Вопросы и ответы по тепловидению.

Решил открыть тему в которой будут обьяснены все нюансы тепловидения.
Конкретных приборов и производителей сдесь обсуждать не будем, только технологии и их обьяснения.
Формат темы будет вопрос-ответ.
Первый пост будет обновлятся по мере появления новых вопросов и ответов на них.
А в самой теме собственно можно будет задавать вопросы и спорить в рамках приличия над ответами.

итак понеслась.

вопрос: чем отличается ночное видение от тепловидения
ответ: ночное видение на электронно оптических преобразователях усиливает отраженный от объектов свет, а тепловизор строит изображение на разнице теплового излучении от обьектов.
Любые объекты если их температура выше -273 градусов цельсия излучают тепловую энергию.

вопрос: чем различаются между собой тепловизоры
ответ: разрешением матрицы, чуствительностью, рабочими диапазонами ИК излучения, частотой обновления картинки, фокусными растояними обьектива

вопрос: что такое разрешние матрицы тепловизора и на что оно влияет
ответ: разрешение матрицы тепловизора это количество чуствительных сенсоров в чуствительном элементе тепловизора(матрице), влияет на ширину поля зрения

вопрос: что такое чуствительность тепловизора
ответ: это минимально разлечимая сенсором разница температуры обьекта наблюдения. Измеряется обычно в миликельвинах(мК). Чуствительность тепловизора складывается из чуствительности матрицы тепловизора и потерь на передаче энергии через обьектив тепловизора.
Типовая чуствительность современной матрицы неохлаждаемого тепловизора 50мК, что равнется 0.05 градусов цельсия.

вопрос: на что влияет фокусное растояние обьектива тепловизора
ответ: на детализацию изображения и ширину поля зрения

вопрос: из чего состоит тепловизор
ответ: из обьектива который собирает и фокусирует излучение на матрице, чуствительной матрицы, электроники которая обрабатывает изображение, микродисплея на который выводится изображение с электроники, окуляра который фокусирует изображение с микродисплея в глаз

вопрос: почему тепловизор видит через туман
ответ: туман прозрачен для теплого излучение, но в зависимости от его плотности тумана изображение тепловизора ухудшается.

вопрос: от чего зависит дальность обнаружения в тепловизоре
ответ: от разности мощности излучения между обьектом и фоном на котором он находится, от чуствительности тепловизора, от погодных условий, от фокусного растояния обьектива.

вопрос: в каких диапазонах длин ИК волн работают тепловизоры
ответ: основные диапазоны это 3-5мкм( в основном это охлаждаемые модули) и 7-14мкм(это неохлаждаемые модули)

вопрос: какое на сегодня максимальное разрешение матрицы
ответ: 640х512 для доступных ручных приборов и 1024х768 для стационарных

вопрос: что такое частота изображения
ответ: максимальная частота с которой может полностью менятся изображение выдаваемое тепловизионы модулем.
бывает 7,5/9гц, 25/30Гц, 50/60Гц и далее
Чем больше частота изображения тем комфортнее наблюдать быстроменяющиеся сцены.

вопрос: кода пишут в характеристиках линза 19 мм, 65 мм, 150 мм и т.д., имеется ввиду фокусное или диаметр линзы?
ответ: Да, имеют ввиду имено фокусное растояние объектива прибора.

вопрос: из чего делают обьективы тепловизионных приборов
ответ: обычно это германий покрытый с наружи тонким слоем титанового сплава для износостойкости, также в приборах диапазона 3-5мкм применяют кремневые линзы.

вопрос: Хрусталик в глазу прозрачный, а объектив в теплике "металлический".
Почему тогда он им, непрозрачным, видит?
ответ: Материал линзы объектива тепловизора прозрачен для волн инфракрасного диапазона.

вопрос: В одних тепловизорах изображение серое, в других цветное. А если в "серый" тепловизор поставить цветной дисплей, то изображение тоже будет цветным?
ответ: изображение может быть каким угодно цвета, все зависит от возможности электроники отображать изображение в различных цветовых схемах.

