В чем разница между тепловизорами и приборами ночного видения?

Давайте начнем с небольшого предисловия. Наши глаза видят свет, который отражается от других объектов. Камеры дневного света, приборы ночного видения и человеческий глаз работают по одному и тому же основному принципу: свет попадает на объект, отражается от него, а затем детектор принимает его и превращает в изображение.

Будь то глазное яблоко или камера, эти "детекторы" должны получать достаточное количество света, иначе они не смогут сделать изображение и вы как следствие ничего не увидите. Очевидно, что ночью нет солнечного света, поэтому данные приборы ограничены светом звездного, лунного или искусственного света. Если света будет недостаточно, то вы ничего не увидите.

Тепловизионные камеры

Многие люди называют тепловизоры «камерами» или «тепловизионными камерами», но в действительно это сенсоры. Чтобы понять как они работают, первое, что вам нужно сделать, это забыть все, что вы думали и знали о том как работают обычные камеры.

Тепловизоры FLIR делают снимки исходящего от объекта тепла, а не видимого света. Тепло (также называемое инфракрасной или тепловой энергией) и свет являются частями электромагнитного спектра, но обычная камера, которая может обнаруживать видимый свет, не будет видеть тепловую энергию, и наоборот.

Тепловые камеры обнаруживают больше, чем просто тепло; они обнаруживают даже самые мельчайшие различия в температуре в 0,01 °C и отображают эти различия на снимке различными цветами. Для некоторых людей эта идея может оказаться сложновата, поэтому ниже мы постараемся объяснить ее более детально.

                            (летучие мыши снятые ночью на тепловизор FLIR)

Все объекты с которыми мы сталкиваемся в нашей повседневной жизни, выделяют тепловую энергию, даже лед. Чем горячее объект, тем больше тепловой энергии он излучает. Эта излучаемая тепловая энергия называется «тепловой характеристикой». Когда два соседних объекта имеют даже слегка различающиеся тепловые сигнатуры, они довольно отчетливо проявляются на тепловизорах FLIR независимо от условий освещения.

Тепловая энергия поступает из комбинации источников, в зависимости от того, что вы просматриваете в данный момент. Некоторые вещи - например, теплокровные животные (включая людей!), двигатели и машины - создают свое собственное тепло, биологически или механически. Другие вещи - земля, камни, буи, растительность - поглощают тепло солнца в течение дня и излучают его ночью.

Поскольку разные материалы поглощают и излучают тепловую энергию с разной скоростью, область, которую мы считаем одной температурой, на самом деле представляет собой мозаику слегка разных температур. Вот почему бревно, которое было в воде несколько дней подряд, будет иметь температуру, отличную от воды, и, следовательно, будет видно тепловизору. Тепловизоры FLIR обнаруживают эти перепады температур и показывают их в виде изображения.

Хотя все это может показаться довольно сложным, реальность такова, что современные тепловизоры чрезвычайно просты в использовании. Их изображения ясны и просты для понимания, а для использования прибора не нужны специальные навыки. Если вы можете смотреть телевизор, то сможете использовать тепловизор FLIR :)

Приборы ночного видения

Те зеленоватые картинки, которые мы видим в фильмах и на телевидении, получены с помощью приборов ночного видения (ПНВ) или других устройств, использующих те же технологии. ПНВ  поглощают небольшое количество видимого света, увеличивают его интенсивность и проецируют полученную картинку на дисплей или в окуляр.

                                  (снимок сделанный с помощью ПНВ)

Камеры, которые находятся в ПНВ, имеют те же ограничения, что и невооруженный человеческий глаз: если не хватает видимого света, они не смогут дать хорошую картинку. Качество изображения зависит от количества и силы отражаемого света от окружающих объектов.

ПНВ и другие камеры для съемки, не очень полезны в сумеречные часы, когда света слишком много для эффективной работы ПНВ, но недостаточно, чтобы вы могли их увидеть невооруженным глазом. Тепловые камеры не подвержены влиянию видимого света, поэтому они могут дать вам четкие снимки, даже если вы смотрите на заходящее солнце. На самом деле, вы можете нацелить прожектор на тепловизор FLIR и при этом получить идеальное изображение.

Камеры с инфракрасной подсветкой 

Данные камеры получают изображения с помощью собственного отраженного света, проецируя пучок света, который отражается от объекта и фиксируется камерой в виде изображения. Минус данных устройств в том, что такие камеры по-прежнему полагаются на отраженный свет для создания изображения, поэтому у них есть те же ограничения, что и у любой другой камеры ночного видения, которая зависит от энергии отраженного света  и как следствие те же недостатки: короткая дистанция и плохая контрастность.

Контрастность

Все эти камеры видимого света - обычные камеры дневного света, ПНВ и камеры с инфракрасной подсветкой - работают  по принципу обнаружения энергии отраженного света. Но количество отраженного света не единственный фактор, который определяет сможете ли вы что-то видеть с помощью этих камер. Не менее важным фактором является  контрастность изображения.

Если вы смотрите на какой-то объект, который имеет более выраженный контраст по сравнению с другими объектами окружающей среды, то вы легко сможете запечатлеть этот объект с помощью обычной камеры видимого света. Если у данного объекта нет хорошего контраста, вы не увидите его хорошо, независимо от того, насколько ярко светит солнце. Белый объект, видимый на темном фоне, имеет хорошую контрастность. Тем не менее, более темный объект будет трудно увидеть на этих камерах на темном фоне. Это называется плохой контраст. Ночью, когда отсутствие видимого света естественным образом снижает контрастность изображения, производительность обычной камеры сильно уменьшается.

Тепловизоры не имеют ни одного из этих недостатков. Во-первых, они не имеют ничего общего с энергией отраженного света: они видят тепло. Все, что вы видите в обычной повседневной жизни, имеет тепловую характеристику. Вот почему у вас гораздо больше шансов увидеть что-то ночью с тепловизором, чем с камерой видимого света или даже с камерой ночного видения.

На самом деле, многие объекты, которые вы можете искать, например люди, генерируют свой собственный контраст, потому что они генерируют свое собственное тепло. Тепловизоры хорошо видят их, потому что они не просто делают тепловые снимки; они делают снимки из незначительных различий в тепле между объектами.

Устройства ночного видения имеют те же недостатки, что и обычные камеры дневного и слабого освещения: им нужно достаточно света и достаточной контрастности для создания хорошей картинки. Тепловизоры, с другой стороны, могут видеть  и днем и ночью, создавая при этом свой собственный контраст. Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что тепловизионная камера - это без сомнения лучший вариант для как для дневной так и для ночной съемки.