在各种靶场试验及测量中，红外热像仪有很多的优点，也得到了越来越广泛的应用。如：在跟踪目标时，它们可以提供比可见光相机更好的对比度，另外，由热像仪提供的这些特征信息，有助于不同目标的区分。但是红外热像仪不是一种万能的设备，在设计与选择适合某一特定工作的红外热像仪时需要考虑一些因素，咱们听一下来自国外专家Chris Bainter对此有何见解。
在大多数情况下，物体在红外光谱中具有较高的对比度，这有助于用户更好地将其与背景区分开来。例如，如果用户试图跟踪一架飞机或导弹，他们的热引擎在冷空气中的红外辐射显得更加突出。强对比度使得跟踪算法更容易锁定目标，并在整个飞行过程中保持有效跟踪。
红外热像仪（红外光谱仪）可以为当用户确定目标在红外光谱的某一波段的特性，红外热像仪可以测量击中目标时的准确程度，有些红外热像仪不仅能对目标成像，而且可以对目标进行激光标记。
设计与选择测量用红外热像仪应考虑的因素包括：响应速度、工作波段、空间分辨率和软件。
响应速度
用于靶场测量的大多数相机都是对高速运动目标进行观测。如，如果红外热像仪的积分时间（类似于可见光照相机中的曝光时间）太长，你可能会错过对高速运动目标的测量，或者目标在图像中被涂抹而产生拖尾，无法得到准确的测量。同样的想法也适用于，如果我们认为某些东西热得非常快。同样，当用热像仪观察一个瞬间出现物体时，如，突然出现一个火花，它的速度比你的积分时间还要快，我们将无法完全描述诸如这些事件。简而言之，当捕获高速目标或事件时，更快的帧频提供了更准确的度量。
帧频技术方面的进展
基于新的探测器技术，红外热像仪的帧频在过去的两到三年里得到很大的提升。过去，最快的红外热像仪能以640×512像素的标准分辨率，捕捉每秒125帧左右的图像。基于新探测技术的红外热像仪可以得到相同的分辨率为1000帧，这是一个非常大的进步。
红外热像仪的灵敏度也得到很大的提升，相应地，其可以缩短其积分时间，这也意味着用户可以把它们用在一些以前可能没有考虑过的用途上，比如弹道学研究或弹药研究。这些新型热像仪能够捕获飞行中或跟踪的子弹，并描述爆炸中的事件。
即使观测看到的目标没有那么快，较高的帧频仍然是非常有益的。假设需要以每秒100帧的速度拍摄一些目标，当以每秒400帧的速度捕获这个目标时，你就可以应用四倍频的时域滤波器来减少噪音，同时得到一个每秒100帧的数据。
成像的光谱响应很重要
有不同类型的红外热像仪的工作波段也不同。在很大程度上，可以将红外照相机分为两种应用类型，一种用于辐射测量的短波红外（SWIR）成像，另一种用于热测量的中波（MWIR）红外和长波红外（LWIR）。
在0.9至1.7微米范围内，短波红外成像可以观测定向能源（激光）辐射、目标成像和特性。激光定向能武器就是一个很好的例子，在这些情况下，通常采用短波红外波段成像，来测量辐射能量或定性这些设备的性能。
对于热测量，红外热像仪倾向于工作在两个波长范围，波长3至5微米MWIR或波长7微米到14微米的LWIR。这两个光谱范围都有这各自的特点，譬如，中波红外的优势在于其优越的热对比度和灵敏度，与长波红外相比，温度变化较小，辐射能量变化较大。
长波红外的核心优点是在一定的积分时间内复盖了较宽的温度范围。如，不使用光谱滤光片的中波红外热像仪的标准校准范围为-20℃至350℃。相比之下，长波红外热像仪的标准范围可扩展到-20℃至650℃。因此，如果测试过程中在很短的时间内存在显著的温度变化，长波红外热像仪是比较合适的选择。例如，导弹在发射时非常热，但是当推进剂燃烧时，它的温度将会降低，当它走得更远时，它似乎也变得更冷。
光谱滤光片的工作原理
红外热像仪有两种通用类型光谱滤波片。
一种是中性密度滤波器（普通滤光片），它对整个波长范围的能量进行同等程度的衰减。例如，它们可被用于将红外热像仪校准到更高的温度和辐射范围，如3000℃。
另一种类型的滤光片为光谱滤波片，它将屏蔽特定波段内的辐射能量，这有利于你在感兴趣波段内进行测试。如，拍摄并跟踪仅在光谱的一个狭窄区域内可见的化学气体羽流，或者想通过目标火焰来描绘一个目标。一般情况下，火焰产生的热量会占据图像的主要部分，但是光谱滤光片可以将其屏蔽，让你看到你想看到的东西。
冷滤光片（cold filters）与暖滤光片（warm filters）
