тепловизор на какое расстояние берет

На какое расстояние может «увидеть» тепловизор?

Статья является частью публикации «Всё о тепловидении»

Это один из первых вопросов потенциальных клиентов. Вопрос вполне логичен, но дать однозначный ответ на него вряд ли получится. К примеру, каждый тепловизор «видит» Солнце на расстоянии около 150 млн. км от Земли. Но значит ли это, что тепловизор сможет выявить потенциально опасный объект на аналогичном расстоянии от охраняемой территории. Вряд ли…

Тепловидение представляет собой технологию, которая позволяет распознавать людей и предметы в абсолютной темноте и сложных погодных условиях. Характерным примером может служить охрана государственных границ, где основная масса инциндентов происходят именно ночью.

Допустим, что сторожевые вышки находятся на расстоянии 5 км одна от другой. Тогда для качественного обнаружения нарушителей границы установленное на вышках оборудование видеонаблюдения должно просматривать территорию на расстояние более, чем 2,5 км. Очень важный момент – определение максимального расстояния, на котором работает ваш прибор. Максимальную дистанцию распознавания цели принято называть радиусом действия прибора. Для качественного расчета радиуса требуется сложное моделирование. Основными факторами при таких вычислениях будут: тип, размеры объектива и камеры; характер и габариты обнаруживаемых объектов; минимальное разрешение, необходимое для распознавания цели.

«Разглядеть»

Чтобы конкретизировать понятие «разглядывание» объекта, существуют некие «критерии Джонсона», которые изначально разрабатывались для военных целей, но в итоге стали пригодными для любых объектов. Из приведенного ниже перечня определите ту схему, которая будет применяться операторами вашей охранной системы наблюдения.

Для определения наличия объекта в поле зрения, самый меньший из его габаритов на операторском экране должен составлять минимум 1,5 пикселя.

Распознать конкретный объект – это значит классифицировать его по определенному типу. Исходя из имеющегося изображения, оператор должен быстро определить, что именно попало в поле зрения: человек, авто или животное. Считается, что для этого критический размер объекта должен составлять минимум 6 пикселов.

Данный термин широко распространен в военной сфере. Им пользуются при определении принадлежности объекта: свой или вражеский. Для идентификации цели, ее размер должен состоять минимум из 12 пикселей. Такой критерий предоставляет 50%-ю вероятность принятия оператором правильного решения, исходя из полученного изображения на экране.

Рассмотрим пример. «Размеры» взрослого человека составляют примерно 1,8×0,5 м. Со слов операторов охранных комплексов, «критические габариты» человека составляют 0,75 м. А теперь давайте представим такую тепловизионную систему, которая бы располагала достаточным разрешением, чтобы изобразить объект размером 0,75 м, удаленный на расстояние 1 м, с помощью только 6 пикселей. А если изображение объекта будет в достаточной мере контрастировать с фоном, такая система с высокой вероятностью распознает объект на расстоянии до 1 м. Компания «FLIR Systems» для оценки радиуса действия тепловизионных камер определяет, на каком расстоянии устройство способно обнаружить человека при достаточной тепловой контрастности.

Камеры FLIR могут выявить человеческую активность на расстоянии до нескольких километров, в зависимости от габаритов объекта. И, конечно же, чем больше объект, тем больше расстояние, на котором он может быть обнаружен.

Заместитель директора по развитию Андреев Кузьма.

Источник

Как правильно выбрать тепловизор для охоты

Тепловизор — устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. Распределение температуры отображается на дисплее как цветная картинка, где разным температурам соответствуют разные цвета. Именно это свойство тепловизора позволило использовать его на охоте.

За последние несколько лет из громоздких, неуклюжих и тяжелых приборов тепловизоры превратились в обычные, на первый взгляд, прицелы и монокуляры. При этом с технической точки зрения они совершили настоящий прыжок вперед, и сегодня порог чувствительности 0,05° уже не является фантастикой.

