هنگامی که مشتری تصمیم به خرید دوربین مادون قرمز می گیرد، اینکه تا چه مسافتی می تواند ببیند، سوالی بسیار مهم و بسیار دشوار برای توضیح است.
برای درک چگونگی محاسبه این فاصله، ابتدا باید معیارهای جانسون را بدانیم.
معیارهای جانسون، استانداردی است که برای DRI (تشخیص، شناسایی و تشخیص هویت) استفاده می شود. این معیار بر اساس تعداد پیکسل های لازم برای ارزیابی دقیق از شیء شما محاسبه می شود.
تشخیص
تشخیص به این صورت تعریف می شود: اگر هدفی در میدان دید یافت شود، تصویر هدف باید بیش از 1.5 پیکسل در جهت بعد بحرانی را شامل شود.
شناسایی
شناسایی به این صورت تعریف می شود: هدف می تواند برای شناسایی اینکه آیا هدف یک ماشین، کامیون یا شخص است، طبقه بندی شود، به این معنی که تصویر هدف باید بیش از 6 پیکسل در جهت بعد بحرانی را اشغال کند.
تشخیص هویت
تعریف تشخیص هویت این است که مدل و سایر ویژگی های هدف قابل تشخیص باشد. به عنوان مثال، برای تمایز بین دشمن و خودی، تصویر هدف باید بیش از 12 پیکسل در جهت بعد بحرانی را اشغال کند.
داده های فوق تحت این شرایط به دست آمده اند که احتمال 50٪ است، یعنی هدف را می توان یافت و کنتراست بین هدف و پس زمینه 1 است. از معیار جانسون در بالا، می توان دید که یک تصویربردار حرارتی مادون قرمز تا چه مسافتی می تواند ببیند، توسط اندازه هدف، فاصله کانونی لنز، عملکرد آشکارساز و عوامل دیگر تعیین می شود.
عواملی که محدوده DRI را تعیین می کنند
1. فاصله کانونی لنز
مهمترین عاملی که فاصله تشخیص دوربین مادون قرمز را تعیین می کند، فاصله کانونی لنز است. این عامل مستقیماً اندازه تصویر تشکیل شده توسط هدف را تعیین می کند، یعنی تعداد پیکسل ها در صفحه کانونی. این معمولاً از نظر وضوح فضایی بیان می شود. این نشان دهنده زاویه باز شدن هر پیکسل در فضای شیء است، یعنی حداقل زاویه ای که سیستم می تواند حل کند. این معمولاً از نسبت اندازه پیکسل (d) به فاصله کانونی (f) مشتق می شود، یعنی IFOV=d/f
تصویر هر هدف در صفحه کانونی چندین پیکسل را اشغال می کند که می تواند از اندازه هدف، فاصله بین هدف و تصویربردار حرارتی و وضوح فضایی (IFOV) محاسبه شود. نسبت اندازه هدف (D) و فاصله (L) بین هدف و تصویربردار حرارتی، زاویه هدف است و سپس بر IFOV تقسیم می شود تا تعداد پیکسل های اشغال شده توسط تصویر به دست آید، یعنی n=(D/L)/IFOV=(DF)/(LD). می توان دید که هرچه فاصله کانونی بیشتر باشد، تصویر هدف پیکسل های بیشتری را اشغال می کند. با توجه به معیار جانسون، فاصله تشخیص آن بیشتر است. از طرف دیگر، هرچه فاصله کانونی لنز بیشتر باشد، زاویه دید کوچکتر می شود و هزینه آن نیز بیشتر خواهد بود.
به عنوان مثال، اگر اندازه پیکسل صفحه کانونی دوربین حرارتی 38um و مجهز به لنز با فاصله کانونی 100 میلی متر باشد، وضوح فضایی IFOV 0.38mrad است. هدف را با اندازه 3.2 متر در 1 کیلومتری مشاهده کنید و زاویه باز هدف 2.3mrad است. تصویر هدف 2.3/0.38=6 پیکسل را اشغال می کند. با توجه به معیار جانسون، سطح شناسایی حاصل می شود.
2. عملکرد آشکارساز مادون قرمز
فاصله کانونی لنز به طور نظری فاصله تشخیص دوربین تصویربرداری حرارتی را تعیین می کند. عامل دیگری که در کاربردهای عملی نقش مهمی ایفا می کند، عملکرد آشکارساز تصویربرداری حرارتی است. فاصله کانونی لنز فقط اندازه تصویر و تعداد پیکسل های اشغال شده را تعیین می کند، در حالی که عملکرد حسگر تصویربرداری حرارتی کیفیت تصویر را تعیین می کند، مانند درجه تاری و نسبت سیگنال به نویز.
3. محیط اتمسفر
اگرچه نفوذ تابش حرارتی به جو قوی تر از نور مرئی است، اما جذب و پراکندگی جو همچنان تأثیر خاصی بر کیفیت تصویر تصویربردار حرارتی دارد. به خصوص در برخی از محیط های آب و هوایی سخت مانند مه غلیظ و باران شدید، فاصله تشخیص تصویربردار حرارتی مادون قرمز تحت تأثیر قرار می گیرد.