1、紅外熱像儀探測距離_約翰遜準則德圖儀器小編在前面已經給大家做了近百篇紅外熱像儀技術文章，相信大家也對紅外熱像儀知識有所了解，今天，再給大家介紹下紅外熱像儀探測距離及約翰遜準則，希望能加深大家對紅外熱像儀的認知。紅外熱像儀探測距離：在自然界中一切溫度高于絕對零度攝氏度)的物體都不斷地輻射著紅外線，這種現象稱為熱輻射。紅外線是一種人眼不可見的光波，無論白天黑夜，物體都會輻射紅外線。紅外熱像儀就是把這些人眼不可見的熱輻射轉變為人眼可見的熱像圖。由于紅外熱像儀只是被動地接收目標的熱輻射，因此具有隱蔽性好等特點。被動式紅外熱像儀一般工作在35dm和814科m這兩個波段，相對于可見光和近紅外而言，其波長比

2、較長，穿透雨、雪、霧、煙塵等能力強，因此在國防、警用、安防等領域紅外熱像儀是一個非常有效的設備。但用戶購買熱像儀常常會問一個問題：熱像儀能看多遠。這是一個特別重要的問題，但又是很難說清楚的問題。比如說，我們熱像儀能看到146X106公里外的太陽，但不能說熱像儀的探測距離能達到146X106公里。但這探測距離又是必須說清楚的一個問題，因為客戶買熱像儀是用來探測、監控目標的。約翰遜準則：探測距離是一個主觀因素和客觀因素綜合作用的結果。主觀因素跟觀察者的視覺心理、經驗等因素有關。要回答“熱像儀能看多遠”，必須先弄清楚“什么叫看清楚”，如探測一個目標，甲認為看清楚了，但乙可能就認為沒看清楚，因此必須有

3、一個客觀統一的評價標準。國外在這方面做了大量的工作，約翰遜根據實驗把目標的探測問題與等效條紋探測聯系起來。許多研究表明，有可能在不考慮目標本質和圖像缺陷的情況下，用目標等效條紋的分辨力來確定紅外熱像儀成像系統對目標的識別能力，這就是約翰遜準則。目標的等效條紋是一組黑白間隔相等的條紋圖案，其總高度為目標的臨界尺寸，條紋長度為目標為垂直于臨界尺寸方向的橫跨目標的尺寸。等效條紋圖案的分辨力為目標臨界尺寸中所包含的可分辨的條紋數，也就是目標在探測器上成的像占的像素數。目標探測可分為探測（發現）、識別和辨認三個等級。探測探測定義為：在視場內發現一個目標。這時目標所成的像在臨界尺寸方向上必須占到個像素以上

4、。識別識別定義為：可將目標分類，即可識別出目標是坦克、卡車或者人等。這是目標所成的像在臨界尺寸方向上必須占到6個像素以上。辨認辨認的定義為：可區分開目標的型號及其它特征，如分辨出敵我。這是目標所成的像在臨界尺寸方向上必須占到12個像素以上。以上都是在概率50%也就是剛好能發現目標，以及目標與背景的對比度為1的條件下所得到的數據，從上面的約翰遜準則可以看出，一套熱像儀能看多遠，是由目標尺寸、鏡頭焦距、探測器性能等因素決定的。三、決定探測距離的因素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（IF

5、OV）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38dmi配100mmi距鏡頭，

6、則空間分辨率IFOV為。觀察1公里遠的大小為的目標，則目標所張開的角度為，目標所成的像占用=6個像素。根據約翰遜準則可知，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，FLIR非制冷熱像儀的Photon320的像元尺寸是38pm,Photon640的像元尺寸為25dm,如果都配

7、100mmB頭，觀察的目標，按照約翰遜準則，其識別距離分別為1公里、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數一般可降低到，也就是口徑可做得特別小。3、大氣環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、大氣環境等客觀因素及人的主觀因素共