20 вопросов о приборах ночного видения, которые стоят того, чтобы их задать. Инфракрасная камера ночного видения
Приборы ночного видения и тепловизоры или как найти черную кошку в темной комнате
Зрение – наиболее важное чувство восприятия человека. Через данный канал мы получаем большую часть информации о внешнем мире. Наши глаза – это удивительно сложный и совершенный механизм, подаренный нам природой. Но к сожалению возможности их ограничены.
Человек способен воспринимать только очень узкий спектр электромагнитного излучения (он еще называется видимым участком спектра), кроме того, глаз может воспринимать «картинку» только при довольно большом уровне освещенности. Например, если он падает ниже уровня 0,01 люкса, то мы теряем возможность различать цвета объектов и можем видеть только крупные предметы, находящиеся неподалеку.
Это вдвойне обидно, ведь из-за такой особенности нашего органа зрения мы становимся практически слепыми в темное время суток. Человек всегда завидовал другим представителям животного царства, для которых ночная мгла не является преградой: кошкам, совам, волкам, летучим мышам.
Особенно не нравилась подобная ограниченность человеческого зрения военным. Но кардинально изменить ситуацию удалось лишь в середине прошлого столетия, когда благодаря достижениям физики появились приборы ночного видения, позволяющие видеть ночью, почти так же ясно, как и днем.
В настоящее время приборы ночного видения находятся не только в армейских арсеналах, их с удовольствием используют спасатели, охотники, охранные подразделения, специальные службы. А если говорить о тепловизорах, то перечень их использования еще шире.
Сегодня в свободной продаже находится огромное количество самых разнообразных типов и видов приборов ночного видения (ПНВ), выполненных в виде биноклей, моноклей (монокуляров), прицелов или обычных очков. Однако прежде чем говорить про устройство прибора ночного видения, следует несколько слов сказать о физических принципах, на которых основана работа подобных приборов.
Общее описание
Работа приборов ночного видения и тепловизоров основана на физических явлениях внутреннего и внешнего фотоэффекта.
Суть явления внешнего фотоэффекта (или фотоэлектронной эмиссии) заключается в том, что твердые тела под воздействием света испускают электроны, которые и улавливаются ПНВ. Основой любого прибора ночного видения является ЭОП – электронно-оптический преобразователь, который улавливает слабый отраженный свет, усиливает его и превращает его в электронный сигнал. Именно его и видит человек в объективе ПНВ. Следует понимать, что ни один прибор ночного видения неспособен «видеть» в абсолютной темноте. Правда, существуют и активные ПНВ, которые используют для освещения объектов собственный источник инфракрасного излучения.
Любой прибор ночного видения состоит из трех основных составляющих: оптической, электронной и еще одной оптической. Свет принимается объективом, который затем фокусирует его на ЭОП, где фотоны превращаются электронный сигнал. Максимально усиленный сигнал передается на люминесцентный экран, где он опять превращается в привычное для человеческого глаза изображение. Вышеописанная конструкция в целом характерна для любого поколения ПНВ, просто современные приборы ночного видения (второе и третье поколение) имеют более продвинутую систему усиления сигнала.
Тепловизоры же улавливают собственное излучение любого тела или предмета, температура которого отлична от абсолютного нуля. Основной частью тепловизоров являются так называемые болометры – сложные фотоприемные устройства, которые улавливают инфракрасные волны. Подобные датчики чувствительны к длинам волн, соответствующих диапазону температур от -50 до +500 градусов Цельсия.
На самом деле, тепловизоры имеют довольно простую конструкцию. Каждый подобный прибор состоит из объектива, тепловизионной матрицы и блока обработки сигнала, а также экрана, на который выводится готовое изображение. Тепловизоры бывают двух видов: с охлаждаемой и неохлаждаемой матрицей. Первые являются наиболее чувствительными, дорогими и массивными. Их матрица охлаждается до температуры -210 до -170o C, обычно для этого используют жидкий азот. Чаще их используют на крупной военной технике (например, любой танковый прибор ночного видения).
Тепловизоры с неохлаждаемой матрицей на порядок дешевле стоят, они меньше по размеру, но и чувствительность их гораздо ниже. Однако большая часть тепловизоров, которые сегодня представлены на рынке (до 97%), относится именно к этой категории.
