了解短波红外
红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种,由英国物理学家赫歇尔于1800年发现,他将太阳光用三棱镜分解开,在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计,结果发现,位于红光外侧的那支温度计升温快。因此得到结论:太阳发出的辐射中除可见光线外,还有一种人眼看不见的“热线”,这种看不见的“热线”位于红色光外侧,叫做红外线。红外线是一种电磁波,具有与无线电波及可见光一样的本质,红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃,对研究、利用和发展红外技术领域开辟了一条全新的广阔道路。
红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,波长为0.75~1000 μm,其中,近红外、短波红外、中波红外、长波红外所在区间如下:
- 近红外 (Near Infrared, NIR) : 0.75~1.1 μm
- 短波红外 (Short Wave Infrared, SWIR) : 1.1~2.5 μm
- 中波红外 (Mid Wave Infrared, MWIR) : 3~5 μm
- 长波红外 (Long Wave Infrared, LWIR) : 7~14 μm
可见光、短波红外、近红外光线(0.4-2.5 µm)是一个具有较高大气传递性和峰值太阳照度的波段。在这三种波段中,探测器可获得高清晰度和分辨率的图像。
另外,有一个基本事实:短波红外波段的光对人眼来说是看不见的。可见光光谱从波长的0.4 微米(靠近紫外光,对人眼来说是蓝色的)一直延伸到0.7微米(深红色)。短波红外光是反射光,它从物体上的反射与可见光非常相似。由于具有这种反射性质,短波红外光在其图像上就会有阴影和反差。短波红外相机的图像在分辨率和细节方面可以与可见光图像相媲美;然而,短波红外图像的颜色不是实际颜色。这可以使物体变得容易被识别,同时又可以构成短波红外的战术优点之一,即物体或个体辨别。
在夜里使用短波红外还有一个大的优点。被称为夜间天空辐亮度的大气现象所发出的光照度比星光强5至7倍,这种光照几乎都处在短波红外波长区。有了短波红外相机,再加上这种常常被称为夜气辉的夜间光照度,我们便能够在无月光的夜间很清楚地“看到”目标,并通过网络共享这种图像,因为其他成像器件没法做到这一点。
热成像仪是另一类具有良好探测能力的摄像机。尽管热成像能够在冷背景下探测到温暖的物体,但是短波红外相机则能够实际辨认该物体是什么。那是因为热成像仪无法提供采用InGaAs短波红外焦平面阵列所能实现的分辨能力和动态范围。
短波红外成像有一个其他技术无可比较的主要优点,即它能够透过玻璃进行成像,这就使得它们可以用于各种各样的应用和产业。这种能力还允许短波红外相机安装在一个保护窗口内,当将相机系统固定在一种潜在平台上时,这将可以提供很大的灵活性。
另外,短波红外具有以下一些优点:
●高灵敏度
●高分辨率
●能在夜空辉光下观测
●昼夜成像
●隐蔽照明
●能看到隐蔽的激光器和信标
●无需低温制冷 ●可采用常规的低成本可见光透镜
●尺寸小
●功率低