Видеть — значит верить, однако врожденные ограничения человеческого глаза не позволяют нам видеть за пределами узкого диапазона видимого света. Инфракрасная энергия — это электромагнитное излучение, испускаемое солнцем, а также каждым объектом и живым существом на земле, и то, что люди могут видеть только с помощью тепловизионной камеры (TIC). Инфракрасное излучение находится сразу за пределами длин волн видимого света, около 750 нм (нанометров), и является частью диапазона более длинных частот; наряду с терагерцами, микроволнами и радиоволнами.
Как это работает
Каждая термографическая камера работает путем измерения количества инфракрасной энергии, излучаемой, передаваемой и отражаемой объектом. Использование крошечных датчиков оксида ванадия, известных как микроболометры, позволяет тепловизионному обследованию работать портативно и не полагаться на стационарное криогенное охлаждение для правильной работы. Камера измеряет температуру поверхности тепла, выделяемого объектом, и проецирует его в виде изображения на экран, называемого термограммой. Хотя эта функция позволяет идентифицировать холодные или горячие точки под поверхностью, она, как обычно ошибочно полагают, не дает пользователям рентгеновского зрения или способности буквально видеть сквозь стену. Черные тела имеют базовую излучательную способность, равную 1, и обеспечивают шаблон, по которому измеряются другие степени излучения. Затем используется алгоритмическая функция для учета и факторизации множества источников инфракрасной энергии, окружающих объект, и построения изображения, которое затем отображается на жидкокристаллическом экране.
Объектив камеры
В отличие от своих собратьев — оптических камер, тепловизоры не полагаются на фокусирующие линзы, состоящие из стекла, поскольку оно блокирует длинноволновый инфракрасный свет. До недавнего времени ИК-камеры исторически полагались на объективы, изготовленные из специализированных материалов, таких как германий или сапфировые кристаллы, которые являются хрупкими и дорогостоящими в производстве. Халькогенидное стекло — это новый и более дешевый материал, который позволяет снизить затраты на вывод тепловизионных камер на рынок и в руки заказчика. Этот материал идеально подходит для изготовления линз, так как он позволяет пропускать через свою поверхность широкий диапазон электромагнитных частот. Прямоугольные светочувствительные пиксели в фокусной точке объектива, называемые матрицами фокальной плоскости (FPA), помогают получать и фокусировать инфракрасную энергию в направлении микроболометра.
Дисплей
Изображения, как правило, либо монохроматичны, либо отображают ложную цветовую гамму, чтобы сделать заметными любые отклонения в температуре. Камера выделяет каждый отдельный пиксель на дисплее с разрешением 76 800 пикселей для отображения температуры. После его вычисления пикселям присваиваются цвета, которые формируют результирующее изображение на экране. Более темные оттенки синего, фиолетового и зеленого обычно используются в тепловой цветовой гамме для обозначения более низких температур, в то время как более яркие цвета (желтый, оранжевый, красный) часто указывают на присутствие тепла. Инфракрасные устройства предоставляют множество уникальных фильтров для обеспечения гибкости пользователей и более широкую платформу визуализации для определения перепадов температур.
Различия между приборами ночного видения (NVD)
Хотя и прицелы ночного видения, и тепловизоры часто подпадают под общий термин “NVDS”, они работают совершенно по-разному. В традиционных прицелах ночного видения используется вакуумная трубка (она же усилитель изображения), которая усиливает низкий уровень окружающего освещения для создания различимых изображений и отображает их в различных оттенках зеленого. Широко используемые в военных и правоохранительных кругах, они являются бесценными помощниками для наблюдения и идентификации подозреваемых. Однако получение четких изображений в значительной степени зависит от наличия существующего окружающего света. Просмотр через прицел ночного видения в абсолютно темной комнате практически не даст ясности. Тепловизионные камеры, напротив, не требуют освещения для работы и могут сканировать в полной темноте, а также в дыму, тумане и дымке. В то время как NVD обеспечивают более “реалистичные” и контурные изображения, их использование за пределами военного комплекса остается нечастым. С постоянно растущим количеством приложений тепловизионные камеры используют свои красочные, драматические контрасты для освещения объектов и фигур на расстоянии и выделения областей, требующих внимания, в множестве настроек.