Одной из главных особенностей тепловизоров – которая во многом и обуславливает их высокую стоимость – являются их объективы. Дело в том, что обычное стекло, которое используется в большинстве оптических приборов, абсолютно непрозрачно для инфракрасного излучения. Поэтому для объективов тепловизоров используются такие редкие материалы, как германий, рыночная цена которого составляет примерно 2 тыс. долларов за кг. Средний германиевый объектив для тепловизора стоит около 7 тыс. долларов, а цена хорошего может доходить до 20 тыс. долларов. Сегодня и в России, и за рубежом активно ищут замену германию, это может снизить стоимость тепловизора на 40-50%.
История ПНВ и их классификация
Если говорить о приборах ночного видения, то их классификация основана на чувствительности фотокатода, степени усиления света, а также разрешении в центре полученного изображения. Как правило, выделяют три поколения ПНВ: первое, второе и третье. Кроме того, к отдельному поколению нередко относят ранние приборы ночного видения с дополнительным источником инфракрасного излучения. На сайтах производителей можно встретить информацию о ПНВ так называемых промежуточных поколений, вроде 1+ или 2+. Однако подобная градация больше преследует маркетинговые цели, чем является отображением реальных отличий.
Совершенствование конструкции ПНВ и появления новых поколений этих приборов шло последовательно, одно за другим. Поэтому классификацию приборов ночного видения удобнее давать вместе с их историей их развития.
23 августа 1914 года близ бельгийского города Остенде немцам удалось с помощью теплопеленгаторов обнаружить британскую эскадру, состоящую из броненосных крейсеров и миноносцев. И не просто обнаружить, но и корректировать с помощью этих приборов артиллерийский огонь, не давая кораблям противника приблизиться к важному порту. Считается, что именно с этого момента началась история приборов ночного видения.
В 1934 году произошел настоящий прорыв в этой области: голландец Холст создал первый в мире электронно-оптический преобразователь (ЭОП). Двумя годами позже российский эмигрант Зворыкин разработал ЭОП с электростатической фокусировкой сигнала, который позже стал «сердцем» первого коммерческого ПНВ американской компании Radio Corporation of America.
Периодом бурного развития ПНВ стала Вторая мировая война. Лидером в их разработке и применении стала гитлеровская Германия. Первый прототип прицела ночного видения был создан немецкой компанией Allgemeine Electricitats-Gesellschaft (AEG) в 1936 году, он предназначался для установки на противотанковых пушках Pak 35/36 L/45.
К 1944 году немецкие противотанковые пушки Pak 40 могли вести огонь, используя приборы ночного видения, на дистанции до 700 метров. Примерно в это же время танковые войска вермахта получили ПНВ Sperber FG 1250, благодаря использованию которого состоялось последнее крупное немецкое наступление на Восточном фронте, неподалеку от венгерского озера Балатон.
Все вышеперечисленные приборы ночного видения относятся к так называемому нулевому поколению. Подобные устройства отличались очень слабой чувствительностью, поэтому для нормальной их работы необходим был дополнительный источник инфракрасного света. Так, например, каждые пять немецких танков, оснащенных Sperber FG 1250, сопровождал бронетранспортер с мощным инфракрасным локатором Uhu («Филин»). Кроме того, ПНВ нулевого поколения имели ЭОП, чувствительные к ярким вспышкам света. Именно поэтому в конце войны советские войска часто использовали в наступлении обычные прожекторы. Они попросу слепили немецкие ПНВ.
Были у немцев попытки создать и ПНВ, которые бы обеспечивали большую дальность видения (до 4 км), но из-за значительных размеров ИК-прожектора от них отказались. В 1944 году в войска была отправлена опытная партия (300 шт.) ПНВ Vampir, которая предназначалась для установки на немецкие штурмовые винтовки «Штурмгевер». В его состав, кроме непосредственно прицела, входил ИК-прожектор и аккумуляторная батарея. Общий вес прибора превышал 30 кг, дальность – 100 метров, а время его работы составляла всего лишь 20 минут. Несмотря на эти довольно скромные показатели, немцы активно использовали «Вампир» в ночных боях завершающего этапа войны.
Попытки создания ПНВ нулевого поколения были и в Советском Союзе. Еще до войны для танков семейства БТ был разработан комплекс «Дудка», позже аналогичная система появилась и для Т-34. Также можно вспомнить отечественный прибор ночного видения Ц-3, который разрабатывался для пистолетов-пулеметов ППШ-41. Подобным оружием планировали оснастить штурмовые подразделения. Однако широкого распространения ПНВ в Красной армии так и не получили. В тот период приборы ночного видения все еще были экзотикой, а Советскому Союзу во время Великой Отечественной войны было точно не до нее.
