Дальность действия тепловизора

На каком расстоянии “видит” охранный тепловизор?

Потенциальные покупатели тепловизионных камер спрашивают об этом весьма часто. Такой вопрос вполне оправдан, однако однозначно ответить на него не представляется возможным: скажем, любой тепловизор в состоянии “разглядеть” Солнце, находящееся от Земли на расстоянии 146 миллионов километров. Означет ли это, что на таком расстоянии любой тепловизор окажется в состоянии определять события, представляющие угрозу для безопасности охраняемого объекта? Очевидно, нет.

Тепловидение — технология, позволяющая обнаруживать людей и объекты в полной темноте и весьма сложных погодных условиях. Типичным ее применением является охрана границ, для которой наибольшая вероятность инцидентов отмечается в ночное время суток. Если сторожевые вышки располагаются одна от другой на расстоянии 4-х и более километров, то для гарантированного обнаружения целей установленная на них техника должна “видеть” на расстоянии более 2-х километров. Поэтому критически важно быть уверенными, на каком расстоянии ваш охранный тепловизор сможет устойчиво определять потенциальные угрозы.

Дистанцию обнаружения цели в тепловидении принято также называть радиусом действия прибора. Правильное определение радиуса требует весьма сложного моделирующего расчета. Среди факторов, которые необходимо учесть в ходе вычислений, — тип камеры и объектива, характер и размеры объектов, которые, возможно, предстоит обнаруживать, погодные условия, а также, собственно, и разрешение, которого вам достаточно, чтобы “разглядеть” цель.

Тепловизионная камера PTZ-35x140MS компании FLIR Systems, работающая на двух неохлаждаемых микроболометрах и предназначенная для ведения наблюдения на средних и дальних дистанциях

“Разглядеть”

Для того чтобы определить, что для вас означает “разглядеть” объект, можно воспользоваться так называемыми критериями Джонсона, разработанными для использования в военных целях, но вполне применимыми и на гражданских объектах. Из перечисленного ряда выберите ту оперативную схему, которой будут пользоваться на практике операторы вашей системы видеонаблюдения:

1. ОБНАРУЖЕНИЕ

Чтобы определить факт наличия объекта в поле зрения, минимальное из его измерений должно быть представлено на операторском экране полутора или более пикселами.

2. РАСПОЗНАВАНИЕ

Распознать объект — значит, классифицировать его по типу. То есть оператор должен мгновенно определить по изображению, попал ли в кадр человек, автомобиль или животное. Считается достаточным, чтобы критический размер объекта составлял 6 и более пикселов.

3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Этот термин нередко используется военными, чтобы определить, принадлежит ли объект противнику или “нашим”. Чтобы идентифицировать цель, ее критический размер должен быть представлен 12-ю и более пикселами.

Эти критерии обеспечивают 50-процентную вероятность того, что оператор примет верное решение, исходя из картинки на экране. Приведем пример: взрослый человек имеет габариты 1,8х0,5 м. “Критический размер” его, согласно эмпирическим данным, полученным с помощью опроса операторов охранных систем, составляет 0,75 м. Представьте себе тепловизионную систему, которая имеет достаточное разрешение, чтобы представить удаленный на 1 км объект протяженностью 0,75 метра шестью пикселами. Если при этом изображение объекта в достаточной степени контрастирует с фоном, то такая система имеет высокую вероятность распознавания объектов на расстояниях до 1 км.

Критерии Джонсона применяются исходя из допущения, что критический размер человеческого тела составляет 0,75 метра. Чтобы осуществлять обнаружение, распознавание и идентификацию, необходимо представить этот размер соответственно полутора, шестью и 12-ю пикселами. Это означает, что:

  • 1,5 пикс/0,75 м = 2 пиксела на метр,
  • 6 пикс/0,75 м = 8 пикселов на метр,
  • 12 пикс/0,75 м = 16 пикселов на метр.

Предположим, что габариты человеческого тела составляют 1,8х0,5 м. Тогда его фигура должна отображаться на экране:

При обнаружении = 3,6х1 пикс. Вы можете разглядеть, что “там кто-то есть”

При распознавании = 14,4х4 пикс. Изображение дает понять, что речь идет о человекеПри идентификации = 28,8х8 пикс. Внимание, тревога! У него в руках винтовка!