Чтобы правильно выбрать тепловизор, нужно для начала разобраться в его основных характеристиках. И первая из них — разрешение матрицы. Сегодня на рынке присутствует два вида приборов — с матрицами 640х480 и 384х288.

Понятно, что чем больше количество пикселей и чем выше разрешение и детализация изображения, тем четче картинка и тем легче разглядеть объект. Косвенно эта характеристика влияет на дальность работы прицела или монокуляра. Вторая важная характеристика тепловизора — размер объектива. От него зависит светосила прибора, кратность и, как следствие, угол зрения.

Чем больше объектив, тем большее в нем увеличение, а следовательно, и дистанция, на которой различима цель. Но с другой стороны, при использовании прибора на небольшом расстоянии большое увеличение неудобно, с ним трудно быстро отыскать цель из-за малого угла обзора. Например, объектив диаметром 40 мм с увеличением 1,5–2,0 крата имеет широкий угол зрения и удобен для стрельбы на дистанции 100–200 метров.

Третья важная характеристика — это частота кадров. Ранние модели наблюдательных тепловизоров имели небольшую частоту кадров в районе 8–9 герц, современные поколения приборов имеют частоту 30 и 50 герц. Надо отметить, что для комфортного восприятия глазом достаточно частоты 25 кадров в секунду.

Визуально для низкочастотных приборов при быстром движении объекта наблюдения за ним виден шлейф. По сути, прибор начинает отражать не реально расположенный объект, а с задержкой во времени. Кроме того, картинка становится размазанной. Этот эффект почти незаметен при медленном движении и не так важен для наблюдательной оптики. Но не для прицелов. При высокой частоте кадров такой эффект полностью пропадает, и любой быстро-движущийся объект виден четко и контрастно.

Из интересных особенностей тепловизоров можно отметить, что они отлично видят в тумане, и дым им не препятствие для обнаружения источников тепла. Есть у них еще одна изюминка: теплые предметы, которые невозможно разглядеть на фоне листвы или кустов из-за их низкой контрастности, в тепловизор видны очень хорошо. Тут мы подходим еще к двум важным характеристикам — обнаружению и распознаванию объектов.

При обнаружении теплых (в нашем случае — живых) объектов тепловизоры не имеют конкурентов, они просто на голову выше любых других приборов, включая ночные прицелы третьего поколения. Но по распознаванию тепловизоры, к сожалению, заметно проигрывают другим оптическим прицелам. Конечно, если объект, например кабан, имеет характерный профиль и стои́т так, что этот профиль виден, проблем нет.

Но он может стоять и под углом, может идти по высокой траве или лежать, и в этих случаях узнать, что за зверь виден в прибор, непросто. Кроме этого, глядя в тепловизор, трудно определить расстояние до цели, и спящий кабан, и спящий заяц весьма похожи, просто расстояние до них разное. Кустарник, трава могут стать непреодолимой стеной для ночника, особенно если для наблюдения используется подсветка, но для тепловизора это не преграда.

Все вышеназванные характеристики важно учитывать при выборе наблюдательного прибора или прицела. Вообще перед покупкой тепловизора крайне необходимо понимать, для каких целей и в каких условиях он будет использоваться, и исходя из этого, выбирать конкретную модель.

Для охоты нам интересны лишь два типа тепловизоров: приборы для наблюдения и прицелы. Понятно, что использовать наблюдательный прибор в качестве прицела не получится, а вот наоборот вполне возможно. И с минимизацией размеров это становится вполне актуально.

Уже сегодня на рынке есть приборы, которые по своим габаритам похожи на небольшие монокуляры, и, если их установить на быстросъемный кронштейн, они способны быть универсальным тепловизором.

Для охоты нам интересны лишь два типа тепловизоров: приборы для наблюдения и прицелы. Понятно, что использовать наблюдательный прибор в качестве прицела не получится, а вот наоборот вполне возможно.

