關鍵詞：面陣列熱像儀、熱紅外影像、率定
5. 熱影像的綜合特性
前二節分別敘述有關幾何與輻射之特性，熱影 像中尚有綜合這兩種特性之效應，即所謂陰影。在 判釋遙測資料時，難免有地物陰影或遮蔽，陰影會 減少遮蔽地區的反射光線，妨礙影像的判釋；另一 方面，陰影會在地面投射出物體的外型，幫助瞭解 地物在垂直影像上所無法看出的形狀 (Lillesand et
al., 2008)。衛星或航空搭載的感測器拍攝之熱影像
上，也可發現類似的陰影，其成因為地物遮蔽太陽 光，使得地表在陽光照射區域與地物遮蔽區域的明 顯溫度差異所致。使用手持式熱像儀拍攝近景熱影 像時，除上述陰影之外，尚有一種會干擾判釋的熱 影，以下分別說明熱影與一般陰影的差異、熱影的 成因與其特性。一般常見之陰影如圖9(a)所示，由於物體阻擋 部份光源，因此在影像中的的特定區域留下物體的 陰影。圖中深色區域即為物體遮蔽所形成的陰影，
在非點光源的情況下，在陰影的邊緣會有部份遮蔽 的半影，即淺色區域。圖9(b)為熱影的示意圖，熱 影的成因來自於物體(熱源)所放射出的輻射能量
372 航測及遙測學刊 第十五卷 第四期 民國 99 年 12 月
經由反射，而在反射面映出物體的倒影。
圖9 陰影與熱影示意圖
根據熱影是物體的輻射能量經由反射所致，熱 影 在 熱 影 像 上 的 亮 度 受 下 列 因 素 影 響 (Huang, 2009)：(1)物體本身的溫度：物體本身溫度越高，
其所放射的輻射能量也越強，自然反射的能量也會 增強，使熱影像上熱影的亮度增加。(2)反射面的 溫度及放射率：反射面本身亦會輻射能量，這些能 量加上反射外部的輻射能量成為熱影，因此作為反 射面物體的溫度越高，熱影的亮度亦會提高；此外 反射面的材質也會影響熱影的變化(Schmugge et
al., 2002)、(Weng et al., 2004)，不同的材質意味不
同的放射率，而在熱紅外波段中，放射率與反射率 呈現此消彼長的關係，放射率越低的物體，反射輻 射能量越高(Jensen, 2007)，使其在影像上顯示的熱 影有較高的亮度。(3)拍攝角度：經過實驗後發現，使用熱像儀在不同的俯角拍攝時，物體的熱影會顯 示出不同的溫度。
圖10 是使用面陣列熱像儀，垂直拍攝數個盛 有熱水的水杯所得到的熱影像。圖中可見水杯在不 同方向呈現出的高差位移，如同可見光之垂直空中 攝影，係以像主點為中心的二維放射狀高差位移。
圖10 熱影像之高差位移
圖10 中，四個角落擺設溫度較高的水杯，在 地面產生熱影，除了水杯本身的高差位移以外，溫 度較低的熱影同樣呈現出二維的高差位移，惟其高 差位移的方向與水杯本身高差位移的方向相反，呈 現出朝向像主點分佈。此現象為地面反射水杯之熱 紅外輻射能量，故在影像中，熱影等同於地面(鏡 面)反射成的虛像，是以熱影的高程小於基準面，
即低於影像中地面的高程。
6. 結論
面陣列熱像儀蒐集所得之熱影像，具有和可見 光影像套疊，以增加對地表判釋解讀程度之潛力，
惟若要確保所使用之熱影像在與可見光影像套疊 後的影像品質，宜在套疊前率定拍攝用熱像儀的幾 何。由於面陣列熱像儀的幾何與一般光學或數位相 機類似，故其率定可以參考使用一般率定此類相機 之方法；但在輻射方面，熱像儀的特性與一般相機 差異太大，因此必須使用其他率定方式。
幾何率定部分，本研究使用實地率定法，藉由 拍攝既有之率定模板，由影像上控制點位置解算熱 像儀的內方位參數。經過實驗發現，預先處理拍攝 熱影像，消除部份控制點模糊與增強影像對比後，
方能成功率定。而由實驗結果發現，熱像儀的畸變 差比一般數位相機大，說明實驗所用熱像儀拍攝之 熱影像的影像幾何，不如可見光影像的影像幾何，
然而透過內方位參數的求取，仍可藉由計算出透鏡 畸變差，經過重新取樣，可有效改正其幾何變形。
在輻射率定部分，本研究使用包含實地調查的 方式，透過實地量測物體表面，取得真實溫度，再 對比熱影像上各位置所量測到之感測溫度，其與真 實溫度之間的差距建立輻射改正模型。實驗結果顯 示，使用輻射改正模型亦可降低熱像儀的輻射誤 差。
致謝
本研究承蒙行政院國家科學委員會計畫 NSC 98-2221-E-004-010 經費補助，特此致謝。
那至中、黃灝雄：面陣列 FLIR-T360 熱影像特性之研究 373
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1Master, Dept. of Land Economics, National Cheng-chi University Received Date: Mar. 30, 2011 2 Associate Professor, Dept. of Land Economics, National Cheng-chi University Revised Date: Apr. 29, 2011
*.Corresponding Author, Phone: 886-2-29393091 ext.50606, Accepted Date: Jul. 13, 2011 E-mail: [email protected]