一、空間分辨力有兩個來源，算式只算了其中一個

紅外熱像儀拍出來的圖清不清楚，往往被當(dāng)成一件只影響觀感的事。在測溫這一頭，它不是觀感問題。清晰度直接改的是每一個像元拿到的輻射量，像元拿到的量變了，讀出來的溫度便跟著變。

GB/T 19870-2018《工業(yè)檢測型紅外熱像儀》的 3.5 條給空間分辨力下的定義里，把這件事的兩半都寫了。原文是：熱像儀分辨物體空間幾何形狀細(xì)節(jié)的能力。它與所使用的紅外探測器像元面積大小、光學(xué)系統(tǒng)焦距和像質(zhì)、信號處理電路帶寬等有關(guān)。一般也可用探測器像元張角或瞬時視場來表示。此參數(shù)通常可近似計算得出，算式是二倍圓周率乘水平視場角度，除以三百六十度與水平像元數(shù)之積。

這一條里藏著一處容易滑過去的對照。定義說空間分辨力與四個東西有關(guān)，像元面積、焦距、像質(zhì)、電路帶寬，落到可代進算式的近似式里卻只剩兩個量：水平視場角與水平像元數(shù)。像質(zhì)去哪了？它不在式子里。瞬時視場之所以能用來表示空間分辨力，靠的是「一般也可用」這四個字，而近似算式本身也標(biāo)了近似二字。

于是有了一條分界。鏡頭與像元那一半是幾何，可以用視場角與像元數(shù)算出來，算出來的那個毫弧度值在出廠時便定死了。對焦帶來的那一半是像質(zhì)，它不在算式里，每次拍攝都要重新做一次，做不好讀數(shù)便跟著走。前一半是選型時的事，后一半是每一次按下快門時的事。

像質(zhì)里還有鏡頭像差那一份，它與對焦不是一回事，出廠時便定下來了，現(xiàn)場改不了。對焦是像質(zhì)里能在現(xiàn)場改的那一項，也是本文往下要講的這一項。兩半分開看。

表1 空間分辨力的兩個來源

二、離焦讓能量攤開：彌散斑是怎么來的

合焦的時候，目標(biāo)上一點發(fā)出的紅外輻射經(jīng)鏡頭會聚，落在探測器上的一個像元里。離焦的時候，會聚點落在探測器平面之前或者之后，落到探測器上的不再是一個點，而是一個小圓斑。光學(xué)上把這個圓斑叫彌散斑，它的直徑隨離焦量增大而增大，鏡頭相對孔徑越大，同樣的離焦量給出的斑也越大。

彌散斑帶來的后果是能量重新分配。原本集中在一個像元里的輻射，被攤到斑覆蓋的那幾個像元上，每個像元分到一份。反過來，每一個像元也不再只接收目標(biāo)上對應(yīng)那一小塊的輻射，它同時收進了周圍一圈的東西。目標(biāo)與背景的輻射在探測器這一層被混到了一起。

這一層混和發(fā)生在成像之前，不在信號處理那一層。數(shù)字變焦、超像素、圖像銳化這些辦法都在成像之后做，它們能改觀感，改不了探測器上已經(jīng)混掉的輻射。混掉的那一份，后期補不回來。這一步在前面。

三、讀數(shù)往哪邊走，取決于背景是冷還是熱

混的是目標(biāo)與背景兩邊，讀數(shù)的走向便由哪一邊的溫度高來定。

背景比目標(biāo)冷是電力現(xiàn)場的多數(shù)情形。一個發(fā)熱的線夾懸在空中，周圍是溫度低得多的空氣與遠處景物，合焦時中心像元讀到的接近線夾本體的溫度，離焦之后摻進來的冷輻射把讀數(shù)往下壓。這一側(cè)的后果是溫升被吃掉一截，缺陷看著沒有那么熱。

背景比目標(biāo)熱時方向反過來。夏季午后的母線與構(gòu)架被曬透，測一片溫度偏低的部位，離焦摻進來的熱輻射把讀數(shù)往上抬。冬季對著天空測線路，天空的等效溫度常比設(shè)備低幾十開爾文，此時離焦又把讀數(shù)往下壓得比平時更狠。同一臺儀器同一處目標(biāo)，換個季節(jié)、換個背景，離焦帶來的偏差方向可以不一樣。

