Comment obtenir des images infrarouges haute résolution longue distance ?

Comme une caméra à lumière visible, le système optique d'une caméra thermique infrarouge concentre le rayonnement infrarouge d'une longueur d'onde spécifique sur le détecteur infrarouge, par conversion photoélectrique et traitement d'image, pour former une image visuelle. En raison des limites des détecteurs infrarouges, la capacité de résolution détaillée des caméras thermiques infrarouges peut être pire que celle des caméras à lumière visible.

En fait, l' objectif à zoom continu infrarouge offre de bonnes fonctions pour les caméras thermiques hautes performances, ce qui permet aux utilisateurs de suivre ou d'observer des cibles à longue distance, ou d'observer des cibles proches en détail. Grâce à un zoom continu, la caméra thermique peut analyser les caractéristiques de la cible en mouvement sur la base des informations de position temporelle et spatiale (TSPI).

Par exemple, si les caméras thermiques infrarouges utilisées dans la mesure du champ de tir veulent voir clairement l'avion à plusieurs kilomètres de distance, mais veulent également voir les obus à courte portée et de petite taille. Ces deux mesures nécessitent des systèmes à haute résolution.

Pour atteindre cette capacité, la cible doit occuper davantage de pixels sur le détecteur, et un détecteur infrarouge à réseau à grande échelle est essentiel. De plus, le petit pas de pixel du détecteur et le système optique à longue focale sont également très utiles. Voici les facteurs qui affectent la résolution des images infrarouges longue distance et la méthode de réglage.

Champ de vision instantané

La résolution spatiale d'une caméra infrarouge est déterminée par son champ de vision instantané (IFOV). Le champ de vision instantané est l'angle de réception de la lumière du champ d'observation d'un seul pixel de détection dans le détecteur. Il détermine la surface instantanée de la cible observée à une distance donnée. Cette zone est la plus petite unité que le capteur peut distinguer.

On peut imaginer qu'un cône soit projeté depuis un pixel du détecteur sur l'objet imagé. La zone à l’extrémité du cône est le champ de vision instantané, c’est-à-dire la taille de la zone visible par chaque pixel. Plus l'IFOV est petit, plus l'unité minimale résoluble est petite et plus la résolution spatiale de l'image est élevée. L'IFOV dépend du système optique du capteur et de la taille du détecteur. Plus la taille des pixels est petite et plus la distance focale est longue, plus la zone est petite, de sorte que la cible observée peut occuper plus d'unités de pixels sur le détecteur.

Avec le développement de la technologie, le pas de pixel du détecteur devient de plus en plus petit et le pas de pixel a été réduit de 30 μm d'origine à 15 μm, voire 10 μm. La combinaison d'un détecteur de petits pixels et d'un objectif à longue focale offre une garantie matérielle pour l'obtention d'images haute résolution à longue distance.

Les détecteurs de petits pixels sont difficiles à obtenir une imagerie de cibles à grande vitesse tout en offrant une résolution spatiale plus élevée. En imagerie à grande vitesse, le temps d'intégration est très court, la caméra doit donc capturer autant de lumière que possible le plus rapidement possible, ce qui nécessite des pixels plus grands. Cependant, la plupart des applications d'imagerie longue distance ne nécessitent pas une vitesse élevée, et les objets se déplaçant à distance ne se déplaceront pas sur le détecteur aussi rapidement que les objets proches. Par conséquent, une taille de pixel plus petite est généralement acceptable.

Informations de position temporelle et spatiale (TSPI)

La distance focale de l'objectif est un facteur clé pour l'imagerie longue distance. Lors de la détection et de l'identification de cibles de différents types et de différentes distances, la distance focale de l'équipement requis est également différente. Si la taille de la cible a été déterminée, l'utilisateur peut calculer la distance de la cible grâce à la distance focale connue. Lorsqu'un objet est en mouvement, comme un avion qui se rapproche ou s'éloigne de l'observateur, l'avantage d'utiliser un objectif à zoom continu avec une excellente parfocalité est très évident.

De cette manière, la cible peut être suivie à tout moment et ces informations peuvent être enregistrées dans le cadre des données source de l'image, fournissant ainsi un TSPI clé pour la cible. La sortie de mise au point efficace peut indiquer à l'utilisateur la distance de la cible, et l'utilisateur peut même juger la taille de la cible en fonction du pourcentage du champ de vision qu'elle occupe.

Pour les informations temporelles TSPI, les utilisateurs peuvent connecter la caméra à un appareil qui fournit le code temporel IRIG-B, et l'appareil IRIG fournit une référence pour la synchronisation temporelle. Par exemple, IRIG-B fournit des signaux à une fréquence de 100 impulsions par seconde. En associant IRIG-B à une caméra dotée d’un objectif à zoom continu, les utilisateurs peuvent connaître la distance de leur cible à tout moment.

Ces informations permettent aux utilisateurs d'analyser les données plus efficacement. Par exemple, en connaissant la distance de la cible, ils peuvent calculer sa luminosité. Le calcul de la luminosité est affecté par la quantité d'atmosphère entre l'objet et le détecteur. Grâce aux tests ci-dessus, lorsque les chercheurs ont déterminé la distance, ils peuvent utiliser le logiciel de transmission atmosphérique pour simuler l'environnement atmosphérique et compenser les informations de distance obtenues.

Plateforme stable

Lorsque la caméra utilise une focale ultra longue pour suivre la cible, la stabilité de la plateforme est essentielle. Le léger mouvement de la caméra signifie que la zone photographiée subira des changements drastiques, pouvant entraîner la perte totale de la cible. La plate-forme de suivi stable de haute précision peut fournir une indication précise tout en maintenant la stabilité de la caméra.

En fait, les caméras utilisées dans les systèmes de suivi utilisent généralement des objectifs à longue focale. Le logiciel de traitement de suivi utilise le mode de reconnaissance de cible et prédit le degré de déplacement de la cible d'une image à l'autre. Ces informations sont ensuite renvoyées à la plateforme de suivi pour corriger le pointage de la caméra en temps réel et verrouiller la cible en mouvement.

La résolution spatiale est un problème important qui doit être pris en compte lors du test des caméras infrarouges dans le champ de tir. Elle est liée à la taille des pixels (le plus petit sera le mieux) et à la distance focale du zoom (la distance focale doit être la plus longue possible). Grâce à l'entrée de synchronisation, la caméra peut enregistrer les informations de position spatio-temporelle dans les données de la source d'image, permettant à l'utilisateur de calculer avec précision les caractéristiques importantes liées à la cible. Faisant partie du système fournissant des informations de stabilisation et de suivi, les caméras infrarouges à haute résolution spatiale sont progressivement devenues l'équipement clé pour tester les champs de tir.

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