¿Cómo obtener imágenes infrarrojas de alta resolución a larga distancia?

Al igual que una cámara de luz visible, el sistema óptico de una cámara termográfica infrarroja enfoca la radiación infrarroja de una longitud de onda específica en el detector de infrarrojos, mediante conversión fotoeléctrica y procesamiento de imágenes, para formar una imagen visual. Debido a la limitación de los detectores de infrarrojos, la capacidad de resolución detallada de las cámaras termográficas infrarrojas puede ser peor que la de las cámaras de luz visible.

De hecho, la lente de zoom continuo infrarrojo proporciona buenas funciones para cámaras termográficas de alto rendimiento, lo que resulta conveniente para que los usuarios rastreen u observen objetivos a larga distancia, u observen objetivos cercanos en detalle. Mediante un zoom continuo, la cámara termográfica puede analizar las características del objetivo en movimiento en función de la información de posición temporal y espacial (TSPI).

Por ejemplo, si las cámaras termográficas infrarrojas utilizadas para medir el alcance de tiro quieren ver claramente el avión a varios kilómetros de distancia, pero también quieren ver los proyectiles de corto alcance y de pequeño tamaño. Ambas mediciones requieren sistemas de alta resolución.

Para lograr esta capacidad, el objetivo necesita ocupar más píxeles en el detector, y es esencial un detector infrarrojo de área de gran escala. Además, el pequeño tamaño de píxel del detector y el sistema óptico de larga distancia focal también resultan muy útiles. Los siguientes son los factores que afectan la resolución de imágenes infrarrojas de larga distancia y el método de ajuste.

Campo de visión instantáneo

La resolución espacial de una cámara infrarroja está determinada por su campo de visión instantáneo (IFOV). El campo de visión instantáneo es el ángulo de recepción de luz del campo de observación de un único píxel de detección en el detector. Determina el área instantánea del objetivo observado a una distancia determinada. Esta área es la unidad más pequeña que el sensor puede distinguir.

Podemos imaginar que se proyecta un cono desde un píxel del detector sobre el objeto fotografiado. El área al final del cono es el campo de visión instantáneo, es decir, el tamaño del área que puede ver cada píxel. Cuanto más pequeño sea el IFOV, más pequeña será la unidad mínima resoluble y mayor será la resolución espacial de la imagen. IFOV depende del sistema óptico del sensor y del tamaño del detector. Cuanto menor sea el tamaño del píxel y mayor la distancia focal, menor será el área, por lo que el objetivo observado puede ocupar más unidades de píxeles en el detector.

Con el desarrollo de la tecnología, el tamaño de píxel del detector es cada vez más pequeño, y el tamaño de píxel se ha reducido de los 30 μm originales a 15 μm, o incluso 10 μm. La combinación de un pequeño detector de píxeles y una lente de larga distancia focal proporciona garantía de hardware para obtener imágenes de alta resolución desde una larga distancia.

Es difícil que los detectores de píxeles pequeños obtengan imágenes de objetivos a alta velocidad y al mismo tiempo proporcionen una mayor resolución espacial. En imágenes de alta velocidad, el tiempo de integración es muy corto, por lo que la cámara necesita capturar la mayor cantidad de luz posible lo más rápido posible, lo que requiere píxeles más grandes. Sin embargo, la mayoría de las aplicaciones para imágenes a larga distancia no requieren alta velocidad, y los objetos que se mueven a distancia no se moverán en el detector tan rápido como los objetos cercanos. Por lo tanto, generalmente es aceptable un tamaño de píxel más pequeño.

Información de posición temporal y espacial (TSPI)

La distancia focal de la lente es un factor clave para la obtención de imágenes a larga distancia. Al detectar e identificar objetivos de diferentes tipos y distancias, la distancia focal del equipo requerido también es diferente. Si se ha determinado el tamaño del objetivo, el usuario puede calcular la distancia del objetivo a través de la distancia focal conocida. Cuando un objeto se mueve, como un avión que se acerca o se aleja del observador, la ventaja de utilizar una lente de zoom continuo con excelente parafocalidad es muy obvia.

