Abstract
Atunci când caută pentru a selecta un aparat foto în infraroşu, este extrem de important pentru a înţelege mai bine atributele din aceste radare că majoritatea impactul calitatea imaginilor infraroşu care sunt produse. Această lucrare acoperă cele trei domenii principale, care influenţează calitatea imaginii termică: pixel resolution, sensibilitate termică şi model fix de zgomot. Fiecare zonă are un impact semnificativ pe calitatea imaginii termică.
Dacă aţi achiziţionat un aparat de fotografiat digital în trecut, achiziţia dvs. a fost probabil influenţată de convingerea dumneavoastră că numărul de pixeli a fost caietul de sarcini cel mai important atunci când încearcă să judece calitatea imaginii între toate opţiunile aparat de fotografiat oferite. Pentru oricine care citeşte consumatorul Reports(TM) şi lor evaluarea detaliată a digital aparat de fotografiat veţi aprecia că performanţa aparat de fotografiat include analiza atentă a mult mai mult decât numărul de pixeli. Deoarece un aparat de fotografiat termică este în esenţă un convertor de imagine (radiant energie termică imagine vizibile), aveţi nevoie pentru a înţelege ce sunt atributele primare care determină calitatea imaginii termice şi cum au fiecare contribuie la calitatea imaginii care vă pot fi confruntă în cererea dumneavoastră.
Pixel Resolution luarea în considerare prima este numărul de pixeli. Astăzi există trei rezoluţia standarde (uşor pentru unii producători aparat de fotografiat deviază):
Rezoluţie mică - 160 x 120 (19,600 pixels)
Rezoluţie medie - 320 x 240 (76.800 pixels)
High Resolution - 640 x 480 (307,200 pixels)
Rezoluția cât de mult ai nevoie (versete doresc) este determinat în primul rând prin cererea dumneavoastră şi de valoarea dai la calitatea imaginii. Când evaluarea un digital aparat de fotografiat cu versetele 5 10 mega pixeli, majoritatea utilizatorilor nu vor beneficia de un aparat de fotografiat cu pixeli de 10 milioane de cumpărare, pentru că niciodată nu le va imprima imaginile pe mare suficient de hârtie în cazul în care rezoluţia ar oferi imprimaţi mai bine de calitate. Întrucât vă va imprima întotdeauna şi va afişa plin resolution de un aparat foto în infraroşu deoarece cea mai mare rezoluţie disponibilă este relativ modestă de standardele de azi digital aparat de fotografiat. Chiar la 640 x 480 pixeli rezoluţie o imagine de înaltă definiţie termice va prelua numai o fracţiune de astăzi calculator afişează și calitatea imprimării imagine termică rezultată va întotdeauna fi pe deplin realizat. Prin urmare, momentul evaluării un aparat de fotografiat termică numărul de pixeli este relevante şi rezoluţie sporită este luarea în considerare cele mai semnificative în îmbunătăţirea calităţii imaginii.
Un alt beneficiu de înaltă rezoluţie este abilitatea de a mări într-o scenă şi menţine bun imagine calitate. Majoritatea termică aparat de fotografiat feature un optic standard cu un câmp de vedere orizontală de aproximativ 25 °. Indiferent de pixel resolution performanţa unui 640 x 480 setat la 2 X digital zoom aparat de fotografiat este de gând să egal cu performanţa unui 320 x 240 resolution aparat de fotografiat cu un opţional (şi adesea costisitoare) 12 ° (2 X) lentilă. Dacă anticipaţi nevoia de imagistica obiectele la distanţe mai mult de 20 de picioare tu trebiue a considera creșterea costurilor sale dintr-o lentilă X 2 pentru un aparat de fotografiat termică 320 x 240 la compararea costurilor totale între 320 x 240 şi sisteme de 640 x 480.
Problema majoră al doilea impact calitatea imaginii este sensibilitate termică. În timp ce există o serie de teste utilizat pentru a cuantifica această specificație, sensibilitate termică practic defineşte cât de bine va imagine aparat de fotografiat în timp ce creşte contrastul imaginii. Sensibilitatea termică variază cu temperatura de obiect, ca obiect temperatura creşte panta de ieşire semnal de majorările de detector cu creșterea temperaturii. Acest lucru înseamnă că semnalul (în creştere) pentru nivelul de zgomot (fix) Raportul îmbunătăţeşte cum vizualizaţi obiecte mai fierbinte. Cu toate acestea acest lucru nu este de obicei un beneficiu deoarece cererile în cazul în care poate fi exploatată mai bine de sensibilitate termică sunt aplicaţii de joasă temperatură (temperatura camerei) în cazul în care contrastul termică (temperatură delta dintr-o imagine) este foarte scăzută. Aplicaţiile tipice contrast termică scăzută include construirea diagnostic în cazul în care aparatul de fotografiat este imaging pereți interiori cu variațiile de temperatură foarte puţin sau Emisivitate diferenţele şi probleme ca calitate umiditate sau izolare pot fi vizualizate doar prin creşterea contrastului până la punctul în cazul în care sensibilitatea termică aparat de fotografiat limitele temperatura utile span setări.
