SBIR 全方位熱像儀測試
確保紅外線成像系統的卓越性能
隨著科技的不斷進步，熱像儀 (Thermal Imager) 技術已在眾多領域扮演著不可或缺的核心角色，從攸關國家安全的國防軍事應用，如全天候遠程監視、精確武器導引、戰場目標識別、偽裝偵破、無人機偵察載荷及戰場搜救等，這些應用無不對熱像儀的探測距離、解析度、抗干擾能力及環境適應性有著極為嚴苛的要求；到保障人民生命財產的公共安全監控領域，包括：邊境與海岸線巡邏、重要基礎設施防護、森林火災早期預警、城市交通流量監管以及執法過程中的蒐證等，這些場景往往需要熱像儀具備大範圍快速搜索、惡劣天候（如煙、霧、霾）下的穿透成像以及對可疑目標的持續追蹤能力。
再到提升生產效率與實施預防性維護的工業檢測領域，例如電力設備的過熱點巡檢、石化廠區的管線氣體洩漏檢測、建築物的保溫隔熱性能評估、太陽能光電板的缺陷檢測以及精密電子元件的熱分佈分析等，這些應用則高度依賴熱像儀的測溫精準度、圖像均勻性以及長期運作的穩定性；乃至於輔助早期疾病診斷與康復監測的醫療成像領域，如乳腺組織的異常熱點篩查、關節炎症的評估、周邊血液循環狀態的觀察以及物理治療效果的追蹤等，此類應用對熱像儀的溫度解析度（即能分辨的最小溫差）、空間解析度（即能分辨的最小細節）以及非侵入式檢測的安全性有著特殊而嚴格的要求。
此外，在諸如自動駕駛車輛的環境感知（尤其在夜間或惡劣天氣下提升對行人及障礙物的識別能力）、智慧農業的作物健康監測（透過植被溫度變化判斷灌溉及病蟲害情況）以及環境保護的污染源追蹤等新興應用中，熱像儀技術也正展現出巨大的潛力，這些新興領域不僅對熱像儀的性能指標持續提出挑戰，同時也對其成本效益給予了高度關注，綜上所述，熱像儀的成像品質、溫度量測的精準度、遠距離的探測能力以及在各種環境條件下的穩定性等核心性能指標，直接決定了其在特定應用中的實際效果與整體可靠性。
因此，對每一台熱像儀在其研發、生產、驗收及服役的各個階段，進行全面、嚴格且精準的性能驗證與特性參數分析，不僅是確保其出廠時符合原始設計規格的必要程序，更是滿足終端使用者複雜應用需求以及製造商進行嚴格品質管控的關鍵環節，唯有透過標準化、可量化且具備可追溯性的測試手段與方法學，才能客觀評價熱像儀的真實性能，並確保其在各種複雜甚至極端的環境中均能發揮預期的關鍵功能，同時，標準化的測試結果也是實現不同製造商產品之間性能可比性、確保複雜系統整合時的互操作性，以及滿足特定國際標準或行業規範（如 MIL-STD 等軍用標準）的基礎。
圖1：各類型先進紅外線熱像儀範例，其精密的性能驗證是確保在國防、安防及工業等多元領域成功應用的前提（圖片僅為示意，展示不同應用的熱像儀）。
Santa Barbara Infrared (SBIR) 深刻理解這些多元化的測試需求，為此提供了多種商業現成 (COTS) 以及可高度客製化的可見光/紅外線 (IR) 目標投影儀測試系統（例如 SBIR 先進的 14000Zi 紅外線目標投影儀 或多功能的 MIRAGE 系列動態紅外線場景投影儀），這些系統經過精心設計，專門用於全面驗證和精確表徵您所使用的各類紅外線熱像儀系統的各項性能指標，SBIR 的標準紅外線目標投影儀系統能夠有力支援多種涵蓋紅外線/可見光及雷射波段的相關測試項目，這些關鍵的測試項目全面涵蓋了從基本成像品質到複雜探測能力的各個層面，主要包括：
- 雜訊 (Noise)：
通常以雜訊等效溫差 (NETD) 進行量化評估，此參數直接反映了熱像儀能夠從背景雜訊中分辨出來的最小目標溫差，NETD 值越低，代表熱像儀對細微溫差的探測能力越強，所生成的熱影像顆粒感越小，細節呈現也更為豐富細膩，其測試通常需要在嚴格控制的環境下，使用高穩定性的低溫差黑體輻射源進行； - 光軸校準 (Boresight)：