В практике компании FLIR Systems принято определять радиус действия тепловизионных камер через расстояние, на котором прибор обнаруживает человека при достаточной термической контрастности. В зависимости от размеров объектива, камеры FLIR способны обнаруживать активность людей, находящихся на расстоянии до нескольких километров. Естественно, объекты бОльших размеров могут быть обнаружены на бОльших дистанциях.

Фокусное расстояние объектива

Радиус действия камеры находится в прямой зависимости от этого параметра. Фокусное расстояние определяет так называемый мгновенный сектор обзора (IFoV) системы — ее угловое разрешение, обеспечиваемое при достаточном тепловом контрасте. А этот параметр, в свою очередь, определяет расстояние, на котором критический размер объекта будет представлен достаточным количеством пикселов, чтобы можно было обнаружить, распознать либо идентифицировать цель.

Чем выше фокусное расстояние, тем меньше угловое разрешение. Охранные системы дальнего радиуса действия — например, находящиеся на вооружении погранвойск — требуют весьма малых значений IFoV. Длиннофокусные объективы, как это известно из оптики, имеют и меньший общий угол обзора. Компромисс между радиусом действия и зоной обзора достаточно критичен при выборе системы. В предельном случае вы будете четко видеть цель, но не иметь понятия о том, где именно она находится: представьте, что вы разглядываете морской пейзаж через соломинку для коктейля! В результате приходится укомплектовывать многие из тепловизионных систем объективами с переменным фокусным расстоянием.

Вернемся к уже знакомому нам примеру — человеку, находящемуся от нас на расстоянии километра. Определим его угловой размер через критический размер и дистанцию: 0,75 м/1000 м = 0,75 мрад. Для его эффективной идентификации необходимо, чтобы система “выдавала” изображение 75-сантиметрового отрезка, находящегося в 1000 м, в 12-ти пикселах. Обратите внимание, что в приведенном контексте идентификация не означает, что мы сможем узнать человека в лицо. Мы всего лишь сможем определить, что он держит в руке — АКМ, БСЛ или свежий номер Security News.

Допустим, у нашей с вами тепловизионной системы фокусное расстояние объектива составляет 500 мм, а шаг термочувствительной матрицы — 15 микрон. То есть угловое разрешение составит 30 мкрад на пиксел. Количество пикселов, приходящееся на цель, подсчитывается делением ее углового размера на угловое разрешение. 750 мкрад / 30 мкрад/пиксел = 25 пикселов — более чем достаточно для идентификации по критерию Джонсона.

Неохлаждаемая матрица 320х240 тепловизора Foveus (PTZ-35x140MS), шаг 38 мкм, объектив с фокусным расстоянием 140 мм. Количество пикселов, располагающихся по высоте человеческой фигуры.

Охлаждаемые и неохлаждаемые камеры

Это также влияет на радиус действия — более дорогостоящие охлаждаемые тепловизоры в большинстве комбинаций условий наблюдения “видят” дальше. Типичный шаг матрицы для охлаждаемых камер составляет 15 микрон на пиксел. Несложные вычисления показывают, что с применением объектива с фокусным расстоянием 500 мм мы получим 12 пикселов поперек 75-сантиметровой цели на расстоянии 2,1 км.

Рассчитаем тот же параметр для неохлаждаемой камеры, исходя из наиболее распространенного шага матрицы — 38 мкм. Дистанция идентификации, соответствующая приведенному примеру, здесь составит уже 0,8 км. Однако еще более важным является то, что объективы неохлаждаемых камер с таким фокусным расстоянием практически бесполезны — относительное отверстие объектива приходится делать весьма малым, чтобы обеспечить характеристики чувствительности, сопоставимые с охлаждаемыми камерами. Это означает, что 500-миллиметровый длиннофокусный объектив с относительным отверстием F/1.6 будет иметь диаметр в 313 м. При существующих ценах на тепловизионную оптику такой объектив обойдется вам в почти астрономическую сумму. Применение его “съест” все средства, что вы сэкономите за счет использования более дешевых неохлаждаемых матриц. Максимальное фокусное расстояние объективов неохлаждаемых камер, выпускаемых промышленностью, составляет 367 мм — значит, в нашем примере радиус идентификации системы составит всего лишь 600 метров.

Вывод? Для достижения максимальных радиусов действия тепловизионных установок целесообразнее применять охлаждаемые камеры — в частности, это подтверждается при работе в средневолновом диапазоне при большой влажности воздуха.