Отдельная интересная тема — установка тепловизора перед оптическим прицелом. Такой тип прибора позволяет сэкономить на системе ввода поправок, на прицельной сетке да и вообще на всем механизме прицела. Его не нужно пристреливать, поскольку используется уже установленный на оружии дневной оптический прицел. Это направление весьма перспективно, поскольку позволяет удешевить сами приборы. Сегодня борьба за цену — одна из главных забот производителя тепловизоров.

Когда речь заходит о тепловизорах, часто упоминают охлаждаемые и неохлаждаемые матрицы. Но цены этих приборов настолько различны, что вопрос становится неактуальным. Легкие приборы могут быть только на неохлаждаемых матрицах, поэтому обсуждать достоинства и недостатки тех и других в этой статье смысла нет.

Отдельно хочется заметить, что в последнее время получили распространение прицелы с пластиковым корпусом. Трудно сказать, хорошо это или плохо, время покажет. Интересным направлением в развитии приборов видится дополнение тепловизора различными функциями, такими как дальномер, возможность связи с различными устройствами, записи видео. Почти все современные приборы имеют видеовыход, что позволяет записывать всю видимую информацию.

Хотелось бы отметить и такое свойство тепловизора, как невозможность увидеть что-либо через стекло. Дело в том, что стекла домов, автомобилей совершенно непрозрачны для теплового излучения, при этом отражение в стекле теплых предметов видно хорошо. Единственное исключение — когда источник тепла непосредственно направлен на стекло.

Например, дыхание человека согревает стекло, и тогда будет видно теплое пятно на стекле. Именно поэтому объектив тепловизора делается не из стекла, а из редкоземельного элемента — германия. Этот материал по виду очень похож на стекло, но пропускает тепловое излучение. Он весьма дорог, чем объясняется существенная разница цены тепловизоров с разными по размеру объективами.

Выбирая прибор, особенно если он будет использоваться на ночной охоте, имейте в виду, что некоторые из них издают при включении слабый звук. При покупке в магазине вы его вряд ли услышите, но зверь в лесу, особенно чуткий кабан, непременно. Еще надо сказать, что тепловизору не нужна подсветка, которая так же демаскирует охотника.

Из всего сказанного, как мне кажется, можно сделать следующие выводы. Тепловизор сильно расширяет возможности современного охотника. По сути, он дает возможность увидеть невидимое — тепловое излучение. Поскольку охота проводится на теплокровных животных и их температура всегда заведомо выше окружающей среды, тепловизор позволяет выделять их из «неживого» окружающего мира.

Он отфильтровывает для охотника объекты охоты и выдает их в удобном формате. Это как поисковая строка в браузере, которая отвечает на запрос «Покажи животных»: раз — и все отброшено, и вы видите только теплые объекты. Конечно, пользоваться таким преимуществом нужно разумно и с уважением к объектам охоты.

Источник

Дальность действия тепловизора

Дальность действия тепловизора!?

Это чуть ли не первый вопрос, который встаёт при обсуждении выбора тепловизора для какой-либо задачи видеонаблюдения. И ответ на этот вопрос может быть очень простым, очень сложным или таким, каким необходимо. Ответ зависит от того, что имеется в виду под «дальностью действия» и что реально необходимо от тепловизора.

В статье ниже приводятся теоретические аспекты вопроса определения дальности действия тепловизора.

Тепловидение – метод, который позволяет обнаруживать людей и объекты в полной темноте и различных погодных условиях. Типичное применение тепловидения – охрана границ, где основная угроза безопасности, как правило, возникает ночью. Наблюдательные вышки, расположенные с интервалом 4 км или более, должны обеспечивать обнаружение опасных объектов на расстоянии до 2 км или более для полного перекрытия границы. Знание того, как далеко можно видеть с помощью тепловизора и на каком расстоянии можно
обнаружить опасный объект, крайне важно. Расстояние, на котором можно видеть опре-
деленную цель с помощью тепловизора, в инфракрасной технике называют «дальность или радиус действия». Для правильного определения дальности действия тепловизора требуется достаточно сложное моделирование. При этом необходимо учесть множество переменных, включая тип используемого тепловизора и размер его объектива, природу и размер объекта для детектирования, атмосферные условия, а также значение самого понятия «видеть цель».

