13 августа 2021
Начнем с небольшой предыстории. Наши глаза видят отраженный свет, камеры дневного света, приборы ночного видения и человеческий глаз работают по одному и тому же принципу: видимый свет попадает на что-то и отражается от него, после чего глаз/детектор или датчик принимают его и превращает в изображение. Независимо от того, глазное яблоко это или камера, эти детекторы должны получать достаточно света, иначе они не смогут сформировать изображение. Очевидно, что ночью солнечный свет не отражается от чего-либо, поэтому датчики ограничены светом звезд, лунным светом и искусственным освещением. Если его недостаточно, датчик не сможет сформировать четкое изображение.
Тепловизоры - это совсем другая технология. Хотя мы называем их "камерами", на самом деле это датчики. Камеры FLIR делают снимки из тепла, а не из видимого света. Тепло (так называемая инфракрасная, или тепловая энергия) и свет - обе части электромагнитного спектра, но камера, способная обнаружить видимый свет, не увидит тепловую энергию, и наоборот. Однако тепловизоры обнаруживают не только тепло; они определяют крошечные различия в температуре - с точностью до 0,01°C - и отображают их в виде оттенков серого или разных цветов. Расскажем об этом немного подробнее. Все, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни, излучает тепловую энергию, даже лед.
Чем горячее что-то, тем больше тепловой энергии оно излучает. Эта излучаемая тепловая энергия называется "тепловым признаком". Когда два объекта рядом друг с другом имеют даже едва заметные различия в тепловых характеристиках, они хорошо видны в камере FLIR независимо от условий освещения. Тепловая энергия исходит из различных источников, в зависимости от того, что вы наблюдаете в данный момент. Некоторые вещи - например, теплокровные животные (включая людей), двигатели и машины - создают своё тепло биологическим или механическим путём.
Другие объекты - земля, камни, вода, растительность - поглощают солнечное тепло днем и излучают его ночью. Поскольку различные материалы поглощают и излучают тепловую энергию с разной скоростью, площадь, которая кажется нам однородной по температуре, на самом деле представляет собой мозаику тонко различающихся температур. Именно поэтому бревно, пролежавшее в воде несколько дней подряд, будет иметь температуру, отличную от температуры воды, и таким образом будет видимым для тепловизора. Тепловизоры FLIR обнаруживают эти температурные различия и преобразуют их в детальное изображение.
Зеленоватая картинка знакомая нам по фильмам и телепередачам, создается с помощью приборов ночного видения (ПНВ) или других устройств, использующих ту же технологию. Приборы ночного видения улавливают небольшое количество видимого света, сильно увеличивают его и выводят на дисплей. Камеры, изготовленные по технологии ПНВ, имеют те же ограничения, что и человеческий глаз: если видимого света недостаточно, они не могут видеть хорошо. Качество изображения, получаемого с помощью отраженного света, ограничивается количеством и силой отраженного света. ПНВ и другие камеры для съемки в условиях низкой освещенности не очень полезны в сумерках, когда света слишком много для их эффективной работы, но недостаточно для того, чтобы видеть невооруженным глазом. В свою очередь, на тепловизоры не влияет видимый свет, поэтому они могут давать четкие изображения, даже если вы смотрите на заходящее солнце.
Более того, вы можете направить на тепловизор прожектор, и все равно получите отличное изображение. Камеры с ИК-подсветкой Камеры генерируют свой собственный отраженный свет, проецируя луч энергии ближнего инфракрасного диапазона, который может быть виден камере, когда он отражается от объекта. Это работает до определенного момента, но такие камеры все еще основываются на принципе отраженного света для получения изображения, поэтому они имеют те же ограничения, что и любая другая камера ночного видения, зависящая от энергии отраженного света - малый радиус действия и плохая контрастность.
Все эти камеры видимого света - камеры дневного света, ПНВ и камеры с ик подсветкой - работают по принципу обнаружения отраженной световой энергии. Но количество отраженного света, которое они получают, - не единственный фактор, определяющий, сможете ли вы видеть с помощью этих камер: контрастность изображения тоже имеет значение. Если вы смотрите на что-то контрастное по сравнению с окружающей средой, у вас будет больше шансов увидеть это с помощью камеры видимого света. Если же контрастность изображения низкая, вы не сможете его хорошо разглядеть, независимо от того, насколько ярко светит солнце. Белый объект, видимый на темном фоне, обладает большим контрастом. Однако более темный объект на темном фоне этим камерам будет трудно различить. Это характеризуется плохим контрастом. Ночью, когда отсутствие видимого света естественным образом снижает контрастность изображения, производительность камер видимого света страдает еще больше.
Тепловизоры могут видеть их хорошо, потому что они не просто создают изображения из тепла; они создают изображения из мельчайших различий в тепле между объектами. Приборы ночного видения имеют те же недостатки, что и телевизионные камеры дневного и слабого света: им нужно достаточно света и достаточно контраста для создания пригодных для использования изображений. Тепловизоры, напротив, хорошо видят и днем, и ночью, создавая при этом свой собственный контраст. Без сомнения, тепловизионные камеры - лучший вариант круглосуточной съёмки.
