Перспективный инфракрасный порт
В инфракрасных камерах переднего обзора ( FLIR ), обычно используемых на военных и гражданских самолетах, используется термографическая камера , которая улавливает инфракрасное излучение . [1]
Датчики, установленные в инфракрасных камерах переднего обзора, а также в других тепловизионных камерах, используют обнаружение инфракрасного излучения, обычно испускаемого источником тепла ( тепловое излучение ), для создания изображения, собранного для вывода видео .
Их можно использовать, чтобы помочь пилотам и водителям управлять транспортными средствами ночью и в тумане или для обнаружения теплых объектов на более прохладном фоне. Длина волны инфракрасного излучения, которую обнаруживают тепловизионные камеры, составляет от 3 до 12 мкм и существенно отличается от длины волны ночного видения , которая работает в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах (от 0,4 до 1,0 мкм).
Дизайн
[ редактировать ]
Инфракрасный свет делится на два основных диапазона: длинноволновый и средневолновый . Длинноволновые инфракрасные камеры (LWIR), иногда называемые «дальними инфракрасными», работают на расстоянии от 8 до 12 мкм и могут видеть источники тепла, такие как горячие детали двигателя или тепло человеческого тела , на расстоянии нескольких километров. При использовании LWIR наблюдение на больших расстояниях затрудняется, поскольку инфракрасный свет поглощается , рассеивается и преломляется воздухом и водяным паром.
Некоторые длинноволновые камеры требуют криогенного охлаждения детектора, обычно в течение нескольких минут перед использованием, хотя некоторые умеренно чувствительные инфракрасные камеры этого не требуют. Многие тепловизоры, в том числе некоторые перспективные инфракрасные камеры (например, некоторые системы улучшенного видения LWIR (EVS)) также не охлаждаются.
Средневолновые камеры (MWIR) работают в диапазоне 3–5 мкм. Они могут видеть почти так же хорошо, поскольку на эти частоты меньше влияет поглощение водяного пара, но, как правило, они требуют более дорогой матрицы датчиков и криогенного охлаждения.
Многие системы камер используют цифровую обработку изображений для улучшения качества изображения. Массивы инфракрасных датчиков изображения часто имеют совершенно непостоянную чувствительность от пикселя к пикселю из-за ограничений производственного процесса. Чтобы исправить это, отклик каждого пикселя измеряется на заводе, а преобразование, чаще всего линейное, преобразует измеренный входной сигнал в выходной уровень.
Некоторые компании предлагают передовые технологии «слияния», которые смешивают изображение видимого спектра с изображением инфракрасного спектра для получения лучших результатов, чем изображение только одного спектра. [2]
Характеристики
[ редактировать ]Тепловизионные камеры, такие как Raytheon AN/AAQ-26, используются в различных приложениях, включая военно-морские суда , самолеты , вертолеты , боевые бронированные машины и смартфоны военного уровня . [3]
В войне они имеют три явных преимущества перед другими технологиями обработки изображений:
- Сам имидж-сканер практически невозможно обнаружить противнику, поскольку он обнаруживает энергию, излучаемую целью, а не излучает энергию, отраженную от цели, как в случае с радаром или гидролокатором .
- Он видит излучение в инфракрасном спектре, которое трудно замаскировать .
- Эти системы камер могут видеть сквозь дым, туман, дымку и другие атмосферные препятствия лучше, чем камеры видимого света .
Этимология
[ редактировать ]Термин «передний обзор» используется для того, чтобы отличать фиксированные тепловизионные системы переднего обзора от инфракрасных систем бокового слежения, также известных как тепловизоры « нажимной метлы », и других тепловизионных систем, таких как системы формирования изображения, установленные на карданном подвесе, портативные системы формирования изображения. и тому подобное. Системы Pushbroom обычно используются на самолетах и спутниках.
В имидж-сканерах с боковым отслеживанием обычно используется одномерный (1D) массив пикселей, который использует движение самолета или спутника для перемещения изображения одномерного массива по земле для создания двумерного изображения с течением времени. Такие системы не могут использоваться для получения изображений в реальном времени и должны смотреть перпендикулярно направлению движения.
