης του υπέρυθρου θερμικού απεικονιστή θα επηρεαστεί.