Опыт Второй мировой войны показал, что приборы ночного видения имеют прекрасные перспективы. Стало ясно, что эта технология может серьезно изменить способ ведения боевых действий не только на суше, но и в воздухе, и на море. Однако для этого ПНВ нулевого поколения должны были избавиться от большого количества присущих им недостатков, главным из которых была их низкая чувствительность. Она не только ограничивала дальность использования ПНВ, но и принуждала использовать вместе с прибором громоздкий и весьма энергоемкий ИК-прожектор. Да и в целом конструкция первых ПНВ была слишком сложной и не отличалась достаточной надежностью.
Вскоре на смену примитивным ПНВ военного периода пришли приборы первого поколения, основанные на ЭОП с электростатической фокусировкой. Они были способны усиливать входной сигнал в несколько тысяч раз. Что, в свою очередь, позволило отказаться от дополнительной подсветки. ИК-прожекторы не только излишне утяжеляли систему, но и значительно демаскировали бойца на поле боя. Пика своего совершенства ПНВ первого поколения достигли к 60-м годам прошлого века, американцы активно использовали их во время Вьетнамской войны.
Приборы ночного видения второго поколения появились благодаря появлению революционной микроканальной технологии, это случилось в 70-е годы. Суть ее заключалась в том, что теперь оптические пластины усеивались пустотелыми трубками-каналами диаметром 10 мкм и длиной не более 1 мм. Их количество и определяло разрешение светопроводящей пластины. Фотон света, попадая в каждый из подобных каналов, вызывает выбивание целого каскада электронов, что значительно усиливает чувствительность прибора. Для ПНВ второго поколения усиление может достигать 40 тыс. раз. Их чувствительность составляет 240-400 мА/лм, а разрешение – 32-56 штр/мм.
В Советском Союзе на основе этой технологии были созданы очки ночного видения «Квакер», а в США – AN/PVS-5B.
Позже появились приборы ночного видения, в которых электростатическая линза отсутствует вовсе и происходит прямой перенос электронов к пластине с микроканалами. Такие ПНВ обычно относят к поколению 2+. На основе подобной схемы изготовлены отечественные очки ночного видения «Наглазник» или их американский аналог AN/PVS-7.
Дальнейшие усилия ученых по улучшению приборов ночного видения были направлены на усовершенствование фотокатода. Инженеры компании Philips предложили изготавливать его из нового полупроводникового материала – арсенида галлия.
Так появились приборы ночного видения третьего поколения. По сравнению с традиционным мультищелочным фотокатодом его чувствительность выше на 30%, что позволяет проводить наблюдение даже в условиях облачной безлунной ночи. Проблема только в том, что новый материал можно изготавливать только в условиях глубокого вакуума, и этот процесс весьма трудоемок. Поэтому стоимость такого фотокатода на порядок выше, чем у его предшественников. Хотя, ПНВ третьего поколения могут усиливать входящий свет в 100 тыс. раз. Еще можно добавить, что изготавливать в промышленных масштабах арсенид галлия могут только в двух странах – в США и России. Голландцы из Philips предпочитают не заниматься этим, а получать лицензионные отчисления от производителей.
Если вы где-нибудь увидите информацию о продаже ПНВ четвертого поколения, то имейте в виду, скорее всего, вас обманывают. Их пока не существует, непонятно даже, какими пользоваться критериями для определения этой группы ПНВ. Хотя, конечно же, исследования по совершенствованию существующих «ночников» ведутся в десятках стран мира. Для тепловизоров ищут бюджетную замену стекла из германия, основной проблемой ПНВ является поиск более дешевого аналога арсенид-галлиевых фотокатодов. В начале нулевых годов американцы заявили о создании ПНВ нового поколения, но часть экспертов считает, что его, скорее можно назвать поколением 3+.
Области применения и перспективы
Приборы, которые позволяют человеку видеть
militaryarms.ru
Инфракрасные (ИК) камеры видеонаблюдения, прожекторы, подсветка, принцип работы
ИК ПОДСВЕТКА - ПРОЖЕКТОРЫ
Начать стоит с того, что любая камера может осуществлять видеонаблюдение в инфракрасном диапазоне. Определяется это тем, что спектральная чувствительность матрицы видеокамеры в той или иной степени захватывает часть ИК диапазона.