Тепловизоры Thermovision 3000 способны обнаруживать потенциальные угрозы на сверхдальних дистанциях

Погодные условия

Несмотря на то, что тепловизионные камеры способны работать в полной темноте, а также в условиях относительно легкого тумана, дождя и снега, на дальность обнаружения целей влияют и атмосферные условия. Даже в ясную погоду происходит поглощение теплового излучения атмосферой — следовательно, при удалении объекта от камеры возрастают и потери полезного сигнала. Дождь и туман делают весьма интенсивным рассеяние лучей — во многих случаях плотный туман способен снизить радиус действия тепловизоров до километра и менее.

Более густые осадки с бОльшими размерами частиц не только рассеивают тепловое излучение, улавливаемое камерами, но и охлаждают поверхность самого объекта съемки, снижая при этом термическую контрастность. Однако даже при работе в самых жестких условиях тепловизионные системы “пропорционально” сохраняют преимущество перед видеонаблюдением в лучах видимого света.

И все-таки, как далеко “видит” тепловизор?

Действительно, на радиус действия установок влияет очень много параметров — как самих тепловизионных систем, так и их окружения. Кроме того, что мы рассмотрели на примерах, на конечный результат влияют: состояние объекта (припаркованный автомобиль или находящийся в движении), свойства фона (снежная равнина или пустыня), комбинация конкретных моделей камерной головки и объектива и др. Если ответ на этот вопрос для вас представляет важность (например, при принятии решения о приобретении тепловизионной охранной системы), самое правильное — это обратиться к инженерам, представляющим компанию-разработчика. Специалисты компании “Пергам” всегда помогут своим клиентам произвести все необходимые расчеты, привязанные к конкретной специфике.

Андрей Коломыйцев (Security News) при участии Дмитрия Карнеева (“Пергам-Инжиниринг”, Москва).

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.

Радиус действия тепловизора

Каждый, кто решил приобрести тепловизионную камеру , задается вопросом: какой у нее радиус действия? Любой тепловизор способен “увидеть” Солнце, которое находится от Земли в ста сорока шести миллионах километров. А вот с обнаружением потенциально опасных целей на охраняемом объекте все несколько сложнее. Для того, чтобы определить радиус действия тепловизора нужно знать тип его объектива, разрешение, погодные условия, в которых он должен будет работать и какие объекты необходимо будет обнаруживать.

Здесь очень важно учесть насколько вы хотите идентифицировать присутствие постороннего объекта. Будет ли достаточно понять, что там кто-то есть или “видеть”, что это именно человек, а может быть, необходимо разглядеть в его руках оружие. Для расчета можно воспользоваться разработанными для военных целей критериями Джонса. Например, операторы охранных систем видеонаблюдения заявляют, что невозможно понять человек это или нет, если размер его тела меньше 0.75 метра. Для того, чтобы его обнаружить, распознать и идентифицировать, нужно представить эти 0.75 метра в виде полутора, шести и двенадцати пикселей соответственно. При разрешении в полтора пикселя на экране можно понять, что кто-то есть, при шести понятно, что это человеческая фигура и при двенадцати можно понять, что у него в руках есть оружие (например). Так вот, то расстояние, на котором человеческая фигура будет состоять не менее, чем из двенадцати “квадратиков” и будет считаться радиусом действия тепловизора.

Чем больше размер у объектива, тем большее расстояние у радиуса, который может составлять до нескольких километров.

Помимо этого критерия, важно обращать внимание на фокусное расстояние объектива и наличие охлаждения у тепловизионной камеры. Охлаждаемые тепловизоры стоят заметно дороже, но и радиус действия у них больше.

И последнее – погодные условия. Конечно, такие камеры способны работать в полной темноте, при тумане и дожде, но чем больше размер и плотность осадков, тем тяжелее условия работы. Кроме того, они понижают температуру тела, а это снижает его термическую контрастность и, как следствие, видимость для тепловизора.

Но, в любом случае, тепловизионные камеры для охраны периметра несравнимо лучше и эффективнее, чем обычные камеры видеонаблюдения .

6 лучших тепловизоров для охоты

Выходя на зверя или птицу ночью, в туман, дождь или снег, человек сталкивается с проблемой плохого видения. Раньше ее решали с помощью пирометров, сегодня это делают тепловизоры или гляделки. Это оптические устройства, которые распознают и преобразовывают инфракрасное тепловое излучение в изображение и выводят его на экран.