這一條常被漏掉。把離焦的后果記成一律偏低，遇到被熱背景抬高讀數(shù)的場合便會判反，把一處正常部位當(dāng)成發(fā)熱缺陷。方向先分清。

四、一個能算的量級：從九個像元攤到二十五個

偏差有多大，可以用一幅簡單的圖估出來。設(shè)目標(biāo)是一處發(fā)熱接頭，比周圍背景高 20 K，在選定的距離上它占三個乘三個共九個像元。合焦時中心像元讀到的溫升接近 20 K。

離焦之后彌散斑變大，目標(biāo)的能量攤到五個乘五個共二十五個像元上。按能量均攤做粗略估計，中心像元里來自目標(biāo)的那一份約占九除以二十五，即三成六，其余六成四來自背景，讀到的溫升約 7.2 K。再重一點的離焦攤到七個乘七個共四十九個像元，比例降到九除以四十九，約一成八，溫升約 3.7 K。

三個數(shù)擺在一起，量級是清楚的：本來 20 K 的溫升，在明顯的離焦下只剩個位數(shù)開爾文，再重一點便掉到三四個開爾文。這個量級對判讀的意義不小，缺陷等級的劃分是按溫升與相對溫差分段落的，溫升被吃掉一半，分段可能直接落下一檔。

這個算例要加兩句限定。頭一句，能量均攤是粗略假設(shè)，真實的點擴散函數(shù)不是平頂，中心那一塊權(quán)重更高，實際衰減沒有這里算的這么快，數(shù)值只用來看量級。第二句，目標(biāo)與背景溫差越大，攤薄帶來的讀數(shù)偏差越大，溫差小的場合離焦的后果反而沒那么顯眼。

表2 目標(biāo)占九個像元時，不同離焦程度下的讀數(shù)保留比例

五、哪一類目標(biāo)經(jīng)不起離焦：占像元少的那些

離焦的后果對大目標(biāo)與小目標(biāo)并不一樣。一片占滿幾十個像元的套管壓接板，邊緣那幾個像元糊掉，中心那一大片依然讀到本體溫度，讀數(shù)變化有限。一個只占三五個像元的螺栓接頭，糊掉一兩個像元便等于被換掉一大半，讀數(shù)立刻往下走。

這個差別可以用像元數(shù)解釋清楚。目標(biāo)占的像元數(shù)越多，被彌散斑換掉的只是邊緣一圈，中心區(qū)仍然干凈。占的像元數(shù)越少，邊緣那一圈占比越大，換掉的比例越高。目標(biāo)尺寸與像元尺寸之比，決定了離焦能造成多大傷害。

判讀時常用的三乘三個像元門檻，說的是合焦?fàn)顟B(tài)下的要求。離焦等于把這個數(shù)往下壓，一幅看著占了三乘三個像元的圖，離焦之后有效像元可能只剩一兩個，門檻在畫面上看不出來，卻在數(shù)值上已經(jīng)破了。數(shù)值說了算。

邊緣這一圈占多少，可以算。目標(biāo)占三個乘三個共九個像元時，邊緣一圈有八個，占九分之八。目標(biāo)占十個乘十個共一百個像元時，邊緣一圈有三十六個，占一百分之三十六。同樣是糊掉一圈，小目標(biāo)被換掉的比例是大目標(biāo)的兩倍多。這組數(shù)解釋了同一個缺陷為什么在大面積部位上讀數(shù)穩(wěn)、在小接頭上讀數(shù)飄。

改進的辦法只有兩條，走近或者換更長焦距的鏡頭，兩條都在加大目標(biāo)占的像元數(shù)。反過來，若目標(biāo)本來便占滿幾十個像元，離焦的容忍度便寬得多，這也是大面狀發(fā)熱部位比小接頭好測的原因之一。

六、可分辨溫差這個指標(biāo)，是在調(diào)好焦的狀態(tài)下取得的

GB/T 19870-2018 的 3.13 條定義了可分辨溫差，記為 MRTD，原文是：目標(biāo)與背景間的溫差，即在特定的空間頻率下，觀察者剛好能分辨出四桿靶時的溫差，是綜合評價熱像儀溫度分辨力與空間分辨力的特征參量，包括觀察者的主觀影響。同一份標(biāo)準(zhǔn) 6.1.7 條按檔給出門檻，高分辨率高靈敏度型、高靈敏度型、普通型分別不大于 0.6、0.8、1.3 攝氏度。

定義里那一句「綜合評價溫度分辨力與空間分辨力的特征參量」值得單獨拿來看。這一項把兩個原本分開的能力合成一個指標(biāo)，任何一側(cè)變差，合成出來的數(shù)跟著變差。對焦劣化的是空間那一側(cè)，落到這一項上便是可分辨溫差實際達不到標(biāo)稱的那一個值。