вопрос: может ли при одном и том же оптическом увеличении диаметр наружной линзы быть разным?
ответ: Оптическое увеличение прибора в том числе зависит и от фокусного растояния обьектива. Ситуации когда при одном и том же фокусном растоянии входные линзы в диаметре разные бывают часто.

вопрос: Какие из параметров влияют на качество изображения
ответ: Фокусное растояние обьектива, разрешение матрицы, чуствительность, размер чуствительного элемента(пикселя) матрицы, дисплей, окуляр

вопрос: на что влияет размер чуствительного элемента матрицы
ответ: при одинаковом фокусном растояни он влияет на детализацию.
Также он косвенно влияет на энергопотребление матрицы и чуствительность, основные типоразмеры неохлаждаемых чуствительных элементов это 25мкм и 17мкм. 17мкм элементы являются на сегодня более совершенными во всех отношениях.

вопрос: Что такое микроболометр
ответ: это чуствительный элемент в неохлаждаемой матрице

вопрос: Какие погодные условия влияют на качество изображения тепловизора
ответ: Прежде всего это влажность в любых проявлениях. Дождь, снег, туман. При большой влажности обьекты наблюдения покрываются пленкой воды которая препядствует собствеому излучению тел. Также вода препядствует излучению при плотном тумане и снеге.

вопрос: что такое калибровка
ответ: тепловизионная матрица является полупроводниковым элементом.
Электрические характеристики полупроводниковых элементов зависят от их собственой температуры. По мере изменения температуры матрицы или всего прибора в целом в результате работы, электрические характеристи сенсоров матрицы меняются. Меняются они не равномерно и не одновременно по всему полю матрицы. В момент калибровки показания всех сенсоров приводятся к единому значению.

вопрос: Какие бывают виды калибровки и как это работает
ответ: основных видов калибровки три.

1.Калибровка шторкой (шутером)
Калибровка шторкой представлет собой механический затвор перед матрицей, напоминающий затвор фотоаппарата. В момент срабатывания затвора слышен характерный звук и перед сенсорами матрицы на короткое время закрывается поле зрения. В этот момент электроника калибруется по закрытой шторке затвора.

2.Калибровка крышкой
Для калиброки крышкой пользователь самостоятельно должен закрыть обьектив крышкой и нажать кнопку калибровки. Предпологается, что крышка которую используют для калибровки должна быть прогрета со всех сторон одинакого.

3.Электронная калибровка
Электроный метод калибровки не предполагает никаких механических или иных вмешательств в работу прибора. Прибор сам знает как прогревается его сенсоры и обьектив и на основании этих данных сам корректирет их выходные сигналы и обрабатывает алгоритмами.

вопрос: какой метод калибровки лучше
ответ: каждый метод калибровки имеет свои плюсы и минусы.
калибровка шторкой издает звук, на время закрывает изображение и калибрует только матрицу без учета помех которые вносит обьектив.
калибровка крышкой бывает неудобна, так как требует ручных манипуляций с прибором однако при этом методе достигается максимальное качество калибровки, так как участвует вся система матрица-объектив
электронная калибровка не издает никаких звуков, не гасит картинку, не имеет механических деталей. Однако не всегда угадывает истиное состояние прогрева системы обьектив-матрица, что отражается на качестве картинки.

вопрос: от чего зависит время работы тепловизора
ответ: от потребляемой тепловизором электроэнергии и емкостью его батарей. Батареи бывают аккумуляторные и обычные сменные, так же встречаются варианты с встроеными акумуляторами и внешними дополнительными источниками питания. Некоторые батари плохо переносят морозы и время работы прибора может сильно сократится.

вопрос: какие есть варианты отображения в тепловизинных приборах
ответ: обычно в тепловизионых приборах применяется чернобелое изображение, чем светлее выглядит обьект тем он теплее относительно других обьектов. Так же можно инвертировать это представление, тогда темное будет более теплым. Однако современные тепловизоры имеют и цветные режимы, например где теплые обьекты выделяются цветами (например красным).