История
[ редактировать ]В 1956 году компания Texas Instruments начала исследования в области инфракрасной технологии, что привело к заключению нескольких контрактов на линейные сканеры, а с добавлением второго сканирующего зеркала в 1963 году произошло изобретение первой перспективной инфракрасной камеры, а производство началось в 1966 году. В 1972 году Компания TI представила концепцию общего модуля, которая значительно снизила затраты и позволила повторно использовать общие компоненты.
Использование
[ редактировать ]
- Видеообнаружение и мониторинг дорожного движения [4]
- Наблюдение и/или отлов млекопитающих
- например, обнаружение нелегальных иммигрантов, спрятанных в грузовиках/грузовиках
- Предупреждение водителей о внезапных препятствиях на дороге, вызванных оленями
- Местоположение через дым и/или мглу
- Поисково-спасательные операции по поиску пропавших без вести лиц, особенно в лесной местности или на воде.
- Обнаружение и отслеживание целей военными или гражданскими самолетами
- дренажного бассейна Мониторинг температуры [5] и мониторинг мест обитания диких животных
- Обнаружение потерь или потребления энергии, а также изоляции дефектов .
- например, картирование уровня изоляции (трубы, стены, стыки и т. д.) с целью снижения в системах отопления , вентиляции и кондиционирования воздуха. потребления энергии
- Контроль качества, особенно электроустановок (изображение может показать, превышают ли нагрузки ожидаемые, или показать плохие и потенциально выходящие из строя соединения)
- Найдите нарколаборатории и/или производителей марихуаны в помещении (особенно ночью)
- Пилотирование воздушного судна в условиях плохой видимости ( ПМВ )
- Выявить источники возгорания во время пожара тушения
- Мониторинг действующих вулканов
- Обнаружение неисправных или перегрева электрических соединений, соединений и компонентов.
- Ночное вождение
- Идентификация или визуальное обнаружение вражеской наземной техники или персонала
Расходы
[ редактировать ]Стоимость тепловизионного оборудования в целом резко упала после того, как были разработаны и изготовлены недорогие портативные и стационарные инфракрасные детекторы и системы на основе микроэлектромеханических технологий для коммерческого, промышленного и военного применения. [6] [7] [8] Кроме того, в более старых конструкциях камер использовались вращающиеся зеркала для сканирования изображения на небольшой датчик. Более современные камеры больше не используют этот метод; упрощение помогает снизить затраты. Неохлаждаемая технология, доступная во многих продуктах Enhanced Flight Vision System (EFVS или EVS), позволила снизить затраты до нескольких частей по сравнению с более старыми охлаждаемыми технологиями с аналогичными характеристиками. [9] [10] Система EVS быстро становится основной для многих операторов самолетов и вертолетов, от самолетов Cirrus и Cessna до крупных бизнес-джетов.
Действия полиции
[ редактировать ]В 2001 году Верховный суд США постановил в деле Килло против Соединенных Штатов , что наблюдение за частной собственностью (якобы для обнаружения ламп с высоким уровнем выбросов, используемых при подпольном выращивании каннабиса) с использованием тепловизионных камер без ордера на обыск со стороны правоохранительных органов нарушает Четвертую поправку. защита от необоснованных обысков и изъятий. [11]
В Р. против Тесслинга 2004 г. решении по делу [12] Верховный суд Канады постановил, что использование бортовых FLIR для наблюдения полицией разрешено без требования ордера на обыск. Суд постановил, что общий характер данных, собранных FLIR, не раскрывал личную информацию жильцов и, следовательно, не нарушал права Тесслинга по статье 8, предоставляемые Хартией прав и свобод (1982 г.). Ян Бинни выделил канадский закон в отношении решения по делу Килло, согласившись с меньшинством Килло, что государственные чиновники не должны отвлекать свои органы чувств или свое оборудование от обнаружения выбросов в общественных местах, таких как чрезмерное тепло, следы дыма, подозрительные запахи. , газы без запаха, взвешенные в воздухе частицы или радиоактивные выбросы, любое из которых может указывать на опасность для общества.
