Фокусное расстояние — вторая половина тепловых характеристик: одно и то же ядро 640×512 обнаруживает человека примерно на 400 м с широким коротким объективом и около 1000 м с объективом 25 мм, тогда как широкий объектив просматривает вчетверо большую площадь за проход.
- 4xВыигрыш по площади у широкого объектива
- 2.5xВыигрыш по дальности у узкого
- ГерманийИз чего делают тепловизионные объективы
- FactoryКогда выбор объектива уже не изменить
Ключевые выводы
- Большее фокусное расстояние означает больше пикселей на удалённой цели и большую дальность; меньшее — более широкое поле зрения и более быстрый охват. Один фиксированный объектив не даст и того и другого.
- Поиск по площади и картографирование предпочитают широкую оптику; патрулирование коридоров и наблюдение с дистанции — узкую.
- Фокусное расстояние бессмысленно без разрешения и шага пикселя: чтобы заявленная дальность поддавалась истолкованию, нужны все три величины.
- На интегрированных стабилизированных нагрузках объектив — заводская конфигурация. Задавайте её под самую дальнюю из ваших задач.
На этой странице
Размен в одном предложении
Большее фокусное расстояние равно большему числу пикселей на удалённой цели, равно большей дальности. Меньшее фокусное расстояние равно более широкому полю зрения, равно более быстрому охвату площади. В одном фиксированном объективе нельзя иметь и то и другое, и любая спецификация тепловой нагрузки — это решение о том, где на этой прямой находиться.
Арифметика безжалостна в обе стороны. Удвоение фокусного расстояния примерно вдвое сужает линейное поле зрения, что вчетверо уменьшает площадь земли в кадре, — значит, узкий объектив, достающий вдвое дальше, просматривает за проход вчетверо меньше земли. И наоборот, широкий объектив, покрывающий вчетверо большую площадь, обнаруживает примерно с половины дистанции.
Поэтому одно и то же ядро даёт столь разные заявленные дальности в разных конфигурациях, и поэтому сравнение двух нагрузок по одной лишь дальности обнаружения почти ничего не говорит о том, какая лучше для вашей задачи.
Подбирайте объектив под задачу
Соответствие получается довольно чистым, если размен сформулирован явно.
| Задача | Lens preference | Why |
|---|---|---|
| Поиск по площади (ПСР, учёт животных) | Широкое | Площадь, охваченная за одну батарею, определяет вероятность находки |
| Картографирование и съёмка | Широкое | Перекрытие и покрытие — это и есть результат |
| Патрулирование коридоров (трубопроводы, ЛЭП) | Узкий | Коридор линеен; важна досягаемость вдоль него |
| Наблюдение с дистанции и охрана | Узкий | Дальность держит аппарат вне зоны внимания или опасности |
| Обследование кровель и фасадов | Middle | Малая рабочая дистанция, умеренная площадь |
| Fireground | Middle | Охват масштаба сцены с пригодной детализацией |
| Смешанный набор задач | Зум или два тепловых канала | Один фиксированный объектив ухудшает всё |
Последняя строка — практический ответ для большинства программ. Если задачи различаются, выбирайте класс нагрузки с зумом или двумя тепловыми каналами, а не компромисс на одном фиксированном объективе: компромиссный объектив по построению неверен для обоих краёв вашего набора задач. Одна многосенсорная нагрузка или несколько камер разбирает более широкую версию этого размена.
Как правильно читать спецификацию
Check focal length together with sensor resolution and pixel pitch. «Detects vehicle at 3 km» means nothing without all three, because the quantity that actually determines detection is angular resolution per pixel, and that depends on pitch divided by focal length.
Две нагрузки с одинаковым фокусным расстоянием работают по-разному, если различается шаг пикселя, и две с одинаковым шагом различаются, если различается фокусное расстояние. Ядро с шагом 12 мкм за данным объективом разрешает более тонкую угловую деталь, чем ядро с шагом 17 мкм за тем же объективом, — почему 12 мкм вытеснил 17 мкм разбирает эту половину.
Обнаружение отличается от опознавания примерно вчетверо, поэтому броская цифра дальности обнаружения описывает возможность, заметно не дотягивающую до того, что нужно большинству задач. Планируйте по дальности распознавания или опознавания — Что такое дистанции DRI разбирает пороги и два конкурирующих стандарта, различающиеся примерно на порядок для одного и того же оборудования.
Три числа — или ни одного. Разрешение, шаг пикселя и фокусное расстояние. Заявление о дальности, где приведено меньше трёх, несопоставимо ни с каким другим заявлением о дальности, а запросить недостающие — разумная просьба, на которую хорошие поставщики отвечают сразу.