還要明白這一項是怎么測出來的?？己艘盟臈U靶，靶標(biāo)經(jīng)平行光管成像，觀察者判斷能不能分辨出條紋。這一個測試流程里，把焦調(diào)到清晰是操作的前提，沒有人會在離焦?fàn)顟B(tài)下測這一項。標(biāo)稱值因此對應(yīng)的是合焦?fàn)顟B(tài)，離焦時實際的可分辨溫差只會比它差。以上是測試條件推出來的推論，標(biāo)準(zhǔn)條文里沒有直接寫離焦對這一項的影響，寫進記錄時按推論對待。

定義末尾那一句也要留意，這一項包括觀察者的主觀影響。判定靠觀察者看四桿靶的條紋能不能分辨，人的判斷在里頭占一份。離焦之后條紋變糊，人眼分辨的難度上升，主觀那一份也跟著變差。換一句說，離焦在這一項上劣化了兩次，一次在空間分辨那一側(cè)，一次在觀察者判斷那一側(cè)。

七、規(guī)程把成像清晰寫進了條文

電力這一側(cè)的現(xiàn)行依據(jù)是 DL/T 664-2025《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》，2025 年 12 月 18 日發(fā)布、2026 年 6 月 18 日實施，代替 2016 版。它的 5.3.1 條在講診斷性檢測的操作方法時，頭一句便是：熱像儀對地面設(shè)備檢測宜靠近被檢設(shè)備，使被檢設(shè)備或目標(biāo)成像清晰。

條文把靠近與成像清晰放在同一句里，是有道理的。靠近同時做了兩件事，一件是加大目標(biāo)占的像元數(shù)，一件是讓對焦更容易判。遠距離拍攝時目標(biāo)占的像元少，本來便在離焦敏感區(qū)，畫面上又缺少可供判斷的邊緣，對焦是否到位更難看出來。近距離拍攝時這兩件事一起改善。

同一份規(guī)程的附錄 B 表 B.1 在「成像性能」一欄里單列了「調(diào)焦」一項，給出的要求是自動、手動、電動三種方式皆可。同一張表在同一欄里還給了可分辨溫差的門檻，三檔分別為 1.3、0.8、0.6 攝氏度，備注欄寫明在 0.5 f0 下，與 GB/T 19870-2018 的 6.1.7 條是同一組數(shù)。兩項指標(biāo)被放在相鄰的格子里，也說明它們屬于同一類能力。

條文里用的是「宜」字，不是「應(yīng)」。夠不著的地方照樣要測，測的時候把成像狀態(tài)一并記進記錄，讓看這份記錄的人知道這一幀的可信程度。夠不著要注明。

八、自動對焦不是免檢：三種失效情形

自動對焦省了手動調(diào)焦的動作，省不掉對焦這件事本身?，F(xiàn)場有三類場合它會給出錯誤的合焦位置。

頭一類是低對比場景。自動對焦靠找邊緣的對比度工作，一片溫度均勻、邊界平緩的發(fā)熱面，畫面里沒有可供它鎖定的邊緣，它可能在一段行程里來回找，停在一個不是焦面的位置上。取景框里若只有目標(biāo)本體沒有周圍參照物，這一類的概率更高。

第二類是隔著東西拍。開關(guān)柜的觀察窗、設(shè)備的防護網(wǎng)、玻璃纖維的罩殼，自動對焦常把這些擋在前面的東西當(dāng)成目標(biāo)，焦點落到遮擋物上，后面的設(shè)備本體反而是虛的。這類場合的畫面特征是對焦完成后遮擋物的紋理格外清楚，而目標(biāo)的邊界發(fā)虛。

第三類是目標(biāo)在畫面里占比過小。自動對焦的評價區(qū)域通常落在畫面中央的一塊，目標(biāo)若只占這一小塊里的一小部分，評價區(qū)域的大部分來自背景，焦點會按背景來定。遠距離拍小部件時這一條尤為常見。

三類場合的共同處置辦法是切到手動對焦，或者先對一處與目標(biāo)等距的高對比參照物，鎖定之后再轉(zhuǎn)向目標(biāo)。對完不看讀數(shù)，先看畫面。

自動對焦完成后還要留意一件事。它給出的合焦位置對應(yīng)的是對焦評價區(qū)域，這一區(qū)域里若同時裝進了前景與背景，焦點可能落在兩者之間，畫面看著清楚，目標(biāo)那一層卻是虛的。把評價區(qū)域收到目標(biāo)本體上，或者改用點測對焦，能避開這一類。評價區(qū)域要收窄。

