空間輻射度測(cè)量的基本專業(yè)知識(shí)：如何為您的紅外圖像獲得最佳視覺(jué)效果

紅外相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)通常使用與可見(jiàn)光譜光學(xué)系統(tǒng)相同的參數(shù)來(lái)描述兩者之間的主要區(qū)別在于材料：對(duì)于紅外光學(xué)器件，通常使用鍺、硅、鋅使用硫化物或硫?qū)倩铮驗(yàn)檫@些材料在紅外光譜中表現(xiàn)出良好的透明度。 最常見(jiàn)的是鍺（Ge）和硅（Si），其中鍺表現(xiàn)出更好的透明度，但代價(jià)是更高的（成本/價(jià)格）價(jià)格。
描述光學(xué)系統(tǒng)的兩個(gè)主要參數(shù)是焦距和光圈值。焦距長(zhǎng)度（f）與焦平面區(qū)域（FPA）的尺寸共同決定了視場(chǎng)相機(jī)的視場(chǎng)（FOV）。光圈值（N）是焦距與光圈直徑的比值入射光瞳（D）。由于它被定義為N=f/D，因此入射光瞳越大，f數(shù)就越小光圈越小，f值越小，紅外敏感芯片接收到的輻射就越多，從而獲得更好的信噪比（SNR）。當(dāng)然，低光圈值需要配備一個(gè)鏡頭系統(tǒng)直徑更大，導(dǎo)致系統(tǒng)價(jià)格更高。此外，光圈值也有對(duì)紅外相機(jī)動(dòng)態(tài)范圍（溫度測(cè)量區(qū)間）的影響：越低光圈值越大，在相同物體下，紅外敏感像素檢測(cè)到的輻射越多溫度，導(dǎo)致物體溫度測(cè)量范圍較小。物體溫度通過(guò)光學(xué)濾波器可以擴(kuò)展測(cè)量范圍，這些濾波器會(huì)濾除紅外（IR）的某些部分頻譜。這使得在較低物體溫度下也能獲得良好的信噪比，并提高測(cè)量精度范圍。
芯片的像素間距和光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)是決定（某事物）的主要參數(shù)被測(cè)物體的空間分辨率。通常，我們的標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置為無(wú)限遠(yuǎn)，這這意味著，如果物體與主平面之間的距離適當(dāng)，每個(gè)物體都會(huì)生成清晰的圖像光學(xué)器件，且物體足夠大。如果物體的圖像（或者更精確地說(shuō)，是……的圖像）當(dāng)物體的特定特和細(xì)節(jié)小于像素間距時(shí)，像素會(huì)檢測(cè)到物體與背景的溫度混合。

如需更詳細(xì)的解釋，請(qǐng)參閱以下內(nèi)容
圖片：

有兩個(gè)像素，其中狗的填充因子顯示了與背景的對(duì)比。對(duì)于100%像素?cái)z像頭將檢測(cè)特定部位的溫度狗，但對(duì)于50%填充的像素，相機(jī)將
測(cè)量狗頭部溫度的疊加以及背景。例如：如果狗的頭溫度為30°C，背景為20°C，相機(jī)將檢測(cè)25°C。因此可以看出，物體的小特征可能在某些情況下無(wú)法可靠檢測(cè)。這是當(dāng)然，對(duì)于每臺(tái)紅外相機(jī)來(lái)說(shuō)都是如此。此外，移動(dòng)對(duì)象可能會(huì)顯著改變讀數(shù)，如下所示：

光線定律可以粗略地確定相機(jī)的視場(chǎng)：

P等于像素間距，n為對(duì)應(yīng)像素中的元素?cái)?shù)量方向。這意味著FOV可以在x和y方向上變化，如果元素在兩個(gè)方向上并不相等。例如：海曼heimann 80x64熱電堆陣列的像素間距為90μm。結(jié)合17mm焦距光學(xué)元件FOV將導(dǎo)致24°x 20°。

請(qǐng)注意，此公式不適用于寬視場(chǎng)光學(xué)元件，因?yàn)榭梢圆豢紤]系統(tǒng)的像差。為了確定一張圖像是否大到足以實(shí)現(xiàn)100%的填充系數(shù)，還可以運(yùn)用射線定律:圖像大小/可以輕松計(jì)算得出，公式為:l=(0*f)/d，其中0代表物體大小，f為焦距，d為物體距離。將圖像大小除以像素間距，即可得出被照亮的像素?cái)?shù)。例如:一個(gè)肩寬為50厘米的人與海曼傳感器HTPA32x31L10的距離為1.5米。因此，f=0.01米，0=0.5米，d=1.5米，I=3.33E-3米。若像素間距為220微米，則照亮的像素?cái)?shù)為15個(gè)。