«Способность видеть» объект. Для определения того, что же означает «видеть цель» могут быть использованы, так называемые, критерии Джонсона. Джон Джонсон – научный сотрудник отдела «Ночного видения и электронных сенсоров», разработал эти критерии, относящиеся к эффективной дальности видения инфракрасных камер. Несмотря на то, что они были разработаны для военных (отсюда и использование термина «цель» по отношению к интересующему объекту), критерии Джонсона широко применяются для сравнительной оценки возможностей тепловизоров по дальности действия. В соответствии с этими критериями сравнение необходимо проводить по степени «видения» цели:

По результатам статистического анализа эмпирических данных наблюдателей и данных, полученных из термограмм «критический размер» этого «объекта» 0,75 м. Рассмотрим систему с инфракрасной камерой, имеющую достаточное разрешение для того, чтобы 6 пикселей на изображении соответствовали критическому размеру цели 0,75 м при дальности 1000 м. Кроме того, предположим, что детектор камеры принимает достаточный температурный контраст между целью и фоном, т.е. разность температуры тела человека и холодного ландшафта в ночное время. В этом случае система имеет приемлемую вероятность распознавания при дальности 1000 м. Данные компании FLIR Systems, указывающие расстояние, на котором тепловизор может обнаружить крупную цель в условиях достаточного температурного контраста, могут помочь при ответе на вопрос «Как далеко Вы можете видеть с помощью тепловизора».

В зависимости от размера объектива тепловизионная система может обнаруживать активную деятельность человека на расстоянии нескольких километров. При увеличении размеров детектируемого объекта соответственно максимальная дальность его обнаружения также увеличивается.

Фокусное расстояние.
Критическим параметром, влияющим на дальность действия тепловизоров, является фокусное расстояние объектива. Фокусное расстояние определяет величину мгновенного поля зрения камеры. Это угловое поле зрения отдельного пикселя – наименьший угол разрешения системы, при условии наличия достаточного температурного контраста. Мгновенное поле зрения тогда определяет расстояние, на котором критический размер цели попадет по требуемое число пикселей для обеспечения обнаружения, распознавания и идентификации. Чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше становится мгновенное поле зрения, которое переходит в большее число пикселей, перекрывающих цель при фиксированной дальности. Задачи сверхдальнего наблюдения, например, охрана границ, требуют достаточно маленькую величину мгновенного поля зрения, так как тепловизоры должны обнаруживать объекты размером с человека на расстоянии нескольких километров. При этом также необходимо заметить, что общее поле зрения изменяется обратно пропорционально
с изменением фокусного расстояния – длиннофокусные объективы дают небольшое поле
зрения. Здесь есть некий компромисс: камеры с длиннофокусными объективами используют
для задач обнаружения на больших расстояниях для снижения общего поля зрения. Другими словами, Вы можете идентифицировать цели, но при этом Вам необходимо знать, где их искать на сцене, так как система, по существу, «смотрит» на сцену как бы через отверстие в соломке! Поэтому часто системы с инфракрасными камерами имеют объективы с несколькими фокусными расстояниями для обеспечения быстрого обнаружения цели с последующей ее идентификацией, когда система дает изображение крупным планом.

