Все объекты с температурой выше абсолютного нуля (-273 ℃) являются источниками теплового излучения. Невидимый для человеческого глаза, данный тип излучения может быть зафиксирован с помощью специальных устройств — тепловизоров.
Именно эти устройства легли в основу тепловизионных камер видеонаблюдения, способных работать как самостоятельная автономная система, так и быть частью классической системы видеонаблюдения.
Тепловизионные камеры фиксируют изображение в видимой части спектра путем определения разницы температуры объекта и окружающей среды.
Чем выше температура объекта тем интенсивнее будет излучение. Чем больше разница температур разных объектов, тем ярче и контрастнее будут изображения.
Существенная особенность тепловизора состоит в том, что для регистрации окружающего мира ему не нужно никакое освещение: если обычная камера принимает отражённый от предметов свет (дневной, искусственный, инфракрасный), то тепловизор работает с собственным тепловым (инфракрасным) излучением предметов и видит их в полной темноте.
- работа в полной темноте
- работа в сложных условиях (дым, туман, снег, дождь)
- большая дальность работы
- снижение ложных тревог
- отсутствие проблем со встречной засветкой
- высокая точность детекции
- скрытое расположение (обычные камеры в темное время суток всегда дополняются источниками освещения)
Недостатки тепловизоров:
-
Невозможность распознавания и идентификации наблюдаемых объектов в том понимании, которое справедливо для обычных камер светового диапазона. Изображение теплового излучения, например, человека, не позволяет его идентифицировать, и даже зафиксировать какие-либо приметы полезные для проведения расследования и поиска злоумышленника;
-
Объект может «раствориться» в фоне. Дневное наблюдение тепловизором может не дать столь эффективный результат, как наблюдение ночью. Особенно в жаркий солнечный день, когда наблюдаемый предмет может сравняться по температуре с фоном и практически «раствориться» в нём;
-
Объект может укрыться за преградой. Человек, укрывшийся за непроницаемой преградой, скажем, листом фанеры, в случае выравнивания температур преграды и окружающей фона, например, поверхности земли или кустов, может быть не обнаружен тепловизором. Правда, это касается уже довольно больших расстояний;
-
Тепловизоры не видят сквозь стекло и воду. Однако на практике это маловероятно. В реальных ситуациях на периметре вряд ли кто-то будет перемещаться, укрывшись за стеклом или куском оргстекла;
- Высокая цена.
Температурная чувствительность тепловизора
Чаще всего под чувствительностью тепловизора подразумевается параметр, который носит название NETD (эквивалентная шуму разность температур), или, если упрощённо, шаг отличия фиксируемой температуры объекта от температуры фона. Измеряется она в милликельвинах (мК). У современных тепловизоров данная величина равна сотым долям градуса.
Поскольку градус Кельвина как единица измерения фактически равен градусу Цельсия, но с другим началом шкалы, значение параметра NETD, скажем, в 50 мК будет означать, что разрешающая температурная способность тепловизора равна 0,05°C. Таким образом, при отличии температуры движущейся цели от температуры фона на пять сотых градуса, тепловизор обеспечит возможность определить эти отличия и зафиксировать цель.
Матрицы калиброванные и некалиброванные
Существуют тепловизионные камеры, которые не просто фиксируют разницу температур объектов, но способны определять их точную температуру. Матрицы таких камер откалиброваны по некоторому температурному эталону и позволяют производить измерение даже в отдельной точке наблюдаемого объекта.
Основное применение — контроль технологического оборудования и оповещение оператора о перегревах или переохлаждениях. Также калиброванные матрицы начали активно применяться для определение температуры тела человека в условиях коронавируса.
Отличить тепловизор от обычной камеры по внешнему виду практически невозможно. Тепловизоры выпускаются в тех же форм-факторах. Однако есть признак, по которому знающий человек всегда отличит тепловизор — объектив. Объективы для тепловизоров из германия не пропускают видимый свет и поэтому тепловизоры можно легко визуально отличают от камер видеонаблюдения по внешнему виду объектива.
Применение.
Тепловизор в системах охраны практически не применяется внутри зданий. Основное назначение тепловизора без температурной индикации – охрана периметра протяженных объектов, территорий, прилегающих к охраняемому объекту, контроль нахождения посторонних на линейных объектах транспортной инфраструктуры: трубопроводах, мостах, тоннелях, железнодорожном полотне. Акватории и береговая линия также достаточно часто охраняются с использованием тепловизионного оборудования для обнаружения плавсредств на дальних подступах к береговой линии.
Тепловизоры с температурной индикацией используют например в аэропортах для определения пассажиров с повышенной температурой – это потенциальные угрозы эпидемиологической обстановке. Кроме того, тепловизоры с температурной индикацией могут применяться как технологическое видеонаблюдение на объектах электроэнгергетики для обнаружения перегревов.
Выделим основные задачи, для которых имеет смысл использовать камеры данного типа:
-
Обнаружение в отсутствии какого бы то ни было освещения.
Любой тепловизор, вне зависимости от конструктивных особенностей, может обнаруживать объекты в абсолютной темноте. Это позволяет обеспечить как скрытое наблюдение за объектами, так и экономить на дополнительном освещении на периметре; -
Контроль за обширными пространствами на дальних подступах к объекту.
Для фиксирования движения объекта, допустим, человека, достаточно получения контрастного изображения размером всего в несколько пикселей, теоретически расстояние детектирования может быть весьма большим, до нескольких километров. Эта особенность позволяет обеспечить качественное обнаружение целей на дальних подступах к объекту защиты, в т.ч. на обширных пространствах: акватория, открытое поле, горы и т.п.; -
Работа в сложных метеоусловиях. Тепловизор «видит» сквозь туман, снег и дождь. Дальность обнаружения целей в этом случае падает, иногда в несколько раз, но это не идет ни в какое сравнение с тем, что обычная камера практически полностью перестает видеть даже в условиях легкого тумана;
-
Предотвращение пожаров. Обычно с оповещением о возгорании прекрасно справляется пожарная сигнализация но только тогда когда речь идет о помещениях. Однако на крупных промышленных предприятиях и строительных объектах не всегда может применяться классическая пожарная сигнализация. То же самое относится и к площадкам под открытым небом. Тепловизионные камеры видеонаблюдения при возгорании автоматически фиксирует отклонение температурного диапазона и автоматически отправляется тревожный сигнал на монитор охранника или мобильный телефон ответственного лица.
В 2020 году эпидемия коронавируса внесла огромные изменения в тенденции рынка тепловизоров в России и во всем мире, поскольку одним из основных симптомов этого заболевания является повышенная температура тела. Производители тепловизионного оборудования оперативно реагируют на развивающуюся ситуацию и выпускают новые модели тепловизоров, терминалов и прочих устройств дистанционного контроля температуры человеческого тела.
Тепловизионная техника постепенно переходит из дорогого, узкоспециализированного рыночного сегмента в массовый. Пандемия COVID-19 стала дополнительным стимулом в ее широком распространении. Именно тепловизоры стали основным неконтактным методом выявления заболевших людей в местах массового скопления. Ни одно другое средство не может сравниться с ними по удобству и точности измерения температуры. Вероятно, именно медицина станет в ближайшее время основным драйвером развития этого направления.