Раздел: СТОП-КАДР Тема: CCTV (системы видеонаблюдения) Автор: Илья ФАТИН, компания «ДВТех Москва»
Выбор F-числа тепловизионного объектива
Выбор тепловизора часто сводится к выбору разрешения сенсора и фокусного расстояния объектива, чтобы получить ту или иную дальность обнаружения цели. Например, в технических требованиях указывают: тепловизор с разрешением 640х480пикс и объектив 100мм. Рассмотрим реальную ситуацию выбора тепловизионной камеры, когда все предлагаемые сенсоры имеют требуемое разрешение 640х480пикс на основе технологии аморфного кремния (aSi), шаг пикселя 17мкм и тепловую чувствительность (NETD) равную 50мК – данные параметры являются типовыми для современных длинноволновых микроболометров. Также все предложенные объективы имеют фокусное расстояние 100мм, но отличаются по относительному отверстию F. Параметры объективов следующие:
С учётом указанных параметров светосилы и светопропускания в ИК-диапазоне (от 8 до 12мкм), можно посчитать сколько процентов света пройдёт через объектив: Освещённость на матрице с объективом F1.6 и светопропусканием 88% = (1/1.6)2 х 0.88 = 34% Освещённость на матрице с объективом F1.4 и светопропусканием 88% = (1/1.4)2 х 0.88 = 49% Освещённость на матрице с объективом F1.2 и светопропусканием 88% = (1/1.2)2 х 0.88 = 61% Соответственно, можно показать, что тепловая чувствительность системы тепловизор + объектив изменится с паспортных 50мК до
Таким образом паспортная чувствительность тепловизора 50мК сильно зависит от светопропускания объектива, и в нашем примере, в лучшем случае составляет 82мК (объектив 3) и в худшем случае – 147мК (объектив 1). То есть в результате тепловизор не сможет «увидеть температурную разницу» в 0.05 градуса, а лишь 0.08 ~ 0.15 градуса, что тоже, кажется, очень неплохо. Как это повлияет на результат наблюдения? Если температурные контрасты велики, и наблюдаемый объект по температуре значительно отличается от фона, то все камеры одинаково хорошо покажут объект. Но если ситуация усложняется, то результаты начнут отличаться. Под усложнением ситуации наблюдения можно понимать: низкий тепловой контраст цели и фона, атмосферные осадки.
Внешний вид собранной установки для тестирования. Все объективы с фокусным расстоянием 100 мм, но с отличающимся F (слева направо объективы): F1.2, F1.4, F1.6. Можно заметить, как по цвету отражения различаются просветляющие/защитные покрытия объективов. Для проведения тестирования потребовалось некоторое время, чтобы застать различные погодные условия и провести соответствующие съёмки. Вид области наблюдения в видимом спектре. Дождь.
Изображения получены в сухую тёплую погоду. Объективы 100мм, F1.6 – F1.4 – F1.2 соответственно. Можно заметить, что в целом все объективы обеспечивают достаточное качество изображения, чтобы вести наблюдение. При этом объектив F1.4 не обеспечивает большой резкости на ближнем плане. Наиболее детализированная картинка с объективом F1.2 – это можно заметить по детализации проводов на заднем плане и по деталям на крыше здания на ближнем плане. В данной ситуации разница между объективами не является критической. В дождь картина меняется:
Объективы 100мм, F1.6 – F1.4 – F1.2 В дождь возникает два негативных эффекта для наблюдения в ИК-спектре. Во-первых, дождь создаёт «препятствие» на пути прохождения ИК-света, а во-вторых, вода сравнивает температуру окружающей среды, тем самым уменьшая тепловой контраст. Можно заметить следующее: – при меньшем относительном отверстии F1.6 значительно снижается контраст изображения; – объекты с низким тепловым контрастом плохо различимы – столбов на заднем фоне почти не видно; – визуально изображение при F1.2 более понятно для оператора, чем F1.6 или F1.4. – изображение значительно хуже, чем в ясную погоду. Другой ракурс в сухую солнечную погоду:
Объективы 100мм, F1.6 – F1.4 – F1.2 соответственно. Есть незначительная разница в изображении, но в целом это не влияет на восприятие и анализ тепловизионного изображения. Для полноты представления разницы между объективами не хватило выборки в различную погоду. Тем не менее, можно сделать следующие выводы: – чувствительность (NETD) тепловизионной камеры всегда ниже, чем чувствительность микроболометра; – достаточные температурные контрасты обеспечивают качественную картинку даже при изменении относительного отверстия объектива от F1.2 до F1.6; – качество тепловизионного изображения значительно снижается в плохих погодных условиях, при этом объектив с большим относительным отверстием всё же обеспечивает лучшую картинку по сравнению с меньшим относительным отверстием.
Внимание! Копирование материалов, размещенных на данном сайте допускается только со ссылкой на ресурс http://www.tzmagazine.ru Рады сообщить нашим читателям, что теперь нашем сайте работает модуль обратной связи. Нам важна ваша оценка наших публикаций! Также вы можете задавать свои вопросы.Наши авторы обязательно ответят на них. Ждем ваших оценок, вопросов и комментариев!

Добавить комментарий или задать вопрос

Правила комментирования статей

Версия для печати

Средняя оценка этой статьи: 0  (голосов: 0)
Ваша оценка: