กล้องถ่ายภาพความร้อนสามารถมองเห็นได้ไกลแค่ไหน?

นี่เป็นคำถามที่สมเหตุสมผล แต่ไม่มีคำตอบที่ง่ายดาย เพราะมีปัจจัยมากมายที่ส่งผลต่อผลลัพธ์ เช่น การลดทอนในสภาพอากาศที่แตกต่างกัน ความไวของตัวตรวจจับความร้อน อัลกอริทึมการสร้างภาพ จุดบอดและสัญญาณรบกวนพื้นหลัง และความแตกต่างของอุณหภูมิพื้นหลังของเป้าหมาย ตัวอย่างเช่น ก้นบุหรี่จะมองเห็นได้ชัดเจนกว่าใบไม้บนต้นไม้ในระยะทางเดียวกัน แม้ว่าจะมีขนาดเล็กกว่ามากก็ตาม เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิพื้นหลังของเป้าหมาย
ระยะการตรวจจับเป็นผลมาจากการผสมผสานระหว่างปัจจัยส่วนบุคคลและปัจจัยภายนอก มันเกี่ยวข้องกับจิตวิทยาการมองเห็น ประสบการณ์ และปัจจัยอื่นๆ ของผู้สังเกตการณ์ เพื่อตอบคำถามว่า “กล้องถ่ายภาพความร้อนสามารถมองเห็นได้ไกลแค่ไหน” เราต้องทำความเข้าใจความหมายของคำถามนี้ก่อน ตัวอย่างเช่น ในการตรวจจับเป้าหมาย ในขณะที่ A คิดว่าเขามองเห็นเป้าหมายได้อย่างชัดเจน แต่ B อาจมองไม่เห็น ดังนั้นจึงต้องมีมาตรฐานการประเมินที่เป็นกลางและเป็นเอกภาพ

เกณฑ์ของจอห์นสัน
จอห์นสันเปรียบเทียบปัญหาการตรวจจับดวงตาด้วยคู่เส้นตามการทดลอง คู่เส้นคือระยะทางที่เกิดจากเส้นแสงและเส้นมืดขนานกัน ณ ขีดจำกัดความคมชัดในการมองเห็นของผู้สังเกต คู่เส้นเทียบเท่ากับสองพิกเซล การศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าสามารถกำหนดความสามารถในการจดจำเป้าหมายของระบบถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรดได้โดยใช้คู่เส้นโดยไม่ต้องพิจารณาถึงลักษณะของเป้าหมายและข้อบกพร่องของภาพ

ภาพของเป้าหมายแต่ละเป้าหมายในระนาบโฟกัสจะกินพื้นที่ไม่กี่พิกเซล ซึ่งสามารถคำนวณได้จากขนาด ระยะห่างระหว่างเป้าหมายกับกล้องถ่ายภาพความร้อน และขอบเขตการมองเห็นทันที (IFOV) อัตราส่วนของขนาดเป้าหมาย (d) ต่อระยะทาง (L) เรียกว่ามุมรูรับแสง สามารถนำมาหารด้วย IFOV เพื่อหาจำนวนพิกเซลที่ภาพครอบครองได้ นั่นคือ n = (D / L) / IFOV = (DF) / (LD) จะเห็นได้ว่ายิ่งความยาวโฟกัสมากเท่าใด จุดสำคัญที่ภาพเป้าหมายครอบครองก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ตามเกณฑ์ของจอห์นสัน ระยะการตรวจจับก็จะยิ่งไกลขึ้น ในทางกลับกัน ยิ่งความยาวโฟกัสมากเท่าใด มุมการมองเห็นก็จะยิ่งแคบลง และต้นทุนก็จะยิ่งสูงขึ้น

เราสามารถคำนวณได้ว่าภาพความร้อนเฉพาะภาพหนึ่งสามารถมองเห็นได้ไกลแค่ไหน โดยพิจารณาจากความละเอียดขั้นต่ำตามเกณฑ์ของจอห์นสัน ดังนี้:

การตรวจจับ – มีวัตถุอยู่: 2 +1/-0.5 พิกเซล
การจดจำ – สามารถแยกแยะประเภทของวัตถุได้ เช่น คนกับรถยนต์: 8 +1.6/-0.4 พิกเซล
การระบุตัวตน – สามารถแยกแยะวัตถุเฉพาะได้ เช่น ผู้หญิงกับผู้ชาย รถยนต์คันเฉพาะ: 12.8 +3.2/-2.8 พิกเซล
การวัดเหล่านี้ให้ความน่าจะเป็น 50% ที่ผู้สังเกตจะสามารถแยกแยะวัตถุได้ถึงระดับที่กำหนด