Przewodnik po Iray dla początkujących: Jak daleko można strzelać z lunety termowizyjnej?

Jak daleko można strzelać, używając termowizora Iray? Niezależnie od tego, że prawie wszyscy producenci termowizorów podają na liście specyfikacji “zasięg detekcji”, ciągle pojawia się to pytanie. Rozbieżności między podawanym “zasięgiem wykrywania” a rzeczywistym zasięgiem ostrzału celów o różnych rozmiarach dodatkowo zwiększają złożoność tego tematu. Nie możemy polegać wyłącznie na “zasięgu wykrywania” w celu określenia maksymalnej odległości, z jakiej możemy strzelać. Iray ma to w specyfikacji

Zakładamy, że efektywny zasięg strzału broni jest wystarczający, ponieważ w tym artykule omówiono korelację między termowizorem Iray a zasięgiem strzału. Musimy najpierw zdefiniować kluczowe dla tego założenia pojęcie strzelania z użyciem termowizora. Weźmy pod uwagę przypadek polowania. Nigdy nie strzelaj, jeśli nie wiesz, co to za zwierzę lub czy obiekt na ekranie jest zwierzęciem czy nie. Jest to pierwszy temat, który chcielibyśmy teraz omówić: z definicji rozpoznanie gorącego towaru różni się od zwykłego oglądania go.

Dwa poniższe obrazy to ujęcia z kamery termowizyjnej. Jeśli strzelasz do wieprza, strzelasz tylko wtedy, gdy masz absolutną pewność, że cel jest wieprzem, jak na Rysunku 2. Jeśli jednak istnieje tylko jasny obszar i nie można określić, co to jest, nie można nacisnąć spustu (patrz Obraz 1). W rezultacie niektórzy uważają, że nigdy nie będą w stanie wycelować tak daleko, jak “zasięg wykrywania” podany na liście specyfikacji. Gdy na obrazie 1 wyświetlany jest wyłącznie jasny obszar, jest on określany jako “zasięg detekcji”. Na obrazie 2 jest on określany jako “zasięg rozpoznawczy”, ponieważ możemy rozróżnić, jaki gatunek znajduje się w polu widzenia.

Rysunek 1: Zlokalizuj obiekt

Obrazek 2: Rozpoznaj obiekt

Czy po zapoznaniu się z definicją zakresu identyfikacji lunety termowizyjnej możliwe jest udzielenie odpowiedzi na pierwotne pytanie? Nie, nie do końca. Załóżmy, że ktoś informuje Cię, jaki jest zasięg identyfikacji lub rozpoznania jego lunety termowizyjnej, nie wiedząc, co jest celem. W takim przypadku należy zapytać bezpośrednio, ponieważ wymiar celu jest warunkiem wstępnym dla wszelkich opisów odległości związanych z lunetą termowizyjną. Aby uniknąć nieporozumień, należy sprawdzić zasięg wykrywania, zasięg identyfikacji i zasięg rozpoznawania, a także wymiary celu. Na przykład, spójrz na poniższe zdjęcia:

Zdjęcie1: 20 metrów od celu

Obraz 1: 800 metrów od celu

Obraz 1 przedstawia dwa zające w odległości 20 metrów, a obraz 2 – stado krów w odległości 800 metrów. Im większy jest rozmiar celu, tym większy jest zasięg rozpoznawczy lunety. Oznacza to, że nie będziesz w stanie trafić w cel wielkości królika z 200 metrów, ale będziesz w stanie trafić w cel wielkości bydła z 800 metrów.

Teraz, po omówieniu tego zagadnienia, wprowadzimy DRI jako wiedzę podstawową.

Litera “D” oznacza wykrywanie. Wykrycie”, zgodnie z kryterium Johnsona, polega na stwierdzeniu, czy dany przedmiot znajduje się na miejscu, czy nie. Jeśli źródło ciepła na wyświetlaczu różni się od tła i zanika w miarę oddalania się, zasięg przedstawia odległość wykrywania celu.

Litera “R” oznacza “uznanie”. Termin “rozpoznawanie” oznacza “zdolność do zobaczenia, co to za przedmiot”. Zasięg, w którym można określić klasę przedmiotu, jest określany jako rozpoznanie (pojazd, zwierzę lub człowiek).