Атмосферные условия
Несмотря на то, что тепловизоры могут «видеть» в полной темноте, при слабом тумане, дожде и снеге, их дальность действия зависит от этих атмосферных условий. Даже при ясном небе, области локальной атмосферной абсорбции ограничивают дальность видения конкретной тепловизионной системы. Естественно, чем меньше ослабление инфракрасного сигнала, идущего от цели к камере, тем больше расстояние он может пройти. Дождь и туман могут серьезно ограничить дальность действия тепловизионных систем из-за рассеивания света на каплях воды. Туман – это видимое множество небольших капелек воды, взвешенных в атмосфере над поверхностью земли или вблизи нее, которое во многих случаях снижает видимость по горизонтали до величины менее 1 км. Он возникает, когда температура воздуха и его точка росы воздуха близки, и имеется достаточно количество ядер конденсации. Существуют различные виды тумана, причем некоторые разновидности «густые» имеют большую плотность, чем другие, за счет образования капель воды большего размера при ассоциации. Наблюдение с помощью тепловизора через этот плотный туман затруднено, и соответственно, дальность видения будет снижаться. Тоже самое происходит при сильных ливнях и снегопадах. Кроме того, дождь может снизить температурный контраст, так как он будет охлаждать поверхности цели. Несмотря на снижение дальности видения в тумане, при
дожде и снеге, тепловизоры будут обеспечивать операторов возможностью видеть цель лучше, чем с помощью систем формирования изображений в видимой части спектра – видеокамер.

Дальность видения – функция множества переменных. Таким образом, нет легкого ответа на вопрос «Как далеко я смогу видеть с помощью тепловизора?» Это зависит от большого числа параметров окружающей среды и системы, включая природу цели (например, припаркованный и движущийся автомобиль), характеристик фона (горячая пустыня или холодный снег) и атмосферных условий (чистое небо или дымка). Это также зависит выбора от выбора камеры и ее объектива.

Источник

Как выбрать тепловизор для охоты: основные критерии

В настоящее время выпускаются разные виды тепловизоров, которые различаются внешним видом, техническими характеристиками и возможностями. Чтобы правильно выбрать прибор для охоты, нужно понимать, для каких целей и в каких условиях он будет использоваться, а также обратить внимание на некоторые важные особенности.

Виды тепловизоров для охоты

На первом этапе нужно определиться, что именно вы хотите:

Самый распространенный вариант охотничьего тепловизора — монокуляр. Обычно охотники предпочитают компактные и легкие, чтобы такой прибор можно было носить на шее, положить в карман куртки или в рюкзак. Тяжелый и громоздкий в этом случае не подойдет. Хорошим вариантом будет тепловизионный монокуляр Pulsar Helion XP28. Высокая частота обновления кадра, встроенный видео-рекордер, wi-fi. Большая дальность обнаружения — ростовая фигура человека в полевых условиях будет видна на расстоянии до 1000 м.

Обратите внимание на тепловизионный прицел Pulsar Thermion. Подойдет тем, для кого охота — это не просто хобби. Сочетание современного дизайна и последних технологий. Дистанция обнаружения до 1300 м. Объектив и сенсор с впечатляющими характеристиками.

Тепловизионная насадка напоминает монокуляр, но имеет крепление под дневной прицел. Прибор устанавливается перед прицелом, к которому предъявляются высокие требования по качеству. Насадка не так распространена среди охотников, и рекомендуется ее применять в качестве вспомогательного оборудования.

Если позволит бюджет, то для охоты можно приобрести тепловизионный бинокль или очки. Например, очки удобны тем, что ваши руки будут свободны, а это важно во время стрельбы. Бинокль же имеет два окуляра и обеспечивает хороший просмотр территории. Но такие приборы больше подходят для охраны и спецслужб.

Советуем присмотреться к биноклям Pulsar Accolade и Accolade LRF. Встроенные стадиометрический или лазерный (в LRF) дальномер в зависимости от модели. Дистанция наблюдения до 1800 м. Видео-рекордер, wi-fi, online трансляции.