Pe măsură ce examinaţi publicate specificațiile aparat de fotografiat, veţi vedea sensibilitate termică specificaţiile intervalul între 0,25 ° C (250mK) și 0,05 ° C (50mK). În timp ce aţi putea lua în considerare un sfert de grad pentru a fi adecvate sensibilitate termică, de îndată ce te uiţi la o scena de contrast scăzut vă veţi descoperi calitatea imaginii efecte negativ calitatea imaginii ca zgomot începe să domine imaginea.
Imagers termică obicei afişarea imaginilor în palete compusă din 256 culori discrete sau niveluri de gri. Imaginaţi-vă ţintă dvs. are o temperatură diferenţa între 0 ° C și 256 ° C fiecare gri sau culorii nivel ar reprezenta 1 grad diferenței de temperatură. Acum se aplică acest acelaşi mapare culoare într-o scena cu temperaturi între 25 ° C și 35 ° C sau 10 grade. Fiecare culoare reprezintă acum 0,03 ° C (÷256 ° C 10), o valoare mai mică decât camerele uncooled cele mai sensibile. Rezultatul este afişat unele de zgomot. Există multe aplicaţii în care este foarte important să setaţi interval îngust cât posibil pentru a vedea cât mai mică posibil de variaţii de temperatură. Dacă utilizaţi un aparat de fotografiat cu sensibilitate 0,25 ° C şi a vrut să se mențină același nivel de zgomot ar aveţi pentru a seta un interval de temperatură de 65 ° C (150 ° F), care ar fi probabil rezultat dintr-o imagine de contrast foarte scăzut. Tu ar trebui să recunoască că diferenţa dintre un aparat de fotografiat, cu versuri de sensibilitate 50mK un aparat de fotografiat cu sensibilitate 100mK este 100% mai bine şi nu ca 0,05 ° C mai bine.
Sensibilitatea termică
NETD este diferența de temperatură scena egale cu fie zgomotul interne a detectorului (detector de NETD) sau zgomot electronice totală a unui sistem de măsurare (sistem NETD). Ca un cumpărător de aparat de fotografiat, aveţi nevoie pentru a evalua sistemul de NETD. Test setup constă în controlul temperaturii corp negru referinţă şi unele tip de obiect (pasive) înconjurător care creează un obiectiv simplu fantă pentru aparatul de fotografiat pentru a vizualiza. Temperatura corpului negru este ajustată până când este aproape egală cu temperatura ambiantă ţintă. Un osciloscop măsuri ieşire video analogic de pe o linie orizontală și la punctul de unde delta temperatura între metodele de referință și obiectivele înconjurător nu creează un semnal măsurabile NETD se determină prin diferența dintre metodele de referință și obiectivele ambientale de referință temperatura măsurată.
MRTD - minim diferența de temperatură solubil
Acesta este un test de sistem. Observator este solicitat să evalueze diferența temperatura minimă la care o 4 bar țintă pot fi rezolvate prin vizionarea de ieşire video afişate ca temperatura puncte de referință și obiectivele înconjurător sunt aduse aproape împreună. Această diferență minimă se va schimba cu frecvența spaţiale bar țintă utilizate. O curbă de MRTD împotriva frecvența spaţiale se obȋine care caracterizează performanțele din sistemul de imagine. Sistemele moderne de imaging infraroşu poate avea scăzută frecvență spaţiale MRTDs de zeci de milli-Kelvin.
Beneficiile de format mare aparat de fotografiat este semnificativă noi combinaţi nevoia de sensibilitate ridicată în timp ce vizualizaţi mare frecvențele spațiale.
Pentru a simplifica explicând fundamentale de sensibilitate termică hai sa se concentreze pe un singur pixel de senzor infraroşu într-un aparat de fotografiat uncooled infraroşu. Fiecare pixel dintr-o matrice uncooled planului focal imagine sensor este în esenţă un Rezistor fabricated folosire MEMS (micro electro sisteme mecanice).
Structura de bază a unui pixel aparat de fotografiat uncooled termice este o structura microscopică Podul pe care au fost depuse un material Rezistor subţire şi un strat absorbant. Picioare suspenda puntea de Podul peste un circuit integrat şi oferă conexiune electrică între Podul rezistive şi circuitul de citire de siliciu. Citire IC controlează tensiunea care biases Rezistor subţire de film şi multiplexes toate pixelului semnale afară pentru camerele de luat vederi imaging electronice.
Ca radiații infraroșii este absorbită de fiecare pixel temperatura sa modificări ca energia foton (8-14 micron lungime de undă) este convertită la căldură care la rândul său se modifică rezistenței pixel subţire de film Rezistor. Citire IC trimite o tensiune peste fiecare element de "micro bolometer" şi un semnal proporţională cu căldură absorbită de fiecare detector este baza de o imagine video în timp real.
