Dobór materiałów do wytworzenia pasywnych celów kalibracyjnych oraz metodyka wyznaczania terenowej zdolności rozdzielczej kamer i skanerów termalnych

Precyzyjne wyznaczenie terenowej zdolności rozdzielczej sensorów termalnych jest problemem niezwykle istotnym przy pozyskiwaniu zobrazowań z pułapu lotniczego. Artykuł przedstawia możliwości wyznaczania terenowej zdolności rozdzielczej sensorów termalnych w oparciu o specjalnie do tego celu zaprojektowane testy kalibracyjne. Przedstawiono rodzaje istniejących termalnych celów kalibracyjnych. W artykule zostały omówione i przeanalizowane dwie podstawowe metody wyznaczania rozdzielczości terenowej na podstawie zobrazowań celów kalibracyjnych – metoda subiektywna oraz metoda obiektywna. Dokonano analizy istniejących pasywnych celów termalnych wykorzystywanych przez międzynarodowe zespoły Traktatu Open Skies. Cele, które spełniają rygorystyczne wymogi Traktatu są jednak przeważnie mało mobilne. Dlatego też prowadzone są dalsze prace nad doborem odpowiednich materiałów do wytworzenia pasywnych celów kalibracyjnych. W wyniku analizy danych pozyskanych z pomiarów Open Skies oraz własnych opracowań, można stwierdzić, że najwygodniejszym rozwiązaniem jest wykorzystanie materiałów tekstylnych do wykonania termalnych celów kalibracyjnych. Cele kalibracyjne wykorzystywane przez uczestników Traktatu Open Skies uniemożliwiają określenia zdolności rozdzielczej sensora dla dowolnej wysokości lotu. W artykule przedstawiono metodykę obiektywnego określania zdolności rozdzielczej sensora termalnego na dowolnym pułapie lotu na podstawie tkaninowych testów Siemmensa i przekoszkonej krawędzi wykorzystując do tego celu funkcję przenoszenia modulacji.

Precise determination of the resolving power of thermal sensors is of a key importance when acquiring imagery from the air. The resolving power defines the value of such imagery in many applications. The paper describes possibilities of determining the resolving power of thermal sensors based on especially designed calibration tests. The existing thermal calibration targets are presented. The paper describes and analyses two basic methods of determining the resolving power based on calibration targets: a subjective method of multiple observations and an objective method, which uses the modulation transfer function (MTF). The existing passive thermal targets used by international Open Skies Treaty groups were analysed. The targets, which comply to the rigorous requirements of the Treaty, are usually made of large metal panels, which makes them difficult to transport. Therefore research is in progress on the selection of adequate materials for the production of calibration targets. In the experimental section, a large array of materials such as textiles as well as panels made out of wood, steel and aluminium of different finishes and covered with paints of different emissivities, were examined in the thermal range. Analysis of the authors' own measurements as well as those taken by Open Skies groups allows to conclude that the use of textiles is the most convenient solution for developing a thermal calibration target. Such a target is easy to transport and very convenient to experiment with in the field. Furthermore, development of such a target is simple and does not require any complex, specialised production methods. Calibration targets used by the Open Skies Treaty members make it possible to only subjectively establish the flight altitude, for which the resolving power of the sensor will not exceed 40, 50 or 60cm. They do not, however, allow to determine the resolving power of the sensor for any given flight altitude. The paper presents also an objective method for determining the resolving power of thermal sensors for any flight altitude based on the modulation transfer function used on two textile targets: a Siemmens star and slanted edge test.