Как выбрать тепловизор для охоты

Все приборы такого типа работают по одинаковому принципу. На точность картинки влияет матрица, на дистанцию обзора – объектив, а качество изображения определяет тип монитора. Сигналы обрабатывают внутренние электрические элементы. Разница между тепловизорами, объясняющая большой разбег цен, – в конструкции и уровнях каждой составляющей.

По внешнему виду такие приборы делят на 5 групп:

  1. Монокуляр (монокль). Гляделка в виде длинного одиночного объектива. Плюс – высокое качество линз и матрицы, дальность обзора, хороший дисплей.
  2. Бинокль. Эта форма реализована в дешевых термосенсорах. Окуляров здесь 2, но рабочий объектив 1. Преимущество перед моноклем только в удобстве обращения.
  3. Насадки. Тепловизор на ружье – вариант не самый распространенный из-за маленьких размеров, которые делают его не очень удобным в работе. Сделан он в формате монокуляра, может иметь фиксатор для дневного прицела.
  4. Портативные. Работают самостоятельно или подключаются к смартфону, потому что не имеют своего экрана. Дальность действия маленькая, частота небольшая, тепловизоры подойдут начинающим охотникам.
  5. Тепловизионные очки. Оставляют руки свободными во время охоты, очень удобные, но дорогие.

Критерии выбора

  • Объектив. Чем меньше угол обзора, тем выше дальность видимости, но для близкого наблюдения за зверем такие модели не подходят.
  • Частотность. У недорогих тепловизоров показатель составляет 9 Гц. Этого хватит для слежки за пасущимися животными, а для более активных требуется 25–50 Гц.
  • Защита корпуса. Для охотника важна прочность материала, устойчивость к ударам и влаге.
  • Питание. Сменный аккумулятор – самый удобный и надежный вариант. Емкость тоже имеет значение – чем больше, тем лучше держит заряд. Выбирайте модели от 1000 мАч.
  • Гарантия. Тепловизор – устройство сложное и дорогое, самостоятельному ремонту поддается тяжело. Выбирайте производителей, которые дают официальную гарантию на 3-5 лет и имеют сервисные центры в России.

Рейтинг тепловизоров для охоты

Начинающим охотникам нет смысла покупать дорогие модели за 100–200 тыс. руб. с большим функционалом, особенно если выходить на зверя или птицу 1–2 раза в сезон охоты. Присматривайтесь к портативным приборам с матрицей 160*120 точек и частотностью в 5 Гц. Тепловизоры ведущих производителей, как Pulsar, нужны профессионалам. У них большой функционал и с годами они окупят свою цену.

6. Testo 875-2 i

Портативный широкоформатный тепловизор, внесенный в Госреестр средств измерений, поэтому допускается его использование для официальных актов и коммерческой деятельности. Как устройство для охоты он подойдет профессионалам – любители вряд ли окупят его цену. Частота кадров составляет всего 9 Гц, с бегущими животными прибор не справится. Матрица 160*120 точек биометрическая, разрешение можно увеличить до 320*240 благодаря режиму SuperResolution.

От базовой 875 модели версия 875-2 i отличается широким функционалом. На термограмме можно отслеживать минимум, максимум и средние показатели температуры. Есть режим оценки распределения влажности, что важно для изучения помещений. Для ночной съемки предусмотрена светодиодная подсветка повышенной яркости. Система фокусировки ручная, минимальное расстояние до объекта – 10 см. Поле зрения находится в границах 23–32 градусов. Данные хранятся на SD-карте объемом 2 Гб.

Цена:

Преимущества:

  • много функций;
  • высокая чувствительность;
  • диапазон измерений температуры переключается;
  • легкий;
  • комплектация (гарнитура, адаптер для штатива, карта, 2 аккумулятора, USB-провод);
  • быстрая кнопка для работы;
  • качество материалов.

Недостатки:

  • стоимость;
  • держит заряд 4 ч;
  • при температуре ниже -5 градусов быстрый разряд.

5. DALI S240

Надежный тепловизор-монокуляр подходит как начинающим охотникам, так и профессионалам с серьезными запросами. Прибор очень компактный (немного больше ладони), но с широким функционалом: он обнаруживает объект на расстоянии 570 м, обладает частотой 50 Гц. Разрешение матрицы составляет 384*288 точек. Управляется гляделка при помощи механических кнопок в верхней части корпуса. Они широкие, легко нажимаются даже в толстых перчатках.