Circuitul electric al unui senzor infraroşu este foarte simplă, o tensiune este activat pentru fiecare pixel şi o schimbare în rezistența Rezistor subţire de film bazat pe pixeli temperatura este supus prelevării de probe şi transformată într-o valoare digitale. Toate semnal analogic transporta unele nivelul de zgomot împreună cu semnalul generate de senzor. Raportul semnal-zgomot puternic impact calitatea imaginii de un aparat de fotografiat deoarece nivelul de zgomot este, de obicei o sumă fixă şi ca câştigul detector este crescut sistemul va începe pentru a afişa semnal-zgomot şi vă veţi începe să vedeţi "zăpadă" din imagine.
Nivelul semnalului de zgomotul frecvent este specificată ca diferența de temperatură echivalentă zgomot.
Ca orice circuit electric, există o mulţime de oportunităţi pentru electric zgomotos pentru a intra în sistemele, dar calitatea (semnal la zgomot) a semnalului venire direct off pixelului infraroşu are cel mai mare impact asupra sensibilității termice, deoarece aproape toate dezvoltatorii de aparat de fotografiat au acces la aceleaşi componente electronice cu care să creeze un aparat de fotografiat. Prin urmare, sensibilitatea termică în mare parte se bazează pe calitatea de matrice imager infraroşu.
Alte probleme ca numărul f al cristalinului, de asemenea, un impact asupra sensibilității termice. Aparatul de fotografiat lentilă este probabil? 1.0 (focală este egal cu diametrul lentilei), care este considerat o lentila "rapid". Prin comparaţie este probabil între numărul de f din camera digitală? 3 şi? 5 în timp ce camerele de luat vederi utilizate în telefoane mobile şi alte sisteme de low-cost poate fi fel de mare ca? 20! Ca aplicaţie cererile duce la mai mult distanţa focală lentile este practic pentru a merge la optica "mai lentă" pentru a reduce dimensiunea, greutatea şi costul lentilele teleobiectiv şi comerţ off unele sensibilitate termică. De exemplu, un optic F1.4 va duce la 2 X reducere sensibilitate termică şi o optic F2.0 o reducere de 4 X sensibilitate termică. Prin urmare, un sistem cu sensibilitatd 50mK folosind o lentila standard va încă menţine bun sensibilitate (100mK) atunci când un? telefoto 1.4 se anexează la aparatul de fotografiat versuri alt aparat de fotografiat al cărui sensibilitate termică a început la 100mK şi devine 200mK atunci când vizualizaţi prin pe "mai lentă" (? numărul mai mare de 1).
După cum puteţi vedea din diferitele probleme ridicate în această lucrare natura sensibilitate termică este foarte complexă, dar în lumea reală ochiul uman este extrem de bun la diferenţierea diferenţe mici în imagine calitate că veţi şti că (sensibilitate bun) când îl vezi.
Non-uniformitatea corecţie
Crește numărul de pixeli şi sensibilitatea lor îmbunătăţeşte calitatea imaginii este ce în ce mai dependentă de un proces numit Non uniformitatea calibrare sau NUC. Aşa cum am descris mai devreme o matrice imagistica de microbolometer este, în esenţă, o matrice de rezistori mici, şi din cauza de micro amploarea acestor dispozitive, există variații ale cum fiecare pixel răspunde la energie în infraroşu dintr-un obiect. În timpul de fabricaţie senzor infraroşu camerei trebuie să fie normalizat, însemnând că diferențele răspuns și DC producției fiecărui detector trebuie să fie adus la zero la. Aparat de fotografiat termică obicei caracteristică un pavilion interne sau irisului care periodic este poziţionat în faţa a detectorului ca referință temperatură constantă la zero la diferenţe între pixelii. Acest lucru este un reglaj fin de la fabrica de NUC proces şi este uneori menţionată ca un "touch up."
Deoarece touch up sursă este în interiorul de lens, additional imagine calitate îmbunătăţiri sunt posibile, atunci când se efectuează un dram până calibrare prin lentilele folosind un capac lentilă fie expunând aparat de fotografiat, o mare suprafaţă uniformă. Aparat de fotografiat performanţă îmbunătăţeşte non-uniformities creat de lentilă va începe să fi văzut și pentru calitatea imaginii ultimate un simplu printr-un pas de calibrare lentilă va asigura cea mai înaltă calitate imagine aparat de fotografiat este capabil de a genera.
Beneficiile de calitate ridicată a imaginii:
Mult mai mare flexibilitate a inspecta obiective sunt distanțe diferite
Abilitatea de a vizualiza obiectivele contrast termică scăzută
Problemelor legate de diagnostic mai intuitiv de căldură
Îmbunătăţit infraroşu vizibile topită imagine calitate datorită mai bine potrivire Rezoluției vizibil şi infraroşu aparat de fotografiat..
Flexibilitatea de a încorpora costuri mai mici şi mai uşoare în greutate lentile opţional
Diagnosticarea mai intuitiv de anomalii de temperatură
No comments:
Post a Comment