Litera “I” oznacza tożsamość. Zakres, w którym można rozróżnić elementy wewnątrz klasy, jest określany mianem identyfikacji. Na przykład rozpoznanie rodzaju pojazdu (van, SUV lub samochód) lub tego, czy dana osoba jest w wojsku, czy nie.

Zapewne zauważyłeś, że zasięg detekcji, rozpoznawania i identyfikacji lunety termowizyjnej zmienia się w zależności od wymiarów i położenia celu. Dokładny opis wymiarów celu, w tym zasięgu identyfikacji, rozpoznawania i wykrywania, jest zawsze lepszy od podania jedynie zasięgu wykrywania.

Jakie są ważne aspekty wpływające na zasięg detekcji/rozpoznawania/identyfikacji lunety termowizyjnej?

Obiektyw

Dwie główne cechy opisujące obiektyw to ogniskowa i liczba f. Na liście specyfikacji można łatwo znaleźć długość ogniskowej. Im węższy jest kąt widzenia i im dalej można zajrzeć, tym większa jest ogniskowa. Większa apertura obiektywu (mniejsza wartość F) oznacza, że ma on większą zdolność zbierania światła podczerwonego, co przekłada się na wyższą jakość obrazu w urządzeniu.

Nie komplikujmy sprawy. Podczas fotografowania z dużej odległości obiektyw 75 mm jest zawsze lepszy od obiektywu 50 mm. Aby uzyskać lepszą jakość obrazu, obiektyw F/1,0 jest zawsze lepszy od obiektywu F/1,2.

Spójrz na poniższe ilustracje jako jeden z przykładów:

Obraz 1: Iray

Imae 2: Iray

Obraz 1 wykonany za pomocą urządzenia wyposażonego w obiektyw 75 mm f/1,0 ma większe wzmocnienie (7-krotne) niż obraz 2 wykonany za pomocą urządzenia wyposażonego w obiektyw 50 mm f/1,0 (4,5-krotne) bez utraty jakości obrazu.

Czujnik termiczny

Im większy obszar promieniowania termicznego emitowanego przez cel na FPA, tym więcej informacji termicznych może zebrać FPA, tym dokładniejszy obraz może wygenerować system i tym łatwiejsze jest rozróżnienie celu. W miarę oddalania się obiektu obszar promieniowania cieplnego celu odbitego od matrycy FPA będzie się kurczył, a wartość wypełnienia pikseli będzie malała. Odległość docelowa jest identyczna z odległością DRI, gdy liczba pikseli wypełnionych przez obiekty na FPA jest taka sama jak liczba pikseli zakresu DRI.

Jeśli wszystkie inne aspekty urządzenia pozostaną niezmienione, zmniejszenie rozstawu pikseli w detektorze umożliwia umieszczenie dodatkowych pikseli wewnątrz detektora FPA. Na przykład, weźmy pod uwagę osobę. Gdy matryca FPA urządzenia 17-mikronowego ma tylko 6 pikseli, zakres rozpoznawania musi mieć co najmniej 6 pikseli. Ponieważ liczba pikseli wyświetlanych przez matrycę FPA urządzenia 12-mikronowego może być większa niż 8, urządzenie 12-mikronowe ma większy zasięg rozpoznawania niż urządzenie 17-mikronowe.

Obraz 1: 12μm vs. 17μm

OLED, okular, algorytm

Energia będzie przesyłana do układu FPA, następnie zostanie przetworzona na impulsy cyfrowe przez układ FPGA, a na końcu zostanie poddana licznym procesom przetwarzania sygnału. Obraz jest następnie wyświetlany na monitorze. Na wzmocnienie obrazu ma wpływ rozdzielczość, algorytm i wielkość ekranu. Wreszcie, obraz na wyświetlaczu jest wzmacniany i odbierany przez oko przez okular.

Wniosek

Wymiary i położenie celu, do którego się strzela, muszą być opisane w specyfikacjach dotyczących odległości wykrywania, rozpoznawania i identyfikacji. Mając do dyspozycji tylko jedną miarę, trudno jest określić, jak daleko może strzelać luneta termowizyjna. Dlatego też przed naciśnięciem spustu przy użyciu termowizora należy upewnić się, że cel został osiągnięty.