Распознавание и идентификация объекта возможны на расстоянии 150 и 100 м. По необходимости картинка увеличивается в 4 раза. Дисплей LCD радует яркостью, но при минусовых температурах (ниже -10) замерзает, поэтому для зимней охоты прибор использовать сложно. Процесс слежения за зверем облегчает лазерный прицел с дополнительной подсветкой цели. Аккумулятор держит заряд при непрерывной работе 5 часов.

Цена:

Преимущества:

  • легко лежит в руке;
  • выбор цветовых схем;
  • защита корпуса от падений, скольжения, влаги;
  • габариты и вес.

Недостатки:

  • после смещения объектива картинка долго стабилизируется;
  • встроенный аккумулятор не заменить.

4. Seek Thermal Reveal XR

Компактный тепловизор для охоты производства США не требует подключения к смартфону. Он обладает экраном с разрешением матрицы 206*156 точек. Угол обзора маленький – 20 градусов, чувствительность ниже 100 мК. Частота кадров у этого тепловизора всего 9 Гц, потому он подойдет только для охоты на пасущихся животных. Фокус смещаться не умеет, фиксированный. Корпус из пластика устойчив к ударам и царапинам, защищен от влаги по технологии IPX5.

Диапазон температурных измерений широкий – от -40 до +330 градусов. Живые объекты тепловизор распознает на расстоянии 275 м, а детально рассмотреть их в движении можно уже со 100 м. Идентифицирует с 75 м, температурная чувствительность – 0,5 градусов. Питание от аккумулятора, заряд при активной работе держится до 8–10 часов. К устройству прилагается MicroSD карта объемом 512 Мб. Для комфортного использования тепловизора ночью есть фонарик.

Цена:

Преимущества:

  • легкий, портативный;
  • чехол в комплекте;
  • камуфляжный окрас корпуса;
  • дальность действия;
  • размеры;
  • качество линз.

Недостатки:

3. Flir One Thermal Imager Gen 3

Среди недорогих тепловизоров для охоты лидирует устройство американского производителя. Этот прибор подключается через разъем питания к мобильному телефону на базе iOS или Android и превращает его в термосканер. Рядом с моделью указано, для каких смартфонов она подходит. Сам тепловизор весит всего 29 г, очень компактный – 72*26*18 мм. Корпус пластиковый, от ударов и влаги не защищен, требует аккуратного обращения.

По своим характеристикам эта модель подойдет начинающим охотникам, которые не готовы покупать профессиональное устройство. Невысокая цена тепловизора объясняется маленькой дальностью обнаружения – 60 м, слабым аккумулятором на 350 мАч. Качество картинки высокое, потому что сводятся изображения с 2 камер. Тепловой датчик имеет размеры 160*120 точек, подходит для охоты на спокойных, пасущихся животных. Управление прибором через приложение.

Цена:

Преимущества:

  • дешевый;
  • удобно использовать;
  • четкость картинки на близком расстоянии;
  • хорошая съемка в туман и дождь;
  • сохраняет фото;
  • процесс сведения изображений можно регулировать;
  • жесткий футляр и ремешок на руку в комплекте.

Недостатки:

  • сложно купить (заказ из США, редкие поставки в российские интернет-магазины).

2. Pulsar Quantum Lite XQ30V

Популярный у охотников тепловизор-монокль выпускается с весны 2020 года и подходит для использования службами охраны, спасения и любителями активного отдыха на природе. Устройство выпускается в массивном черном корпусе, основа – крупный объектив. Линзы поставлены проще, чем в Quantum XQ, но непрофессионалы явных изменений в качестве картинки не увидят. Модель XQ30V дает четкое изображение даже в темноте и при погодных помехах: дожде, снеге, тумане.

Пользователь может выбирать из 7 цветовых палитр отображения (включая монохромную), настраивать фокус, проводить калибровку, отключать дисплей для лучшей маскировки ночью. Высокая частота обновления кадров (50 Гц) делает этот охотничий тепловизор удобным в походе на волков, лис, зайцев, оленей. Объект различим на дистанции 600-900 м, но тяжело – оптимальным расстоянием будет 250-300 м. Аккумулятор у Пульсар держит заряд 6 часов непрерывной работы.

Цена:

Преимущества:

  • сила линз (объектив 30 мм);
  • качество изображения;
  • легкость управления;
  • удобно ложится в руку;
  • можно менять объектив на более сильный;
  • дальность обзора;
  • конструкция защиты оптики.