九、現(xiàn)場判對焦到位的四招

頭一招，看邊緣過渡。合焦時目標(biāo)與背景的交界處，溫度過渡只跨一兩個像元，邊界線干凈。離焦時過渡鋪開好幾個像元，邊界變成一段漸變的帶子。把畫面放大到能看見單個像元的程度，看這條帶子有多寬，比看整體畫面清楚得多。

第二招，微調(diào)焦距看讀數(shù)變不變。合焦之后微調(diào)焦距，讀數(shù)應(yīng)當(dāng)基本不動。若微調(diào)一小段讀數(shù)還在單向變，說明此前的位置不是焦面，繼續(xù)調(diào)到讀數(shù)不動為止。這一招用數(shù)值判，比用眼睛判可靠，也順帶把對焦引到被測的那一個點上。

第三招，換位置復(fù)測。5.3.1 條要求宜選取幾個不同的角度和位置觀察，一是確定合適的檢測位置并記錄，其次是避開發(fā)射與反射的干擾。換個位置重新對焦重測，兩次讀數(shù)對得上，說明對焦與取景都站得住。對不上，先查對焦再查別的。

第四招，反推占像元數(shù)。已知目標(biāo)短邊尺寸與測量距離，按瞬時視場算出它占幾個像元，再看畫面里是不是真的占了這么多。算出來該占九個、畫面里看著只占了四五個，中間少的那幾個便是對焦與抖動吃掉的。算一次便知。

表3 現(xiàn)場判對焦到位的四招與各自抓什么

十、調(diào)焦之外的三件事：遮擋、入鏡陽光與抖動

影響清晰度的不只是對焦，另外三件常與它混在一起。

頭一件是遮擋。DL/T 664-2025 的 4.3 條在環(huán)境與設(shè)備要求里寫了一句應(yīng)避開視線中的遮擋物。視線里有一根樹枝、一片鐵絲網(wǎng)、一段護欄，熱像儀拍到的是遮擋物的溫度，不是設(shè)備的。遮擋物往往溫度接近環(huán)境，于是讀數(shù)被壓向環(huán)境溫度，形態(tài)上很像離焦帶來的偏低，成因卻完全不同。

第二件是入鏡的陽光。同一條還寫明，白天在室外應(yīng)避開陽光直射或通過被攝物反射進入儀器鏡頭。陽光直接進鏡頭會在畫面上形成一片高亮區(qū)，反射進來的則疊加在設(shè)備本來的輻射上。前者讓局部讀數(shù)虛高，后者讓整幅的基數(shù)抬高。這一項與對焦無關(guān)，靠改變站位與角度解決。

第三件是抖動。曝光期間儀器與目標(biāo)之間若有相對位移，畫面上出現(xiàn)的是運動模糊，它與離焦在探測器上的后果幾乎一樣，都是能量攤開。區(qū)別只在成因，一個是焦面沒對準(zhǔn)，一個是拍的時候動了。長焦鏡頭與遠距離拍攝對抖動更敏感，手持測小目標(biāo)時這一點要單獨留意。穩(wěn)住再按。

十一、離焦與別的誤差源，誰的量級更大

把幾種誤差源擺在一起，才知道該先管哪一頭。

發(fā)射率取錯是量級偏大的一類。金屬表面的發(fā)射率隨氧化程度在很大一段區(qū)間里變，取錯帶來的讀數(shù)偏差可以到幾十開爾文，比本文第四章那個算例里的離焦偏差高一個量級。這一項的處置靠按材質(zhì)選值與貼高發(fā)射率膠帶做參照。

發(fā)射率的量級可以看一組數(shù)。DL/T 664-2025 附錄 D 給的參考值里，拋光鋁或鋁箔在 100 攝氏度時取 0.09，完全生銹的鐵板在 25 攝氏度時取 0.80，兩者相差近九倍。同一處金屬部件，按拋光面取值與按銹蝕面取值，讀出來的溫度差出幾十開爾文并不稀奇。對焦那一檔的偏差是十幾開爾文，發(fā)射率這一檔能高出一個量級。