De esta manera, se puede rastrear el objetivo en todo momento y esta información se puede guardar como parte de los datos de origen de la imagen, proporcionando así un TSPI clave para el objetivo. La salida de enfoque efectivo puede indicarle al usuario la distancia del objetivo, y el usuario puede incluso juzgar el tamaño del objetivo según el porcentaje del campo de visión que ocupa.

Para obtener información de hora TSPI, los usuarios pueden conectar la cámara a un dispositivo que proporcione código de tiempo IRIG-B, y el dispositivo IRIG proporciona una referencia para la sincronización de hora. Por ejemplo, IRIG-B proporciona señales a una velocidad de 100 pulsos por segundo. Al combinar IRIG-B con una cámara con lente de zoom continuo, los usuarios pueden conocer la distancia de su objetivo en cualquier momento dado.

Esta información permite a los usuarios analizar los datos de forma más eficaz. Por ejemplo, al conocer la distancia del objetivo, pueden calcular su brillo. El cálculo del brillo de la radiancia se ve afectado por la cantidad de atmósfera entre el objeto y el detector. A través de las pruebas anteriores, cuando los investigadores han determinado la distancia, pueden utilizar el software de transmisión atmosférica para simular el entorno atmosférico y compensar la información de distancia obtenida.

Plataforma estable

Cuando la cámara utiliza una distancia focal ultralarga para seguir al objetivo, la estabilidad de la plataforma es esencial. El ligero movimiento de la cámara hace que la zona a fotografiar sufra cambios drásticos, que pueden provocar la pérdida total del objetivo. La plataforma de seguimiento estable de alta precisión puede proporcionar una indicación precisa y al mismo tiempo mantener estable la cámara.

De hecho, las cámaras utilizadas en los sistemas de seguimiento generalmente utilizan lentes de distancia focal larga. El software de procesamiento de seguimiento utiliza el modo de reconocimiento de objetivos y predice el grado de desplazamiento del objetivo de un cuadro al siguiente. Luego, esta información se envía a la plataforma de seguimiento para corregir la orientación de la cámara en tiempo real y bloquear el objetivo en movimiento.

La resolución espacial es una cuestión importante que debe tenerse en cuenta al probar cámaras infrarrojas en el campo de tiro. Está relacionado con el tamaño de los píxeles (cuanto más pequeños mejor) y la distancia focal del objetivo zoom (la distancia focal debe ser lo más larga posible). Con la entrada de tiempo, la cámara puede registrar la información de posición espacio-temporal en los datos de origen de la imagen, lo que permite al usuario calcular con precisión las características importantes relacionadas con el objetivo. Como parte del sistema que proporciona información de estabilización y seguimiento, las cámaras infrarrojas de alta resolución espacial se han convertido gradualmente en el equipo clave para probar campos de tiro.

El   La lente LWIR producida por Quanhom admite una resolución de hasta 1280x1024 (SXGA) y aún puede funcionar de manera estable en una variedad de entornos complejos. Si desea saber más sobre las lentes termográficas infrarrojas después de leer el contenido anterior, puede obtener una solución integral contactándonos.

Con excelente tecnología y productos de alta calidad, Quanhom se ha convertido en uno de los principales fabricantes de componentes optoelectromecánicos . Nos centramos en la producción de diversas lentes térmicas infrarrojas (incluidas LWIR, MWIR y SWIR). Contamos con un equipo de producción profesional y un estricto sistema de inspección de calidad, y llevamos a cabo todos los aspectos del control de calidad desde el diseño del producto hasta la exportación. Y también brindaremos un atento servicio integral y una tecnología de solución efectiva de acuerdo con las necesidades de los clientes. Si está interesado en nuestras lentes termográficas infrarrojas, ¡contáctenos de inmediato!