Стоит сразу оговориться - речь пойдет о формировании изображения за счет отраженных инфракрасных лучей. Фиксация собственного теплового излучения объекта под силу специальным устройствам - приборам ночного видения, тепловизорам, которые по принципу действия с камерами видеонаблюдения имеют мало общего.
Если ставится задача организации наблюдения преимущественно или исключительно в ночное время то при выборе камеры следует учитывать следующие моменты:
Монохромные (черно - белые) аналоговые камеры подходят для этих целей значительно лучше нежели цветные. Определяется это их устройством и принципом действия.
Во-первых, изготовленные по CCD (ПЗС) технологии матрицы, которые используются в этих приборах не имеют на своей поверхности дополнительных микроэлектронных элементов, соответственно, вся их площадь используется исключительно для формирования изображения.
Во-вторых, поскольку чувствительность матрицы во многом определяется количеством света, приходящимся на единицу ее площади, а для формирования цветного изображения используются три элементарные площадки (монохромного - одна) преимущество видеокамер черно-белого изображения становится очевидным.
Следом идет объектив. Чем больше диаметр его входного зрачка - тем большее количество отраженного излучения он может собрать. Кроме того, следует учитывать такой параметр как потери внутри оптической среды объектива. Кстати, найти этот параметр в его описании представляется сомнительным, однако можно однозначно утверждать, что хороший объектив по определению дешевым быть не может.
Нельзя сбрасывать со счетов и такой параметр как уровень собственных шумов матрицы и камеры в целом. Для получения изображения нормального качества в инфракрасном диапазоне отношение сигнал/шум (S/N) должно быть не менее 50 dB.
Про остальные технические характеристики видеокамер можно почитать здесь.
ИК ПОДСВЕТКА ДЛЯ КАМЕР ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ
Какой бы высокой светочувствительностью не обладала видеокамера, но для организации видеонаблюдения в условиях недостаточной освещенности без дополнительной инфракрасной подсветки не обойтись. Причины, по которым используется ИК диапазон могут быть разными. Видеонаблюдение в инфракрасной области спектра может применяться:
в случаях, когда использовать искусственное освещение экономически нецелесообразно;
при необходимости обеспечить скрытность видеонаблюдения;
на объектах, где недопустимо применение источников видимого света.
Последний момент несколько специфичен, но при организации наблюдения, например, в кинотеатрах во время сеанса он должен быть учтен.
Нужно заметить, что эффективность ИК подсветки зависит, помимо прочего, от чувствительности камеры видеонаблюдения в инфракрасном диапазоне. Дело в том, что в большинстве случаев мы хотим за счет одной видеокамеры осуществлять наблюдение как днем, так и ночью. Причем в светлое время суток требуется получение качественного цветного изображения.
Эти две задачи противоречивы по своей сути. Наличие режима "день-ночь" у цветных камер видеонаблюдения полноценно это противоречие не устраняет. Лучшие результаты дает применение механического ИК фильтра.
Конструктивно инфракрасная подсветка реализуется двумя способами:
встроенная в камеру видеонаблюдения;
выполненная отдельным блоком (ИК прожектор).
Последний вариант рассматривается ниже, а вот если вы остановили свой выбор на камере со встроенной подсветкой, имейте в виду, что большая дальность подсветки требует соответствующей мощности светодиодов. А большая мощность требует хорошего теплоотвода, иначе видеокамера тривиально перегреется (особенно это касается IP устройств).
Вы видели видеокамеры широкого применения с внешними радиаторами? Поэтому когда я вижу камеру с заявленной дальностью ИК подсветки более 20 метров меня терзают смутные сомненья в ее эффективности.
В начало
ИК ПРОЖЕКТОРЫ
Инфракрасные прожекторы для систем видеонаблюдения позволяют эффективно вести наблюдение в темное время суток. Конструктивно они представляют собой функционально законченное устройство в отдельном корпусе. По типу излучателя они могут быть:
ламповыми;
светодиодными.
Первые имеют относительно небольшой рабочий ресурс, небезопасны в эксплуатации, поэтому сейчас практически не применяются. Светодиодные прожекторы компактны, устойчивы в различного рода вибрациям и сотрясением, имеют высокий КПД. Их основными техническими характеристиками являются:
мощность излучения;
углом подсветки;
дальностью;
длиной волны ИК излучения.
Чем больше мощность инфракрасного прожектора и меньше угол подсветки тем на большем расстоянии он действует.