В июне 2014 года самолет DHC-8M-100 Канадской национальной программы воздушного наблюдения, оснащенный инфракрасными датчиками, сыграл важную роль в поисках Джастина Бурка , беглеца, убившего трех членов Королевской канадской конной полиции в Монктоне . Экипаж самолета использовал свою усовершенствованную тепловую камеру, чтобы обнаружить тепловой след Бурка в густом кустарнике в полночь. [13]
По словам представителя ФБР Кристофера Аллена, во время протестов в Балтиморе в 2015 году провело ФБР 10 миссий по воздушному наблюдению в период с 29 апреля по 3 мая, которые включали сбор «инфракрасных и дневных цветных полномасштабных видеодоказательств FLIR». [14] Для сбора данных в ночное время использовалась система мультисенсорных камер FLIR Talon, оснащенная инфракрасным лазерным указателем (невидимым для случайных наблюдателей) для освещения. [15] Американский союз гражданских свобод выразил обеспокоенность по поводу того факта, что новая технология наблюдения внедряется без судебного руководства и общественного обсуждения. [16] По словам Натана Весслера, адвоката ACLU, «подобную динамику мы наблюдаем снова и снова, когда речь идет о достижениях в области наблюдения. К тому времени, когда подробности становятся известны, программы прочно укоренились, и свернуть их практически невозможно – и очень сложно ввести ограничения и надзор». [14]
См. также
[ редактировать ]- Автомобильное ночное видение
- Электрооптическая система прицеливания
- Инфракрасный поиск и отслеживание
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Дирекция ночного видения и электронных датчиков» . CERDEC армии США. Архивировано из оригинала 4 октября 2014 г. Проверено 24 апреля 2014 г.
- ^ «Демо-версия трехполосного видеофьюжн: Sarnoff Corporation» . Сарнофф.com. Май 2008 года . Проверено 24 ноября 2011 г.
- ^ «Blackview BV9800 Pro с тепловизионной камерой FLIR Lepton уже доступен» . Теледайн. 7 января 2020 г. . Проверено 12 марта 2022 г.
- ^ https://www.flirmedia.com/MMC/CVS/Traffic/IT_0002_EN.pdf . [ только URL-адрес PDF ]
- ^ «Многомасштабные термальные рефугиумы и ассоциации местообитаний ручьев». Экологические приложения . 9 : 301. 1999. doi : 10.1890/1051-0761(1999)009[0301:MTRASH]2.0.CO;2 . ISSN 1051-0761 .
- ^ Никлаус Ф., Видер К. и Якобсен Х. (2007, ноябрь). Неохлаждаемые инфракрасные болометрические матрицы на основе МЭМС: обзор . материалы SPIE - Международного общества оптической инженерии, март 2008 г.
- ^ Инфракрасные технологии и приложения XLI, 20–23 апреля 2015 г., Часть трудов SPIE, Vol. 9451.
- ^ Доктор Дон Рейго, директор Управления ночного видения и электронных датчиков, CERDEC, Армия США. Текущие направления в области сенсорных технологий на NVESD. Архивировано 4 марта 2016 г. на Wayback Machine , основная презентация на конференции SPIE DSS IR Technology & Applications XLI, Балтимор, 20–23 апреля 2015 г. (Заявление о распространении A: одобрено для публичного выпуска)
- ^ Уиллардсон Р.К., Вебер Э.Р., Скатруд Д.Д. и Крузе П.В. (1997). Неохлаждаемые инфракрасные матрицы и системы визуализации (Том 47). Академическая пресса.
- ^ Технический документ: Неохлаждаемые инфракрасные детекторы достигают новых уровней производительности и целевых затрат , Архивировано 7 декабря 2015 г. в Wayback Machine. Софрадир EC, Inc.
- ^ «KYLLO V. UNITED STATES (99-8508) 533 US 27 (2001) 190 F.3d 1041, отменено и возвращено» . Law.cornell.edu . Проверено 11 декабря 2008 г.
- ^ «Р против Тесслинга, (2004) 3 SCR 432, 2004 SCC 67» . Архивировано из оригинала 3 апреля 2012 г. Проверено 6 апреля 2011 г.
- ^ ctvnews.ca: «Похороны трех погибших офицеров КККП состоятся во вторник в Монктоне» 7 июня 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б Самолеты-шпионы ФБР использовали тепловизионные технологии в полетах над Балтимором после волнений Фредди Грея , The Washington Post, 30 октября 2015 г.
- ^ Высокопроизводительный мультисенсор Talon
- ↑ Документы ФБР раскрывают новую информацию о наблюдательных полетах в Балтиморе , ACLU, 30 октября 2015 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]