對焦排在其次。按第四章的估算，明顯離焦能把 20 K 的溫升壓到個位數(shù)開爾文，偏差在十幾開爾文這一檔。它比發(fā)射率那一檔小，卻比儀器本身大得多。

儀器本身排在末位。GB/T 19870-2018 的 6.1.3 條給允許誤差限，23 攝氏度加減 5 攝氏度的條件下不超過正負(fù) 2 攝氏度或被測溫度的正負(fù)百分之二，取兩者中偏大的一個。這是零點幾到二開爾文的量級。同一份標(biāo)準(zhǔn) 6.1.6 條給測溫一致性，視場內(nèi)不同區(qū)域溫度測量結(jié)果的一致性不超過正負(fù) 2 攝氏度或讀數(shù)的正負(fù)百分之二。

三檔擺開，順序便清楚了：先管發(fā)射率，再管對焦，儀器的那一項是底噪?，F(xiàn)場反過來做的情形并不少，把精力花在挑儀器指標(biāo)上，拍攝時卻不看焦點，等于抓了末一項放過頭兩項。順序別顛倒。

十二、常見誤用六條

其一，把清晰度當(dāng)成只影響觀感的事。它改的是每個像元拿到的輻射量，像元拿到的量變了，讀數(shù)便跟著變。

其二，認(rèn)定離焦一律讓讀數(shù)偏低。偏差方向由背景與目標(biāo)的溫度高低定，背景比目標(biāo)熱時讀數(shù)往上走。

其三，用數(shù)字變焦與超像素去補對焦。兩者都在成像之后做，改觀感不改探測器上已經(jīng)混掉的輻射。

其四，依賴自動對焦不復(fù)核。低對比場景、隔著遮擋物拍、目標(biāo)在畫面里占比過小，三類場合它都會給出錯誤的合焦位置。

其五，遠距離拍小部件不核算占像元數(shù)。三乘三個像元的門檻說的是合焦?fàn)顟B(tài)，離焦之后有效像元數(shù)往下掉，門檻在畫面上看不出來。

其六，把遮擋與入鏡陽光造成的偏差算到對焦頭上。三者都表現(xiàn)為讀數(shù)偏離，成因不同，處置辦法也不同。

十三、裝備落點：陽明把對焦做在了前面

陽明是北京康高特（KGT）自研的紅外熱像儀，探測器分辨率 640 乘 480，鏡頭有 6 度、12 度、24 度、48 度多支可選，對焦方式寫的是全自動紅外對焦系統(tǒng)，另支持 4 倍超像素與自動生成巡檢任務(wù)包。

對焦這一環(huán)上，全自動紅外對焦系統(tǒng)把第八章那三類失效情形的發(fā)生概率壓下去不少，它替作業(yè)人員完成了找焦面的動作。壓下去不等于清零，低對比的發(fā)熱面、隔著觀察窗拍攝、目標(biāo)在畫面里只占一小塊，這三類場合仍然要切手動復(fù)核一次。復(fù)核的判據(jù)用第九章那四招，看邊緣過渡、微調(diào)看讀數(shù)、換位置復(fù)測、反推算像元數(shù)。

分辨率這一端，640 乘 480 的意義要放在像元數(shù)上看。同一支鏡頭下，像元數(shù)越多單個像元的張角越小，同樣尺寸的目標(biāo)占到的像元數(shù)越多，離焦的容忍度隨之變寬。這也是大面陣機型在小接頭這一類目標(biāo)上更容易測穩(wěn)的原因。

超像素這一項要說清楚。4 倍超像素通過多幀之間的亞像元位移重建出更細(xì)的圖像，畫面看著更清楚，判讀形狀更容易。它工作在成像之后，改變的是圖像的呈現(xiàn)，不改變探測器上已經(jīng)發(fā)生的輻射混和。對焦不到位時開超像素，得到的是一幅清楚的模糊圖，讀數(shù)不會因此變準(zhǔn)。算法在后頭。

表4 陽明在清晰度相關(guān)環(huán)節(jié)上的落點

結(jié)語：先看清，再讀數(shù)

紅外測溫的誤差來源可以排成一列，發(fā)射率那一檔偏大，對焦其次，儀器本身是底噪。對焦這一檔的位置有點尷尬，它既不是難懂的原理，也不是復(fù)雜的器件，只是一次按下快門之前的動作，可它帶來的偏差有十幾開爾文，比儀器自身的允許誤差限高出好幾倍。GB/T 19870-2018 給空間分辨力下定義時把像質(zhì)寫了進去，瞬時視場的近似算式里卻沒有這一項，這一處空缺正是每一次拍攝都要自己填上的那一份?？辞辶嗽僮x，那一列誤差里便少掉一項不必有的。

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