Мощность определяется количеством и типом светодиодов. Угол освещения также определяется двумя факторами: конструкцией светодиодов и характером их размещения в корпусе прибора. Поскольку сами по себе светодиоды формируют достаточно узкий пучок излучения, для подсветки больших площадей их оптические оси должны располагаться под углом друг другу.
Угол подсветки прожектора должен соответствовать углу обзора камеры видеонаблюдения. Исключение могут составлять случаи, когда места установки видеокамеры и прожектора разнесены. Кроме того, возможен вариант, когда один прожектор используется для освещения зоны обзора нескольких камер.
Обратите внимание, угол обзора видеокамеры определяет дальность эффективного наблюдения (про это здесь). Например, для камеры с фокусным расстоянием 3,6 мм максимальное рабочее расстояние составит порядка 15 метров. Грубо прикидываем, что угол ее "зрения" составляет 600. Соответственно такие же параметры должен иметь ИК прожектор для совместной с ней работы.
Имейте ввиду, получить большую дальность подсветки при большом угле раскрыва излучения ИК прожектора — задача технически сложная. В широкой продаже такие устройства не встретишь или цена их будет чрезвычайно высока. Так что к выбору устройства инфракрасной подсветки надо подходить вдумчиво и критически относиться к различного рода рекламным заявлениям.
Создание инфракрасной камеры ночного видения из веб-камеры
августа 13, 2010 | Автор: dimio
В качестве продолжения моей недавней заметки, посвященной созданию домашней системы видеонаблюдения под управлением Linux (при помощи программы Motion) я хочу рассказать о простейшем способе переделки обычной веб-камеры в так называемую камеру ночного видения — способную воспринимать инфракрасный диапазон спектра.
Что такое инфракрасная камера ночного видения
Фактически любая цифровая камера может выступать в качестве ЭОП (электронно-оптического преобразователя) для прибора ночного видения (ПНВ) нулевого поколения (в таких ПНВ используется активная ИК-подсветка местности), поскольку сами матрицы камер воспринимают не только видимый, но и ИК спектр. Отсекается «лишний» свет при помощи светофильтров (в данном случае — ИК фильтр) и делается это для того, чтобы выдаваемое камерой изображение соответствовало воспринимаемому человеческим глазом. К слову, в дешевых камерах ИК-фильтр слабый или может вовсе отсутствовать — для проверки можно посветить пультом ДУ например в камеру мобильного телефона. Следовательно, демонтировав ИК-фильтр можно из обычной веб-камеры сделать камеру ночного видения, заодно повысив общую чувствительность веб-камеры и избавившись от зашумлённости изображения в условиях недостаточного освещения
Демонтаж ИК-фильтра с веб-камеры
Рассмотрю процесс демонтажа ИК-фильтра на примере веб-камеры Logitech Webcam C120. В интернете есть неплохой сайт с описаниями (на англ.) способов удаления ИК-фильтров с веб-камер основных типоразмеров. Даже если конкретной модели камеры там нет (как нет моей например) — полезно найти ближайшую похожую и ознакомиться с её устройством, в дальнейшем это пригодится при разборке своей камеры. Внимание — не любую камеру можно безболезненно лишить фильтра — в комментариях отмечен случай порчи камеры с интегрированным в линзу фильтром.
Первым делом необходимо разобрать корпус — сняв кожух с передней полусферы, вынув резиновую заглушку, закрывающую посадочное место крепежного винта и выкрутив сам винт. Для выполнения указанных операций потребуется как минимум тонкая крестовая отвертка (часовая подойдет лучше всего), заглушку удобно вынимать, подковырнув каким-нибудь острым предметом, хотя вполне реально обойтись ногтями.
После развинчивания камера разбирается на две половинки-полусферы, для чего нужно потянуть их в разные стороны от центрального шва. При этом можно удалить штатную подставку, если она не понадобится в дальнейшем, а также вынуть светопроводник от индикаторного светодиода и снять кнопку, расположенную сзади камеры.
Теперь необходимо вынуть из пазов плату с закрепленным на ней объективом. После чего с объектива снимается фокусировочное кольцо, а сам он откручивается от кожуха матрицы. Все снятое отложим в сторону и вплотную займемся главным — самой матрицей.
Для снятия кожуха с матрицы нужно открутить два винта, расположенных на задней стороне платы. Кожух по периметру приклеен к плате, так что снимать его надо аккуратно, но с приложением некоторого усилия. После снятия кожу плату с матрицей лучше тоже отложить подальше, чтобы матрицу случайно не повредить.
