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使用FRED的圖形用戶界面和它的內置腳本語言，我們可以輕松地實現(xiàn)熱輻射和成像。盡管強力的光線追跡同樣是可能的，F(xiàn)RED使用了應用標準光學工程算法的高效運算器來實現(xiàn)熱成像和輻射計算。使用源自輻射度量學的技術，用FRED追跡必要數(shù)量光線的可能需要的時間，我們可以高效并精確地完成熱成像、冷反射、雜散光、熱照明均勻性和熱自發(fā)輻射的計算。 Svondc
4 O-LO/*5MI 1. 熱輻射和熱成像是什么？ ^Wc@oa`
99:C" `E{ 熱成像定義為產生一個場景的可視化二維圖像的過程，該圖像依賴于從場景到達成像儀器孔徑的熱輻射或紅外輻射的差異。熱成像系統(tǒng)通常會減去背景來增強在紅外場景中變化的對比度。當背景不均勻時，由于冷反射的存在，可能產生雜散信號。對于國防和安全問題尤為重要，在其中我們可以發(fā)現(xiàn)具有不同熱溫度或輻射率的物體，此時可以從圖像場景的剩余部分區(qū)分出它們。對于這個問題的主要應用是：探測、分類和追跡隱藏在個人身上、包裹中、車輛上或船運集裝箱中的武器、人員、車輛、物品和材料。圖1是一個非常好的案例，當在FRED中進行仿真時，一個日常用品：茶壺，通過一個具有熱探測儀的攝像頭成像。 )z&/_E= 2] zq#6i x 熱輻射是從一個光學儀器周圍的環(huán)境或結構中發(fā)出的能量，它會引起雜散光問題。冷反射是一個熱輻射問題，由于反射到探測器上的輻射，在一個紅外系統(tǒng)中的熱輻射表現(xiàn)為在一個顯示圖像中的黑色圓形區(qū)域。 3[O=x XB ep2k%?CX 1 通常，這些系統(tǒng)通過探測疊加在大的背景上的小信號工作。在室溫下，黑體輻射曲線的峰值大致在10μm處。因此世界在這個波長處“發(fā)光”，發(fā)光的微小變化表明了溫度或輻射率的變化。特別的，當一個冷卻的探測器圖像反映了自身，那么就會產生一個局部背景的缺失。這通常表現(xiàn)為在圖像中央的黑點。有人可能稱之為“雜散黑”，而不是雜散光。 1+9W+$=h2 fb{`` ,nO 在測量絕對輻射而不是相對信號的紅外輻射儀中，任何背景輻射是不可接受的。在這樣一個儀器中，冷卻整個儀器到低溫度來消除由于自輻射導致的雜散光是必須的。 2^^`n1?' ~(Q)"s\1I 
I_<I&{N> 圖1 此圖演示了一個在茶壺表面具有不同輻射系數(shù)和溫度分布的暖茶壺的簡單問題。然后茶壺通過單透鏡成像，探測器放置在單透鏡后面。這種機械結構輻射到了探測器上類型的問題，可以在許多引起熱問題的紅外系統(tǒng)中找到。
W_kHj}dj,p 最近，已經開始致力于紅外遙感應用中，包括溫度的測量和繪圖、森林火勢的感知和控制、監(jiān)督和多光譜地表成像等。 { j hr< BReJ!|{m} 這些應用種有許多是經過長距離完成的，透過大氣，在大氣中IR能量的吸收是這些系統(tǒng)性能的一個影響因素。軍事的和基于空間的應用一般來說可以通過探測器處理，探測器的工作波長落在8.0-15微米之間，在這個波段內大氣的吸收是最小的。其他的應用的波帶較寬，為0.9-300微米。 - amBB7g GH+r ?2< 2. FRED如何進行光線追跡和顯現(xiàn)熱輻射和成像？ ;?8_G %va
~kZ G{ 在FRED中追跡熱輻射有幾個方法。第一種方法是創(chuàng)建一個光源，然后在光學系統(tǒng)中對它進行強力光線追跡。第二種方法是通過光學系統(tǒng)從探測器后端進行光線追跡，這需要較少的光線。在兩種方法中，能夠顯現(xiàn)二維和三維圖的熱成像是非常重要的。 K{[%7AM
|QU <e 事實上這里有兩個問題：計算時間和精度。在一個復雜系統(tǒng)中，如果分析者嘗試去了解設計中遞增量的影響，并且想要實時這樣做，光線追跡時間可能會特別長。反向光線追跡能夠使計算變得幾乎是交互式的。另外，由于冪指數(shù)收斂比均勻性快，即使每個微分區(qū)域只有幾束光線到達熱源，分析者幾乎可以肯定保證精確的結果。 c17_2 @N ~NQ72wph{ 
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