红外热像仪可以把红外滤光片放在镜头的某个位置，也可以把滤光片放在探测器的杜瓦里。
在杜瓦中安装过滤片的好处是，过滤片自身反射与辐射很小，有利于控制热噪声的控制。缺点是，一旦内置到杜瓦，它不能轻易地取下或更换。
在镜头中加温滤光片的核心优势在于，它们容易地取下或替换，用来重新配置热像仪进行另一个测试。但是，环境温度下的光谱滤光片往往会在图像中产生伪影，需要频繁的更新以保持图像质量。
空间分辨率很重要
红外热像仪的空间分辨率是准确测量和获得高质量图像的关键因素之一。一般来讲，经过热像仪的成像，感兴趣的目标在最小维度上应该占据10个像素左右，实现这一目标的两大贡献者是探测器的像元尺寸和光学系统。
令人欣慰的是，红外探测器的阵列规模在过去几年中大幅增加，探测器的像元尺寸也在持续减小。不久前, 有640 x 512 像素被认为是高分辨率的探测器, 而现在有许多商业现成的红外热像仪的分辨率提供高达1, 280 x 1, 024。此外, 像素大小已减少了50% 以上，这意味着, 在相同的光学系统与距离下, 目标可以成像在更多像素上，从而提高图像质量和测量的准确性。或者，您可以选择一种不同的光学系统, 在保持分辨率不损失的前提下，得到是原来四倍的视野范围。
空间分辨率提升第二个贡献者是光学系统。对于长距离的测试，长的焦距镜头就显得非常重要。为了满足对不同距离的测试需求，用于热像仪的光学系统最好具备连续变焦功能。连续变焦镜头可以将目标任性的拉远拉近，同时将目标保持在视场的中心位置。此功能非常适合跟踪运动目标的应用, 能够在改变焦距的同时最大限度地提高目标上的像素,并使目标始终位于在视场中心。
对于光学系统的其他要求
除连续变焦外，用于测量的红外光学系统应能准确、重复地读出镜头在连续变焦过程中的焦距及其焦距位置，热像仪并将该读数标记到图像，这就使得目标的时空位置信息应用成为可能。当跟踪一个目标的时候，通过相机焦距来确定目标在任何给定时间的相对于你的位置，将焦距与单帧图像关联起来，因此在后续采集分析中确定运动目标的位置。
大气对红外热像仪的影响
目标辐射都是通过空气才能到达并成像在红外热像仪，空气除会衰减目标的辐射，还会在传输过程中加入一些干扰信号。在红外波段中，大气在某些波长上是透明的，而在另一些波长上则是不透明或半透明的。因此，目标近距离测量的红外辐射与从同一目标在远距离发出的辐射是不一样的。这看起来很简单，但经常被忽视。
大多数红外热像仪都是在工厂实验室根据几米外的物体校准的。在靶场，红外热像仪可能会观察一个距离不到一公里或者一百公里甚至上千公里远的目标，所以大气就变得很重要。在这种情况下，光依靠工厂校准是不够的。为了提供实现精确测量，红外热像仪需要配置相应的软件，用于执行不均匀校正和辐射或温度校准。
大气补偿
大气补偿有以下两种方法，一种方法是依靠MODTRAN（中分辨率大气传输）的模型来实现，这个模型是由空军开发的用于大气建模的软件，MODTRAN可以估计大气中衰减或大气自身产生的辐射量。另一种方法是使用已知的辐射源，如远距离大面积黑体，通过实验来进行大气补偿。
软件在红外热像仪中的作用
大多数用于靶场测量的红外热像仪都是远程操控的，几乎没有任何直接控制，因此操控软件是你与红外热像仪互动的唯一方式，通过软件来控制、查看、记录、分析和分享数据。软件对于测试、测量的成功和热像仪本身一样重要。
热像仪采用的操控软件必须能够捕获原始的辐射或温度数据，所以软件中的一个关键特性是能够在这些测量单位之间快速而方便地变换。
前面提到了连续变焦距光学系统需要读出精确的焦距位置，并将这些数据信息标记到每帧红外图像上，这些工作也需要操控软件有完成。软件可以让用户轻松地，省时省力地解析数据，便于用户更好地分析测试结果并从测试中得出更有意义的结论。
软件特性另一特性是能够快速轻松地共享数据。目前，许多应用程序都会在测试完成后自动生成任务简报，用户可以提取感兴趣的数据并分享。软件必须有丰富的数据接口，可以与其他软件互联互通。
小结：根据所测量目标的物理特性，选择热像仪的工作波段，帧频速度，光谱滤光片和光学系统的类型。需要强调的是，大气将影响测量结果，考虑到所有这些因素，就可以选择一款最合适的热像仪，为目标提供准确的、高质量的测量数据。