Тепловизионные камеры
Тепловизоры - это совсем другая технология. Хотя мы называем их "камерами", на самом деле это датчики. Камеры FLIR делают снимки из тепла, а не из видимого света. Тепло (так называемая инфракрасная, или тепловая энергия) и свет - обе части электромагнитного спектра, но камера, способная обнаружить видимый свет, не увидит тепловую энергию, и наоборот. Однако тепловизоры обнаруживают не только тепло; они определяют крошечные различия в температуре - с точностью до 0,01°C - и отображают их в виде оттенков серого или разных цветов. Расскажем об этом немного подробнее. Все, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни, излучает тепловую энергию, даже лед.
Чем горячее что-то, тем больше тепловой энергии оно излучает. Эта излучаемая тепловая энергия называется "тепловым признаком". Когда два объекта рядом друг с другом имеют даже едва заметные различия в тепловых характеристиках, они хорошо видны в камере FLIR независимо от условий освещения. Тепловая энергия исходит из различных источников, в зависимости от того, что вы наблюдаете в данный момент. Некоторые вещи - например, теплокровные животные (включая людей), двигатели и машины - создают своё тепло биологическим или механическим путём.
Другие объекты - земля, камни, вода, растительность - поглощают солнечное тепло днем и излучают его ночью. Поскольку различные материалы поглощают и излучают тепловую энергию с разной скоростью, площадь, которая кажется нам однородной по температуре, на самом деле представляет собой мозаику тонко различающихся температур. Именно поэтому бревно, пролежавшее в воде несколько дней подряд, будет иметь температуру, отличную от температуры воды, и таким образом будет видимым для тепловизора. Тепловизоры FLIR обнаруживают эти температурные различия и преобразуют их в детальное изображение.
Приборы ночного видения
Зеленоватая картинка знакомая нам по фильмам и телепередачам, создается с помощью приборов ночного видения (ПНВ) или других устройств, использующих ту же технологию. Приборы ночного видения улавливают небольшое количество видимого света, сильно увеличивают его и выводят на дисплей. Камеры, изготовленные по технологии ПНВ, имеют те же ограничения, что и человеческий глаз: если видимого света недостаточно, они не могут видеть хорошо. Качество изображения, получаемого с помощью отраженного света, ограничивается количеством и силой отраженного света. ПНВ и другие камеры для съемки в условиях низкой освещенности не очень полезны в сумерках, когда света слишком много для их эффективной работы, но недостаточно для того, чтобы видеть невооруженным глазом. В свою очередь, на тепловизоры не влияет видимый свет, поэтому они могут давать четкие изображения, даже если вы смотрите на заходящее солнце.
Более того, вы можете направить на тепловизор прожектор, и все равно получите отличное изображение. Камеры с ИК-подсветкой Камеры генерируют свой собственный отраженный свет, проецируя луч энергии ближнего инфракрасного диапазона, который может быть виден камере, когда он отражается от объекта. Это работает до определенного момента, но такие камеры все еще основываются на принципе отраженного света для получения изображения, поэтому они имеют те же ограничения, что и любая другая камера ночного видения, зависящая от энергии отраженного света - малый радиус действия и плохая контрастность.
Контраст
Все эти камеры видимого света - камеры дневного света, ПНВ и камеры с ик подсветкой - работают по принципу обнаружения отраженной световой энергии. Но количество отраженного света, которое они получают, - не единственный фактор, определяющий, сможете ли вы видеть с помощью этих камер: контрастность изображения тоже имеет значение. Если вы смотрите на что-то контрастное по сравнению с окружающей средой, у вас будет больше шансов увидеть это с помощью камеры видимого света. Если же контрастность изображения низкая, вы не сможете его хорошо разглядеть, независимо от того, насколько ярко светит солнце. Белый объект, видимый на темном фоне, обладает большим контрастом. Однако более темный объект на темном фоне этим камерам будет трудно различить. Это характеризуется плохим контрастом. Ночью, когда отсутствие видимого света естественным образом снижает контрастность изображения, производительность камер видимого света страдает еще больше.
Тепловизоры лишены всех этих недостатков.
Во-первых, они не имеют ничего общего с отраженной световой энергией: они видят тепло. Все, что вы видите в обычной повседневной жизни, имеет тепловую подпись. Вот почему у вас гораздо больше шансов увидеть что-то ночью с помощью тепловизора, чем с помощью камеры видимого света, даже камеры ночного видения. На самом деле, многие объекты, которые вы можете обнаружить, например, люди, генерируют свой собственный контраст, потому что они выделяют тепло.Тепловизоры могут видеть их хорошо, потому что они не просто создают изображения из тепла; они создают изображения из мельчайших различий в тепле между объектами. Приборы ночного видения имеют те же недостатки, что и телевизионные камеры дневного и слабого света: им нужно достаточно света и достаточно контраста для создания пригодных для использования изображений. Тепловизоры, напротив, хорошо видят и днем, и ночью, создавая при этом свой собственный контраст. Без сомнения, тепловизионные камеры - лучший вариант круглосуточной съёмки.