Руководитель группы технической поддержки Дмитрий Антоненко.

Есть ли отличия между ИК-камерой и тепловидением?

Одной из главных задач видеонаблюдения является защита периметра. Чтобы решать качественно эту задачу в темное время суток, применяются ИК-камера, а в последнее время и тепловизоры, которые можно считать одними из лучших приборов для обнаружения человека.

Тепловизоры дают возможность получить изображение объекта по его инфракрасному (тепловому) излучению. Эти приборы все чаще применяются в системах безопасности. Такое внедрение стало возможным благодаря снижению стоимости на тепловизоры в последнее время.

Правда и вымыслы

Увы, но обширное применение спецтехники в последние годы сопровождается многочисленными рекламными мифами и невыполнимыми обещаниями. На протяжении длительного времени в теленаблюдении применяются камеры с определенной чувствительностью в инфракрасном диапазоне (при длине волны до 1 микрометра). Сейчас эти устройства дополнены ИК-осветителями и называются, как правило, ИК-камерами. В прессе иногда можно встретить популистские заявления, что такие камеры используют излучение самих охраняемых объектов и способны функционировать в полной темноте и на любом расстоянии. А также что такие ИК-камеры, аналогично тепловизорам, качественно работают даже в условиях тумана, дымки, дождя. Хотя в подобных условиях возможно более-менее успешное применение только тепловизоров диапазона длинных волн: 8-14 мкм.

Еще совсем недавно тепловизоры обычно использовались в качестве научного и технологического устройства для распознавания нагретых деталей оборудования, потерь тепла в строительстве, при биологических, геологических исследованиях, в медицине. На фото 1 и 2 приведены примеры нагретого неисправного электрического устройства и выявление утечек тепла в жилом доме.

Конечно, такой мощный прибор сразу же привлек внимание силовых структур. Ведь он эффективен при распознавании замаскированных солдат и нагретой военной техники. На фото 3 представлены два кадра одного объекта, сделанные с помощью видеокамеры и тепловизора.

При выявлении важна сама картинка, градация температур не имеет особого значения. Большинство тепловизоров измерительного типа способны предоставить цветное изображение, точнее, раскрашенное. То есть в таком изображении каждый цвет условен – ему соответствует определенная температура.

В тепловидении применяется 2 спектральных диапазона: от 3,5 до 5,5 мкм и от 7,5 до 12 мкм. Это связано с наличием в земной атмосфере «окон прозрачности», где выборочное поглощение ИК-излучения углекислым газом и парами воды минимально. А в первом диапазоне – еще и метаном, который есть в атмосфере.

Диапазон длинных волн

Тепловизоры, функционирующие с излучением длинных волн, - LIWR (от 8 до 14 мкм), больше всего приспособлены для контроля объектов, температура которых максимально близка к температуре окружающей среды. Высокая чувствительность этих устройств и качественное отображение фактической температуры вызваны расположением в данном диапазоне максимумов излучательной способности объектов, температура которых составляет от о до 100° С (что соответствует 10,6-7,8 мкм).

Диапазон средних волн

Тепловизоры среднего диапазона волн – MWIR (от 3 до 5 мкм) хорошо распознают излучение объектов, имеющих температуру 300-960°С (к примеру, разогретая деталь на электрическом щите или слиток металла). Рабочий спектр широкий, и даже человека (с его 36,6°С ) такой тепловизор немного распознает! Для данного типа устройств характерна невысокая чувствительность, они функционируют не на максимальных значениях спектральной плотности. MWIR распознают объекты с нормальной температурой хуже, ведь такие объекты обладают небольшой излучательной способность в диапазоне 3-5 микрометра, а значит приборам не хватает чувствительности.

По сравнению с видеокамерами, тепловизоры обладают худшим разрешением, поскольку разрешение тепловизорных сенсоров меньше (обычно 160×120 и 320×240, в более дорогих моделях - 640×512). Также играют роль дифракционные ограничения, вызванные значительной длиной волн. В роли приемников излучения в тепловизорах применяются материалы из индия, антимонида индия, арсенида галлия, теллурида ртути и кадмия. В последнем случае тепловизоры будут иметь высокую чувствительность в диапазоне от 8 до 14 мкм, однако им требуется довольно значительное охлаждение до температуры жидкого азота – 70° К (или -180…-120° С). Недорогие и не требующие охлаждения микробиологические матрицы сейчас успешно заменяют пироэлектрические приемники и дают возможность создавать тепловизоры с чувствительностью до 0,1К за относительно небольшие деньги.

Читайте продолжение публикации в статье «Что лучше ИК-камеры или тепловизоры?»

Руководитель группы технической поддержки Дмитрий Антоненко.