此測試項目對於確保熱像儀光學軸線與其機械參考軸線或系統中其他感測器（如可見光相機、雷射測距儀等）的光軸保持精確的對位至關重要，精確的光軸校準是實現多感測器數據融合和精確目標定位的前提； - 靈敏度 (Sensitivity)：
常以訊號傳遞函數 (Signal Transfer Function, SiTF) 或響應度 (Responsivity) 來表徵，它描述了熱像儀系統輸出訊號（如數位計數值或電壓）隨輸入紅外線輻射強度變化的關係，直接關係到系統的動態範圍以及對不同強度目標的灰階響應能力； - 聚焦 (Focus)：
主要透過調變轉換函數 (Modulation Transfer Function, MTF) 進行客觀量測，MTF 描述了成像系統對不同空間頻率（代表圖像細節的精細程度）的對比度傳遞能力，是評估系統成像銳利度、清晰度及細節解析能力的核心參數，MTF 測試通常會使用標準的條狀靶標、星點靶或刀口靶進行； - 解析度 (Resolution)：
除了 MTF 外，通常還會使用最小可解析溫差 (MRTD) 來進行綜合評估，MRTD 是衡量訓練有素的觀察者能夠從雜訊背景中可靠地分辨出標準四條靶圖案所需的最低目標與背景溫差，它是一個綜合了熱像儀 NETD、MTF 以及人眼視覺特性的系統級性能指標，直接關聯到熱像儀在實際應用中對目標的識別距離； - 失真 (Distortion)：
用以評估熱影像相對於真實場景在幾何形狀上的變形程度，常見的失真類型包括枕形失真和桶形失真，圖像失真會影響目標定位和尺寸量測的準確性； - 非均勻性校正 (Non-Uniformity Correction, NUC)：
由於紅外線焦平面陣列探測器中各個像元之間的響應特性難以做到完全一致，因此需要進行非均勻性校正以補償這些差異，NUC 的效果直接影響到熱影像的平整度和整體視覺品質，避免出現固定圖案雜訊或偽影； - 視場 (Field of View, FOV)：
此參數定義了熱像儀系統在某一時刻能夠觀測到的角度範圍或空間區域大小，FOV 的選擇需要在觀測範圍與空間解析度（即單位角度內能分辨的細節）之間進行權衡；以及更多其他的特定測試項目，以滿足不同應用場景下的多樣化需求。
這些功能完備的目標投影儀系統，其標準配置通常包含一個高光學品質、低像差的準直儀 (collimator)，其主要作用是將位於其焦平面上的目標板圖案精確地投影到無窮遠處，用以模擬遠距離的觀測目標，從而為熱像儀提供標準化的測試輸入；一個溫度高度穩定且發射率精確已知的紅外線黑體輻射源（例如具備優異溫度均勻性和穩定性的 SBIR Infinity 系列黑體），它作為提供標準紅外線輻射的參考源，用於產生目標與背景之間的精確溫差；可精密定位並快速切換多種標準測試圖案的多位置目標輪（例如堅固耐用的 SBIR 300 系列目標輪），其上可安裝用於 MTF、MRTD、FOV、失真等測試的各種標準靶標；以及一個用於可見光波段校準或某些多光譜測試需求的照明光源（可參考如具備寬光譜輸出的 Infinity VSX 寬頻光源等相關光源產品）。
圖2：SBIR 紅外線目標投影儀系統及其關鍵組件示意，例如：包含精密黑體源、目標輪與準直儀，構成完整的熱像儀測試解決方案。
若將 SBIR 廣受業界好評的自動化測試軟體套件——IRWindows™4（目前已發展至功能更為強大和完善的 IRWindows™5 版本）——無縫整合到此精心設計的硬體系統中，便能構建出一套高度整合且功能完善的統包式 (turnkey) 測試系統，從而能夠在對環境條件有嚴格要求的實驗室環境或追求高效率、高產出的生產環境中，可靠地執行快速、準確且高度可重複的自動化測試序列，並自動完成數據採集、分析處理及報告生成等任務。
