Как далеко видит тепловизор?

Часто будущие пользователи тепловизоров интересуются вопросом, на сколько далеко можно заглянуть с помощью этих приборов.

Если оставлять вопрос в такой формулировке, то ответ будет звучать так: «сколь угодно далеко».

На картинке справа видна термограмма Луны, сделанная дешёвым промышленным тепловизором FLIR i5, который имеет объектив с фокусным расстоянием всего 7 мм. Т.е. даже такой прибор, совсем не предназначенный для наблюдения удалённых объектов, прекрасно заглядывает на расстояние 380 000 км.

Правильнее будет задать другие вопросы. На каком расстоянии можно будет обнаружить интересующий нас объект? На каком его можно будет распознать? На каком идентифицировать? И ответ тут, разумеется, будет зависеть от того, какой объект нас интересует. А точнее – от его характерного размера. Чем больше этот размер – тем с большего расстояния он будет виден.

Рассмотрим по-подробнее.

Для начала – обнаружение. Обнаружение – это когда мы заметим, что там есть что-то тёплое. Безусловно, расстояние, на котором мы сможем это сделать, будет зависеть не только от размера объекта и тепловизора, но и от погодных условий, температуры самого объекта, зрения пользователя, наконец. Но формально считается, что объект можно обнаружить, если проекция его характерного размера на матрице закрывает полтора пиксела.

Теперь – распознавание. Это – возможность понять, какого типа объект мы видим. Т.е., например, человек ли это, животное или машина. Как и в случае обнаружения, предельная дистанция распознавания зависит от множества условий, но формальным критерием является покрытие проекцией характерного размера объекта шести пикселей. Соответственно, формальная дистанция распознавания в четыре раза меньше дистанции обнаружения.

Наконец, идентификация – это возможность определить, какой именно это зверь, что за машина, вооружённый это человек или просто турист. На сей раз формальным признаком является покрытие проекцией характерного размера двенадцати пикселей. Т.е. дистанция идентификации вдвое меньше дистанции распознавания.

Как из характеристик тепловизора узнать эти дистанции? Очень просто – элементарная геометрия. Дистанция в метрах равна L*f/l, где L - наш характерный размер в метрах, f - фокусное расстояние объектива тепловизора в миллиметрах, а l - это результат произведения размера пиксела (в миллиметрах) на число пикселов, которое нужно покрыть (1,5, 6 или 12). Например, пусть характерный размер L будет равен 0,75 м, фокусное расстояние – 35 мм, а размер пиксела – 25 мкм, что равно 0,025 мм. Тогда дистанция распознавания равна 0,75*35/(6*0,025) = 175 м.

Но какой размер считать характерным? Если мы хотим найти кубик или, тем более, шарик – там вопроса не возникает. А вот в случае реальных объектов ответ на него отнюдь не однозначен. Так, например, для человека характерным размером обычно считают 0,75 м. Именно исходя из этого числа рассчитываются дистанции на нашем сайте. Но не редко производители несколько его повышают чтобы указать в каталогах дистанции по-больше.