вопрос: что такое контрастность цели
ответ: это разница между мощностью излучения цели и фона на котором она стоит. От контрасноти цели зависит дальность обнаружения и дальность распознования цели

вопрос: что такое дальность обнаружения
ответ: это дальность на которой высококонтрастная цель становится видимой пользователю

вопрос: что такое дальность распознования
ответ: дальность распознования обычно считают от возможности распознать стоящего человека с вытянутой рукой и без вытянутой руки.

вопрос: что такое означает "СТП у прибора плавает
ответ: СТП это средняя точка попадания в прицелах. Поэтому когда говорят о плавующей СТП это означает, что прицел невозможно пристрелять с оружием, так чтобы всегда знать куда оно стреляет.

вопрос: что означает "битый пиксель"
ответ: Различают два вида этой беды.
1 вариант битый пиксель на матрице.
На некоторых матрицах от эксплуатации появляются неработающие или неисправно работающие пиксели на матрице. Обычно они выглядят как темные или светлые пятна на картинке. Они не могут воспринимать излучение от обьектов и мешаются при просмотре изоражения. В некоторые тепловизионных модулях есть режим автоматического выявления и "закрашивания" пикселей. В таком случае прибор без каких либо действий со стороны пользователя по специальному алгоритму
"закрашивает" битый пиксель информацией с соседних пикселей.
В некоторых модулях для закрашивания надо самостоятельно заходить в спец. меню и указывать на "битый пиксель" для "закрашивания"
2 вариант битый пиксель на микродисплее
Этот вариант менее распространен однако случается и такое.
Ситуация полностью аналогична битым пикселям на мониторе, можно с этим мерится, а можно нести в ремонт на замену микродисплея.
Также в данном варианте бывают встречаются целые группы неработающих пикселей, например горизонтальые или вертикальные полосы.

вопрос: что будет если цель попадает на битые пиксели
ответ: цель некоректно отображается, но узнать об этом проблематично если битые пиксели закрашены

вопрос: почему тепловизор не видит через стекло
ответ: стекло является непрозрачным материалом для ИК излучения в котором работают тепловизоры

вопрос: а видно ли в тепловизор рога копытных
ответ: видно, просто их вид зависит от чуствительности и разрешения тепловизора.

вопрос: А сидящую птицу, видно?
ответ: видно и как правило далеко.

вопрос: Очень интересует ресурс приборов начального ценового диапазона, в разрезе их приобретения б/у на что обратить внимание.
ответ: тепловизор во многом схож с другими электроными оптическими приборами. Видеокамерами, фотоапаратами и прочими. Кроме ТТХ, истории прибора и репутации производителя неплохо бы выяснить где в случае его поломки его будут чинить. Любая электроника ломается. Ресурс внутренних электроных компонентов огромен, тепловизоры быстрее стареют морально чем физически.

вопрос: а можно ли тепловизор использовать днем ?
ответ: можно, тепловизору безразлично внешнее освещение в видимом диапазоне.

вопрос: можно ли тепловизор направлять/смотреть через него на солнце ?
ответ: обычно производители в явном виде указывают на не нежелательность таких экспериментов. Также в обычные коммерческие приборы обнаружения не рекомендуется смотреть на сварку, открытый огонь и прочие мощные источники излучения. Это может повредить чуствительный элемент и привезти к необратимым последствиям. Некоторые тепловизионые модули имеют встроеную защиту от таких действий.

ну так далее. по мере. желающие могут задавать вопросы, обсудим и найдем верный ответ.

Вот такие вопросы часто слышу:
кода пишут в характеристиках линза 19 мм, 65 мм, 150 мм и т.д., имеется ввиду фокусное или диаметр линзы?
И может ли при одном и том же оптическом увеличении диаметр наружной линзы быть разным (типа для увеличения контраста, дальности обнаружения)?

Имеется ввиду имено фокусное расстояние обьектива.

Щас добавлю в первый пост новый вопрос-ответ.

Originally posted by Leser:

И может ли при одном и том же оптическом увеличении диаметр наружной линзы быть разным (типа для увеличения контраста, дальности обнаружения)?

Оптическое увеличение прибора в том числе зависит и от фокусного растояния обьектива. Ситуации когда при одном и том же фокусном растоянии входные линзы в диаметре разные бывают часто.