一個熱像機芯探測、識別、辨認多少米以外的人需要配多大焦距的鏡頭？對于剛入行的客戶想快速知道有效信息，確定好目標之后才會有進一步的價格咨詢。我的熱像儀能夠看到幾公里的山，就以為能夠看多遠，這里存在一個誤區，山的大小是沒有概念的，我們需要一個相對清晰的目標數值去評判。所以這需要一個相對認同標準來回答這個問題，這就是約翰遜準則。為什么說是相對認同，因為影響結果的因素太多，如不同氣候條件的大氣衰減、探測器熱靈敏度、壞點噪點、圖像算法、目標背景溫差等。舉例背景溫差因素，比如在日光強烈的中午能夠比斜陽的下午能夠看的遠一些，相同距離一個是點燃的煙頭，一個是樹上的葉子，即便樹葉大很多也比不過煙頭看的更明確；再例如探測器靈敏因素，在高靈敏度的鏡頭面前，12um的機芯要比17um機芯看的足夠遠。

約翰遜準則：

探測距離是一個主觀因素和客觀因素綜合作用的結果。主觀因素跟觀察者的視覺心理、經驗等因素有關。要回答“熱像儀能看多遠”，必須先弄清楚“什么叫看清楚”，如探測一個目標，甲認為看清楚了，但乙可能就認為沒看清楚，因此必須有一個客觀統一的評價標準。國外在這方面做了大量的研究，約翰遜根據實驗把目標的探測問題與等效條紋探測聯系起來，研究表明，有可能在不考慮目標本質和圖像缺陷的情況下，用目標等效條紋的分辨力來確定紅外熱像儀成像系統對目標的識別能力，這就是約翰遜準則。目標的等效條紋是一組黑白間隔相等的條紋圖案，其總高度為目標的臨界尺寸，條紋長度為目標為垂直于臨界尺寸方向的橫跨目標的尺寸。等效條紋圖案的分辨力為目標臨界尺寸中所包含的可分辨的條紋數，也就是目標在探測器上成的像占的像素數。

目標探測可分為探測(發現)、識別和辨認三個等級。

探測：在視場內發現一個目標。這時目標所成的像在臨界尺寸方向上必須占到1個像素以上。

識別：可將目標分類，即可識別出目標是坦克、卡車或者人等。這是目標所成的像在臨界尺寸方向上必須占到4個像素以上。

辨認：可區分開目標的型號及其它特征，如分辨出敵我。這是目標所成的像在臨界尺寸方向上必須占到8個像素以上。

以上都是在臨界值，也就是剛好能發現目標，以及目標與背景的對比度為1的條件下所得到的數據，從上面的約翰遜準則可以看出，一套熱像儀能看多遠，是由目標尺寸、鏡頭焦距、探測器性能等因素決定的。

決定探測距離的因素

1、鏡頭焦距

決定熱像儀的探測距離的重要的因素就是鏡頭焦距。鏡頭焦距直接決定了目標所成的像的大小，也就是在焦平面上占幾個像素。通常這是用空間分辨率（IFOV）來表示，它表示每個像素在物空間所張開的角度，也就是系統所能分辨的ZUI小角度，一般由像元尺寸（d）與焦距（f）的比值得出，即IFOV＝d/f。

每個目標在焦平面所成的像占幾個像素，可由目標尺寸、目標與熱像儀的距離、空間分辨率（IFOV）計算得出。目標尺寸（D）和目標與熱像儀的距離（L）的比值為目標的張角，再與IFOV相除得到像占用像素點的數量，即n＝(D/L)/IFOV=(Df)/(Ld)。從中可以看到，焦距越大，目標像所占用的像素點越多，根據約翰遜準則可知，其探測距離更遠。但另一方面，焦距越大，視場角越小，同時成本也更高。

這里舉個例子。熱像儀焦平面的像元尺寸為17μm，配100mm焦距鏡頭，則空間分辨率IFOV為0.17mrad。觀察1公里遠的大小為2.3m的目標，則目標所張開的角度為2.3mrad，目標所成的像占用2.3/0.17＝13.5個像素。根據約翰遜準則可知，達到辨認水平。

2、探測器性能

鏡頭焦距是從理論上決定了熱像儀的探測距離，在實際應用中起著重要作用的另一因素是探測器性能。鏡頭焦距只是決定了所成像的大小，占用像素點的數量，探測器性能則決定圖像質量，如模糊程度，信噪比等。探測器性能可從像元尺寸、熱靈敏度、信號處理等方面來分析。

像元尺寸越小，則空間分辨率（IFOV）越小，從前面的討論可看出，其探測距離越大。一個典型例子是，FLIR非制冷熱像儀的Photon 320的像元尺寸是38μm，Photon 640的像元尺寸為25μm，如果都配100mm鏡頭，觀察2.3m的目標，按照約翰遜準則，其識別距離分別為1公里、1.5公里。

探測器的熱靈敏度和信號處理決定了圖像的清晰度。如果探測器的熱靈敏度和信號處理能力不好的話，則所成的像只是一個模糊的熱像，也就無法識別。因此，一些探測器的熱靈敏度不高的話，則采取加大鏡頭口徑的方法來提高圖像效果，這不但增加了成本，而且也增加了使用上的不方便。美國FLIR的Photon系列，使用的鏡頭F數一般可降低到1.4～1.7，也就是口徑可做得特別小。像現在國內普遍更新換代的12um要比17um的機芯看的距離多1.4倍。

3、大氣環境

雖然熱輻射對大氣的穿透能力比可見光強，但大氣吸收、散射等對熱像儀成像還是有一定的影響，特別是大霧和大雨的天氣環境，從而影響到了熱像儀的探測距離。像長波在雨霧中的穿透能力很差，中波在霧中的穿透力強，但穿雨同樣不行。

綜上所述，一個熱像儀能“看多遠”？它受到幾個方面的影響，它是探測器、鏡頭、目標、大氣環境等客觀因素、人的主觀因素及軟件算法共同影響的結果。所以在不考慮其它因素影響的情況下還是按照下面的公式進行計算：

n＝(D/L)/IFOV

=【目標尺寸（D）*焦距（f）】/【目標與熱像儀的距離（L）*像元尺寸（d）】

但是不考慮大氣環境的影響的話，一般會在探測上增加0.5個像數作為標準，識別加1個像數作為標準，辨認加2個像數作為標準來彌補不同探測器的靈敏度不一致及鏡頭良率的問題，來增大目標所占像數的數值確保客戶能夠得到想要的效果。

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紅外熱成像是采用紅外探測器接受溫度差別信息形成圖像，或對溫度進行精密探測。波長光電提供全套光學識別系統對溫度信息的精心捕捉。熱成像產品廣泛應用于安防監控、測溫、消防、森林防火、軍事等領域，為客戶提供專業化紅外光學系統解決方案。

編輯：黃飛

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