Недостатки:

  • долго смотреть в окуляр неудобно.

1. Pulsar Helion XP50

Лучший тепловизор для охоты выпускается компанией с мировым именем на белорусском заводе. Устройство отличается матрицей высокого разрешения – 640*480 точек, и пассивной системой охлаждения, позволяющей получить максимально точный результат при осмотре местности. Теплоприцел от Пульсар имеет частоту 50 Гц, видит объект на расстоянии в 1,8 км, может записывать фото и видео. Данные хранятся во встроенной памяти объемом 8 Гб, переносятся через USB на компьютер.

Пользователи в своих отзывах обращают внимание на плавное переменное цифровое увеличение (20-кратный зум). Благодаря этому охота с тепловизором XP50 стала очень комфортной, качество картинки сильно возросло. Управлять устройством можно с пульта или смартфона, установив приложение. Максимальное время непрерывной работы – 10 часов, а с источником питания IPS10 цифра увеличивается в 2 раза. Показатели не меняются на морозе до -20 градусов.

Цена:

Преимущества:

  • стадиометрический дальномер;
  • пожизненная гарантия при покупке с официального сайта;
  • корпус тепловизора устойчив к погружению в воду;
  • сменный источник питания;
  • управление пультом (нужно покупать отдельно);
  • маленький вес;
  • стабильная работа.

Недостатки:

  • средняя контрастность изображения;
  • неудобный кистевой ремешок;
  • стоимость.

Таблица сравнения товаров

Дальность действия, м
Частота, Гц
Testo 875-2 i160*120нет данных9
DALI S240384*28857050
Seek Thermal Reveal XR206*15627560
Pulsar Quantum Lite XQ30V384*2889001800

Видео

Блог о тепловизорах и системах наблюдения

среда, 30 ноября 2011 г.

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.

Для перехода от теории к практике, в еще одной статье привожу практические рекомендации, а именно – методику для подбора тепловизора по дальности наблюдения и детализации изображения – цикл статей по практическим советам выбора тепловизора по дальности наблюдения с конкретной технической документацией.

Что такое дальность наблюдения? Простой ответ – расстояние, измеренное в метрах на котором можно наблюдать интересующие нас объекты. Сложный ответ – это параметр тепловизора, зависящий от типа детектора, размера детектора, размера пикселя детектора, фокусного расстояния объектива, светосилы объектива, типа и размера наблюдаемого объекта, тепловой контрастности этого объекта, тепловой проницаемости атмосферы, условий наблюдения, критерия наблюдения. Круто. Вам какую пилюлю красную или синию, как в знаменитом фильме Матрица? Выбирайте!

Я выбираю простой ответ. А я не перепутал? Действительно ли простой ответ – прост? 🙂

Вообще, для работы, я бы хотел, чтобы я мог задать свои параметры интересующего меня объекта, качества картинки и найти подходящий тепловизор или взяв тепловизор можно было сказать какого качества картинку можно получить на какой дальности. Забегая немного вперед скажу – я разработал такую методику и создал программу, которая за несколько секунд выдает необходимые данные. Но об этом позже. Интернет полон информации о тепловизорах с указанием их дальности обнаружения, распознавания и идентификации объектов. Термины обнаружение, распознавание и идентификация являются устоявшимися в тепловизионной сфере. Эти термины пришли от военных, которые используют их для оценки оптико-электронных приборов. Остин Ричардс (США), несколько лет назад написал довольно хорошую статью на эту тему. Ниже привожу её практически полностью.

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:

Детектирование или обнаружение: Для того чтобы определить – есть объект или нет, его критический размер должен быть перекрыт 1,5 или более пикселями. 1,5 пикселя в стандартной матрице эквивалентно 0,75 цикла – единица разрешения системы, изначально использованная в определении Джонсона.

Распознавание: Распознавание какого либо объекта – способность видеть тип объекта. Это означает возможность различать человека, автомобиль, грузовой автомобиль или любой другой объект. Для распознавания объекта необходимо, чтобы он был покрыт, по крайней мере, 6 пикселями по его критическому размеру.