圖3：一套典型的實驗室級紅外線熱像儀測試平台配置，通常包含目標投影儀、待測熱像儀固定裝置、精密控制平台以及整合的測試與分析軟體工作站。
圖4：各類型手持式光電觀測設備，包括手持熱像儀，其多樣化的應用場景同樣對性能測試的全面性與便捷性提出了要求（圖片僅為示意）。
結論與展望
Santa Barbara Infrared (SBIR) 所提供的熱像儀測試解決方案，憑藉其全面性的測試能力、高度整合的系統設計以及數十年來在光電測試領域積累的深厚專業知識，為全球範圍內的紅外線熱像儀研發、生產、品質驗證與性能評估提供了堅實的技術基礎與可靠的硬軟體平台；從精密配置、功能齊全的目標投影儀硬體系統，到智能化、使用者友善的 IRWindows™ 自動化測試軟體；SBIR 致力於提供從單一關鍵元件（如高精度黑體、精密準直儀）到完整自動化測試站的整體解決方案，確保使用者能夠對熱像儀的各項關鍵性能指標，諸如：雜訊水平 (NETD)、成像清晰度 (MTF)、綜合解析能力 (MRTD)、動態範圍 (SiTF)、幾何失真以及探測器均勻性 (NUC) 等，進行精確、客觀且具備高度可重複性的量測，這不僅有力地支援了製造商在其產品的整個研發和生產階段，能夠嚴格把控產品質量、優化產品性能、縮短上市時間，更能有效地協助終端使用者在進行系統選型、採購決策與後續的驗收測試過程中，能夠做出更為明智且有所依據的判斷，確保所選購或部署的熱像儀設備能夠充分滿足其特定的應用需求並在實際操作中發揮最佳效能。
展望未來，隨著紅外線熱像儀技術的不斷飛速演進，例如：更高空間解析度的焦平面陣列、更寬廣的溫度量測範圍、更低的 NETD 值、更快的響應速度、更小巧的體積、以及與人工智能 (AI) 演算法的更深度融合以實現智能目標識別與場景理解等趨勢的發展，無疑對相應的測試系統在測試精度、自動化程度、測試項目的多樣性與複雜性、數據分析的智能化水平以及對新興測試標準的適應能力等方面都將提出持續且更高的要求，SBIR 將秉持其創新精神，持續投入於前瞻技術的研發，積極應對這些新興的挑戰與機遇，致力於提供更先進、更全面、更具適應性的測試技術與解決方案，以滿足快速發展的市場需求。
對於台灣地區的客戶，若您正在尋求專業的熱像儀測試解決方案、需要建置或升級客製化的光電測試系統，或是期望提升現有測試流程的自動化水平與數據分析能力，奧創系統 作為 SBIR 在台灣的緊密合作夥伴與授權代理商，是一家專業的解決方案與系統整合提供者，奧創系統的核心價值專注於深刻理解客戶的獨特需求與應用挑戰，並充分運用 SBIR 全球領先的先進技術與豐富的產品線資源，為客戶提供從初期的需求分析、詳盡的系統規劃、客製化的方案設計、精密的設備整合安裝調試，到完善的人員操作培訓以及可靠的售後技術支援與維護的全方位、一站式服務，我們經驗豐富的技術團隊能夠協助您將 SBIR 的尖端測試設備，包括：各類型高精度紅外線目標投影儀（涵蓋靜態靶標及動態紅外線場景模擬）、具備卓越溫度穩定性與均勻性的黑體輻射源、高光學品質的精密準直儀、可靈活配置的多功能目標輪以及功能強大且易於操作的 IRWindows™ 自動化測試軟體等，高效且無縫地整合到您的研發實驗室或生產測試流程中，並可依照您的特定應用需求（如：特定波段、特殊靶標、特定測試標準等）提供高度客製化的系統配置方案與專業技術支援，確保您的熱像儀測試工作能夠達到最高的精確度、可靠性與執行效率，從而加速您的產品開發進程，提升產品質量，並增強市場競爭力。