Кремис Игорь Иванович – к.т.н, Филиал ИФП СО РАН.
Мирофанов Андрей Сергеевич – инженер, Филиал ИФП СО РАН.
Гладков Роман Александрович – м.н.с, Филиал ИФП СО РАН.
Турбин Алексей Валерьевич – инженер, Филиал ИФП СО РАН.
Дата публикации 10.01.2022
На настоящее время ограниченность использования в тепловизионных каналах охлаждаемых отечественных матричных фотоприемных устройств (МФПУ), спектрального диапазона чувствительности 8-10 мкм, обусловлена их чрезвычайно малой номенклатурой. В России выпускаются только три изделия МФПУ данного диапазона. Первое – Ганимед-ДВ https://ktipm.isp.nsc.ru/product/ganimed-dv/ с шагом пикселей 25 мкм, производства ИФП СО РАН. Второе и третье – ДИОНА-ДВ https://ktipm.isp.nsc.ru/product/diona-dv/ и ФУК151М https://ktipm.isp.nsc.ru/product/fuk151m/ производства ИФП СО РАН и АО «МЗ «САПФИР» соответственно, с чипом ФП2М https://ktipm.isp.nsc.ru/product/fotopriemnay-matricza-320×256/ форматом 320×256 и шагом пикселей 30 мкм, производства ИФП СО РАН. В этой связи возникает вопрос возможности замещения в современных тепловизионных каналах данными МФПУ наиболее распространенных импортных МФПУ диапазона 8-10 мкм с шагом пикселей 15 мкм и форматом 640×512 (Scorpio LW).
Для проработки данного вопроса в КТИПМ была разработана тепловизионная камера ВИКТОРИЯ-3РД-М https://ktipm.isp.nsc.ru/product/teplovizionnyj-pribor-s-ustrojstvom-mikroskanirovaniya/ использующая МФПУ ДИОНА-ДВ и технологию микросканирования https://ktipm.isp.nsc.ru/product/ustroystvo_microskanir/ сцены наблюдения, позволяющюю увеличить плотность выборки сцены до 640×512 пикселей при перемещении ее проекции на детекторе малого формата 320×256 контролируемым образом – по квадрату на величину кратную 15 мкм и, тем самым, повысить пространственное разрешение тепловизионного канала, а в совокупности с методами коррекции сигнала МФПУ – повысить его температурную чувствительность.
Также стоит отметить, что площадь фоточувствительной области матрицы ДИОНА-ДВ соответствует аналогичным МФПУ с шагом 15 мкм и форматом 640×512, поэтому существенных изменений габаритов оптического тракта импортозамещаемых каналов, при замене импортного МФПУ на отечественное, не потребуется.
Для оценки эффективности применения технологии микросканирования были получены тепловизионные изображения с ТПК ВИКТОРИЯ-3РД-М в различных режимах:
– узкое поле оптической системы;
– широкое поле оптической системы;
– режим микросканирования выключен;
– режим микросканирования включен.
Под эффективностью здесь понимается улучшение детализации тепловизионного изображения с канала на базе МФПУ малого формата 320×256 при использовании технологии микросканирования.
Объекты наблюдения:
1. “Лес” при температуре окружающей среды: -10ºС, небольшой снег;
2. “Мира” при температуре окружающей среды: 23ºС.
Дата выполнения наблюдений: декабрь, 2021 г.
Место выполнения наблюдений: КТИПМ, г. Новосибирск.
Наблюдение за объектами сцены “Лес” выполнялось из комнаты в здании при температуре 23 ºС.
ВАЖНО!
Для просмотра видеофайлов без потери качества необходимо перевести формат изображения видеоплеера в разрешение 720 пикселей, и раскрыть изображение “во весь экран” – соответствующие элементы управления находятся внизу видеоплеера.
Объект наблюдения “Лес”. Широкое поле.
Фокус объектива настроен на дальние деревья на фоне неба – для оценки пространственного разрешения канала.
Контраст и яркость настроены для наблюдения деревьев на фоне неба.
Микросканер выключен.
Микросканер включен.
Видны детали сцены – ветви деревьев на фоне неба, видны облака.
Объект наблюдения “Лес”. Широкое поле.
Фокус объектива настроен на дальние деревья на фоне неба.
Контраст и яркость настроены для наблюдения автомобилей на фоне деревьев.
Микросканер выключен.
Микросканер включен.
Видны детали сцены – стволы и ветви деревьев.
Объект наблюдения “Лес”. Узкое поле.
Фокус объектива настроен на автомобили на фоне деревьев.
Контраст и яркость настроены для наблюдения автомобилей на фоне деревьев.
Микросканер выключен.
Микросканер включен.
Видны детали сцены – стволы и ветви деревьев.
Объект наблюдения “Радиальная мира”. Узкое поле.
Без микросканирования, в узком поле, штрихи различимы на большей части миры, однако на изображении наблюдается наложение частот в виде муара. Муар нарушает направление штрихов миры. При использовании микросканирования штрихи также различимы на большей части миры, муар отсутствует. Направление штрихов отчетливо визуализируется.
Микросканер выключен.
Микросканер включен.
Объект наблюдения “Радиальная мира”. Широкое поле.
Без микросканирования, в широком поле, различимы штрихи миры наименьшей частоты – ближе к внешней границе миры. Направление штрихов миры также угадывается ближе к внешней границе миры. Наблюдается наложение частот в виде муара. При использовании микросканирования штрихи различимы на большей части миры, муар отсутствует.
Микросканер выключен.
Микросканер включен.
