一種擴大熱圖像有效場景亮度，同時保持其熱對比度的技術(shù)。
什么樣的熱圖像是好圖像?好圖像就是呈現(xiàn)高對比度，同時顯示最細微溫差的圖像。熱像儀可以做到這一點，而且可以定義溫度范圍。
原理簡介
例如，對于室溫上下的溫度，操作人員會將熱像儀設(shè)定在-20°C至+50°C的典型溫度范圍。所有溫度超過此范圍的物體，其最亮或最熱的部位會顯示為飽和顏色;溫度低于此范圍的物體一般噪點較多。
因此，如果物體的最高溫度是+100°C，那就必須選擇+20°C至+120°C的范圍。在這種情況下，熱像儀會顯示這個+100°C物體的好圖像，但這幅圖上的室溫物體的細節(jié)對比度不如-20°C至+50°C的第一幅圖像。
合乎邏輯的做法是將兩幅圖像整合。解決方案可以是，讓熱像儀以第一個室溫范圍“拍攝”一幅圖像，然后以更高的溫度范圍“拍攝”第二幅圖像。用智能方式結(jié)合這兩幅圖像，所生成的優(yōu)質(zhì)圖像將包含兩幅圖像的最佳部分。這就是超幀原理。
問題和應(yīng)用
處理極端溫度時，問題會變得復雜：寒冷冬夜里站在火焰旁的人就是典型的例子。圖像中最亮或最熱的部分會飽和，與此同時，場景中最暗或最冷的部分在圖像上會顯示成黑色或噪點。當一個物體顯得飽和或多噪點時，會產(chǎn)生兩個問題：圖像細節(jié)丟失，該場景部位的測溫值失真。
高級熱成像和測溫技術(shù)通常需要獲取溫度范圍非常寬廣的場景圖像或圖像序列。在研發(fā)用途的熱成像中，飽和問題會令人非常煩擾，因為此類用途需要溫差非常巨大的場景成像或高速數(shù)字視頻，比如引擎監(jiān)控、火箭發(fā)射或一次爆炸。這個問題在中波紅外波段尤為嚴重，可使用超幀技術(shù)解決。
圖1 - 4：極端溫度下的一組焊接連續(xù)鏡頭：積分或曝光時間越短，溫度范圍就越高，黑色或噪點區(qū)域也越大。
最細微溫差，可以通過改變曝光值或熱成像系統(tǒng)中所謂的積分時間來控制。我們把積分時間這個術(shù)語定義為熱像儀內(nèi)部熱成像探測器生成一個單幀的曝光時間。
以較長的曝光時間來操作熱像儀能夠提高靈敏度，但與此同時，這也限制了熱像儀的測溫范圍：高溫物體如此明亮，以至于它們超出了熱像儀的規(guī)定測溫范圍。如果一個場景或一組連續(xù)鏡頭包含需要同時測量的極端溫差，熱像儀的曝光時間應(yīng)大大縮短。但由于超出了規(guī)定的測溫范圍，這種縮短本身會造成場景較冷區(qū)域溫差測量的能力下降，導致這些區(qū)域在屏幕上顯示為黑色或噪點，如圖1至4所示。
有沒有一個曝光時間能夠安全涵蓋一個場景的溫度變化，并精確測量該場景的所有冷熱物體?沒有，但有另一個選項。
解決方案：FLIR超幀技術(shù)
FLIR超幀技術(shù)指的是，在一個快速的連續(xù)時間內(nèi)，以逐漸加快的曝光時間拍攝一組4幅具有代表性的場景圖像(子幀)，然后重復這個循環(huán)。每次循環(huán)的子幀被合并為一個超幀，如我們所知，這個超幀結(jié)合了曝光時間不同的4個子幀的最佳特性。這一過程稱為疊加。采用這種方式，疊加算法生成的超幀圖像對比度高，溫度范圍廣。算法的原理很簡單：如果第一個子幀的某個像素飽和了，算法就會從下一個子幀選擇相應(yīng)的像素。如果該像素符合要求，算法就停止運作，否則它會挑選下一個子幀中合適的像素，以此類推。所有像素值都轉(zhuǎn)換為最終的超幀圖像的溫度或輻射單位。
圖1、2、3用兩幅曝光時間為2毫秒和30微秒的比奇空中霸王雙螺旋槳飛機圖像展現(xiàn)了超幀技術(shù)。這些圖像是采用高性能中波紅外(MWIR)熱像儀系統(tǒng)FLIR S C7000以每秒170幀、640x512像素的全幀尺寸拍攝。這兩幅圖像間隔時間短暫(約40毫秒)，意味著場景并未發(fā)生大變化;螺旋槳的運動幾乎無法察覺。
圖1、2、3用兩幅曝光時間為2毫秒和30微秒的比奇空中霸王雙螺旋槳飛機圖像展現(xiàn)了超幀技術(shù)。這些圖像是采用高性能中波紅外(MWIR)熱像儀系統(tǒng)FLIR S C7000以每秒170幀、640x512像素的全幀尺寸拍攝。這兩幅圖像間隔時間短暫(約40毫秒)，意味著場景并未發(fā)生大變化;螺旋槳的運動幾乎無法察覺。