Почему оптика маленькая и дорогая
Оптика LWIR делается из германия, а не из стекла, потому что стекло непрозрачно на 8–14 мкм. Германий — наоборот: непрозрачен для видимого света и прозрачен в тепловом диапазоне; он плотный, дорогой и требует просветляющего покрытия для эффективного пропускания.
Тепловые ядра к тому же малы по разрешению относительно сенсоров видимого диапазона, поэтому апертуры остаются компактными по сравнению с фотографическим объективом сопоставимой досягаемости. Вот почему тепловизионный объектив выглядит намного меньше зум-блока видимого диапазона, покрывающего эквивалентную площадь.
Но компактный не значит дешёвый. Объём германия — доминирующий фактор стоимости и массы в любой тепловой нагрузке, и он плохо масштабируется с фокусным расстоянием: более длинному объективу нужно больше дорогого материала, точно обработанного и покрытого. Германиевые линзы, диафрагмы f/1.0 и атермализация разбирает конструктивные ограничения, а что определяет цену нагрузки ставит это в ряд с прочими факторами стоимости.
Светосила важна не меньше фокусного расстояния, а приводится реже. Светосильный объектив f/1.0 собирает существенно больше энергии, чем менее светосильный, — поэтому значения NETD часто публикуют с указанием диафрагменного числа: заявление о чувствительности при f/1.0 с установленным менее светосильным объективом — это не та чувствительность, которую вы получите.
Это решение необратимо
На интегрированных стабилизированных нагрузках объектив нельзя поменять позже. Это заводская конфигурация, выбранная при сборке подвеса и запечатанная в узел, который к тому же должен держать соосность визирных осей и переживать вибрацию.
Это делает выбор объектива одним из немногих действительно необратимых решений по нагрузке, наряду с radiometric calibration и link variant. Всё остальное можно обойти; эти три — нет.
Задавайте спецификацию под самую дальнюю задачу, а не под самую частую. Логика асимметрична: узкий объектив на задаче по площади стоит дополнительных проходов и батарей — дорого, но возможно. Широкий объектив на дальней задаче попросту не видит цель, и никакой дополнительный налёт этого не исправит.
- Перечислите задачи и определите ту, где требуется наибольшая дальность обнаружения.
- Идите от размера цели и нужного уровня DRI обратно — к требуемому угловому разрешению.
- Сверьте это с кандидатными конфигурациями, используя разрешение, шаг и фокусное расстояние вместе.
- Если требования по дальности и охвату непримиримы, просчитайте нагрузку с зумом или двумя тепловыми каналами, а не компромисс.
Читайте также
- Оптика теплового ИК: германиевые линзы, диафрагма f/1.0 и атермализация
- От NETD к DRI
- Дальности DRI простым языком
- Шаг пикселя тепловизора: почему 12 мкм вытеснили 17 мкм
- 256×192 vs 640×512 Resolution
- На каком расстоянии тепловизор дрона обнаружит человека?
- Что определяет цену тепловизионной нагрузки БПЛА
- Гибридный зум в камерах БПЛА
- MV-2P — 640×512 thermal at 130 g
- OP-125A — 30x optical multi-sensor pod
- LX-9B — мультисенсорная нагрузка с дальнометрией
- Нагрузки БПЛА для мониторинга трубопроводов
FAQ
Почему тепловизионные объективы выглядят такими маленькими?
Оптика LWIR делается из германия, а не из стекла, а тепловые ядра малы по разрешению относительно сенсоров видимого диапазона, поэтому апертуры при заданной досягаемости остаются компактными. Малый размер, однако, вводит в заблуждение относительно стоимости: германий плотен, дорог и требует точной обработки и просветляющего покрытия, из-за чего объём оптики становится доминирующим фактором стоимости и массы в любой тепловой нагрузке.
Можно ли поменять объектив позже?
На интегрированных стабилизированных нагрузках — нет: выбор объектива является заводской конфигурацией, запечатанной в узел, который к тому же должен держать соосность визирных осей и переживать вибрацию. Задавайте спецификацию под самую дальнюю задачу, а не под самую частую. Узкий объектив на задаче по площади стоит дополнительных проходов; широкий объектив на дальней задаче вообще не видит цель, и никакой дополнительный налёт этого не вернёт.
Сколько дальности на самом деле даёт более длинный объектив?
Примерно пропорционально фокусному расстоянию — ценой поля зрения в квадрате. Удвоение фокусного расстояния примерно удваивает дальность обнаружения и вчетверо уменьшает площадь земли в кадре. Стоит ли такой размен, целиком зависит от того, ограничена ли ваша задача тем, как далеко вы видите, или тем, сколько земли вы покрываете, — а эти два ограничения совпадают редко.
Вопросы по технологии? Напишите нашим инженерам — отвечаем в течение 2 рабочих дней.