Технические характеристики тепловизоров

Каждая модель тепловизора имеет свои особенности и различия в технических характеристиках. Рассмотрим наиболее важные.

Разрешение матрицы

Производители в основном выпускают приборы с разрешением матрицы трех видов: стандартные 320 х 240, 384 х 288 и более высокого класса — 640 х 480. Это оптимальные значения, при которых вы сможете идентифицировать объект на определенном расстоянии. Конечно, чем больше пикселей, тем лучше, сегодня есть тепловизоры с более высокими значениями, но и цена их тоже выше. Высокое разрешение позволяет детализировать картинку, чтобы вы без труда смогли разглядеть предмет.

Размер объектива

Размер объектива нужно выбрать, ориентируясь на тот вид охоты, который вы предпочитаете.

Например, для охоты в горах тепловизор с объективом 19 мм совершенно не пригоден, а нужен 75-120 мм. А допустим, для стрельбы на расстоянии 100-200 метров в равнинной местности достаточно иметь прибор с объективом диаметром 40 мм, с увеличением 2х и широким углом зрения.

Частота кадров

Первые модели выпускались с частотой обновления кадров до 9 герц. Если животное передвигается, то у таких низкочастотных приборов картинка становится размытой, со шлейфом, так как предмет отображается с задержкой во времени. По сути, наши глаза хорошо воспринимают обновление не менее 25 кадров в секунду, поэтому выбирать нужно не меньше данного значения.

Современные приборы стали более удобны, их частота составляет 30-50 герц. При такой частоте объект будет четко виден. Если животное медлительное, то достаточно 30 герц, а если передвигается с большой скоростью, то 50 герц и выше. Эти значения особенно важны для прицелов.

Термочувствительность

Рекомендуется выбирать тепловизор с показателем термочувствительности не выше 50 мК, но чем ниже, тем лучше. Данный показатель говорит о точности диагностируемых деталей. По отзывам охотников, для охоты на крупных животных и подранков достаточно иметь 60-80 мК.

Обнаружение и распознавание живых объектов

Обычно в характеристиках прибора указывается дальность обнаружения и дальность распознавания объекта. Дальность зависит от качественной оптики и разрешения матрицы.

По дальности обнаружения ростовой фигуры тепловизорам нет равных: среднее значение приборов — 1500-1800 метров, у прицелов оно может достигать 3000 метров. Данный показатель говорит нам о том, что объект будет обнаружен на таком расстоянии, но понять, что именно вы видите, вряд ли сможете. Дальность обнаружения просто показывает наличие этого объекта. Примерно так выглядят животные, похожие на кабанов, на дистанции 2000 метров.

Для охотника важно знать, кто находится перед ним (человек, зверь, автомобиль и т.д.) и не перепутать одно животное с другим. Как точно вы сможете определить, кто перед вами, отвечает другой показатель — дальность распознавания. Дальность распознавания приборов разных моделей отличается, но в среднем она составляет 200-300 метров, а это оптимальные значения для охоты ночью, но у прицелов эти цифры могут достигать 800 метров. Такими вы увидите косулей на расстоянии 250 метров в монокуляр с разрешением 384 х 288.

Практическую полезность для охоты представляет дальность идентификации, которую в технических характеристиках вы вряд ли найдете. На этом расстоянии охотник может точно определить не только тип объекта, но и его особенности. Например, понять, что перед ним взрослый лось высотой 1,9 метра или самка косули с детенышем.

Нельзя забывать, что на дальность влияют естественные помехи: туман, метель, дым, листва, высокая трава, кустарники. Они могут снижать данные показатели.

Дополнительные полезные опции тепловизоров

При выборе обратите внимание на разные степени защиты от влаги, пыли, механических повреждений, выскальзывания, а также на минимальную температуру использования. Последнее важно, если вы предполагаете использовать прибор зимой. Если охота ведется длительное время, то позаботьтесь о внешней подзарядке или сменных аккумуляторных батареях.

Источник