Идентификация: Этот термин часто используется в военном смысле этого слова, который означает – увидеть (определить) “свой” или “чужой”. Для этого критический размер рассматриваемого объекта должен перекрываться, как минимум, 12 пикселями. Эти критерии Джонсона позволяют наблюдателю с вероятностью 50% различить объект заданного уровня. Например, взрослый человек имеет примерно размеры 1,8 х 0,5 м.

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 температур 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.

Рассмотрим человека на расстоянии 1 км. Эффективный угол, который перекрывает критический размер, деленный на дальность – 0,75 м/1000 м или 750 микрорадиан. Для того, чтобы правильно идентифицировать человека при этом угле с помощью тепловизора, нам необходима система, которая обеспечивает возможность перекрытия 0,75 м 12 пикселями на расстоянии 1000 м. Заметим, что здесь идентификация не означает распознавание конкретного человека, а позволяет отличить, например, человека, держащего оружие, от человека, держащего лопату. Объектив с фокусным расстоянием 500 мм с детектором, имеющим 15-ти микронные элементы (пиксели), обеспечивает мгновенное поле зрения 30 микрорадиан.
Количество пикселей на цели равно углу цели, деленному на угол мгновенного поля
зрения. Таким образом, мы будем иметь 750 микрорадиан, деленные на 30 микрорадиан
на 1 пиксель, или примерно 25 пикселей на цели – превышающие 12 пикселей, требуемые для идентификации.

Тепловизоры с охлаждаемым или неохлаждаемым детектором
Дальность наблюдения также зависит от того, какой применяется тепловизор – с охлаждаемым или неохлаждаемым детектором. Охлаждаемая система является более дорогой, но, как правило, она в большинстве случаев имеет большую дальность действия, чем охлаждаемая система. Типичная охлаждаемая камера имеет 15-ти микронный шаг пикселей (расстояние между центрами пикселей). Объектив с фокусным расстоянием 500 мм этой камеры обеспечивает мгновенное поле зрения 30 микрорадиан. При критическом размера 0,75 м, человек “попадает” под 12 пикселей при дальности 2,1 км. Вывод из этого примерного рас-
чета – идентификация человека при дальности наблюдения несколько километров требует объективов с фокусным расстоянием порядка 500 мм. Теперь рассмотрим случай неохлаждаемого детектора, который имеет в принципе меньшую чувствительность, чем охлаж
даемый детектор при сравнимых объективах и элементах (пикселях) детектора большего размера. Типичный неохлаждаемый детектор имеет шаг пикселей 38 микрон. Этот увеличенный размер пикселя “укорачивает” дальность идентификации до 0,8 км при фокусном расстоянии объектива 500 мм. Но более важно то, что объективы неохлаждаемого детектора при фокусном расстоянии 500 мм – просто непрактичны, так как эти объективы имеют очень низкую светосилу для того, чтобы получить температурную чувствительность, сравнимую с чувствительностью неохлаждаемых тепловизоров. Объектив неохлаждаемого детектора с фокусным расстоянием 500 мм и светосилой f/1,6 имеет диаметр 313 мм, т.е.
очень большие размеры и стоимость. Объективы могут быть настолько дороги, что съедают” большую часть снижения цены, которое может быть получено за счет применения тепловизоров с неохлаждаемыми детекторами. 367 мм объектив в сочетании с неохлаждаемым детектором с 38-ми микронным шагом пикселей обеспечивает максимальную дальность идентификации только 600 м. Вывод из этого примера – для задач сверхдальнего тепловизионного наблюдения лучше применять инфракрасные камеры с охлаждаемыми детекторами. Это наиболее целесообразно в средневолновом диапазоне во влажных атмосферных условиях.

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.

Постоянно работая с тепловизорами и переложением функциональных требований заказчиков на технические параметры аппаратуры я разработал методику и соотвестующую аналитическаую программу с помощью которой можно определить что будет видно в тепловизор и на какой дальности. Есть возможность задания такого параметра как вероятность обнаружения/распознавания и идентификации. Также возможен и обратный вариант, когда задается дальность и вероятность и необходимо подобрать параметры тепловизора, который это обеспечит. Метод можно использовать для планирования требований систем видеоаналитики. С помощью метода можно получить количество пикселей на объект на заданной дальности – оценить как будет работать видеоаналитика. В этом году добавлены возможности внесения параметра – влияние погоды на рассчитываемые параметры дальности. Можно задать погоду и посмотреть что произойдет с контрастностью изображения.

Читайте также:  Порядок действий при эвакуации из горящего помещения
Оцените статью
Добавить комментарий