Переходим к главному шагу. ИК-фильтр приклеен к кожуху изнутри, лично у меня обратимо демонтировать его не получилось — пришлось просто выбить при помощи швейной иглы и вычистить остатки (делать это лучше в очках — ИК-фильтр стеклянный и мелкие кусочки стекла могут прилететь в глаз).
Вот и всё, камера ночного видения готова! Осталось поставить на место кожух (при установке обращаем внимание на ключи, расположенные на кожухе и плате — выступы и дырочки соответственно, совмещением которых обеспечивается правильность расположения кожуха). Прикручиваем объектив в кожуху, подключаем камеру и проверяем ее работоспособность.
Теперь достаточно лишь заключить камеру в удобный корпус (можно использовать и штатные, если его размеры и форма вас устраивают) и разместить в нужном месте — например над входной дверью, подключив провод камеры к компьютеры. И наслаждаться самостоятельно собранной системой видеонаблюдения!
Зачем еще может пригодиться инфракрасная камера
Помимо того, что инфракрасная камера сама по себе менее чувствительна к плохой освещенности и потому лучше обычной подходит для использования в качестве охранной, у нее есть еще несколько интересных особенностей:
Первая и основная, вытекающая из самой сути ИК-камеры — она воспринимает ИК-излучение, а значит с такой камерой будет отлично работать невидимая невооруженным глазом ИК-подсветка (тот самый принцип ПНВ нулевого поколения). Дядюшка Ляо предлагает огромный выбор модулей из ИК-светодиодов — от лампочек для стандартной сети 220 В до. тех, что монтируются на «взрослые» охранные камеры. Выполненных как в виде плат, так и в виде полуготовых и готовых устройств. Например, Для отдельных ИК-светодиодов полезно будет подобрать диффузор для рассеивания луча.
А вторая особенность ИК-камеры заключается в проницаемости для ИК-излучения некоторых материалов (например — синтетики). Также в ИК-свете видны защитные приспособления денежных купюр. Довольно забавно выглядят вены на теле, снятые ИК-камерой.
Как видите, сделать инфракрасную ночную камеру из самой простой веб-камеры — совсем не сложно и не затратно как по усилиям, так и по времени. Зато возможности такая переделка открывает весьма интересные как с практической точки зрения, так и с точки зрения обыкновенного любопытства. Следующим шагом может стать создание модуля ИК-подсветки, который можно использовать для «ночного видения» совместно с обыкновенным сотовым, камера которого способна распознавать ИК-спектр — получится настоящий мобильный прибор ночного видения!
20 вопросов о приборах ночного видения, которые стоят того, чтобы их задать
Приборы, с помощью которых можно усиливать видимость в темное время суток, делать объекты четкими и пригодными для изучения и наблюдения, – требуют знаний несколько больших, чем просто «включи и смотри». Первоначально приборы ночного видения (ПНВ) разрабатывались для оборонных целей. Это вполне объяснимо, ведь во время проведения военных операций умение действовать ночью не хуже, чем днем может спасти много жизней, и такие приборы давно взяты на вооружение армиями большинства стран мира.
ПНВ в том виде, какими мы их знаем сейчас, стали использоваться американскими солдатами во время операций на Ближнем Востоке, хотя самые первые подобные разработки относятся ко временам Второй мировой Войны. Сейчас с помощью ПНВ по ночам летают спасательные вертолеты и военные истребители, а современные беспилотники оснащаются тепловизорами. Благодаря удешевлению и развитию технологий охотники, натуралисты и стражи порядка имеют возможность пользоваться ПНВ там, где им это необходимо.
Приборы для ночных наблюдений становятся доступнее, но многие по-прежнему не знают, каким образом они работают, что необходимо учесть при выборе, как именно пользоваться ПНВ. Эксперты в области приборов ночного видения, кто занимается производством такой аппаратуры, помогли сформулировать несколько основных вопросов, которые чаще всего интересуют пользователей и ответили на них. Эта информация будет полезна при покупке ПНВ и поможет узнать немного больше, приоткрыть завесу тайны.
1. Как правильно называть ПНВ
Терминология ‒ одна из самых запутанных тем в изучении ПНВ. Существуют два основных их типа: ЭОП (преобразователи электронно-оптического типа) и тепловые приборы (их еще называют тепловизорами). Считать, что к ПНВ относится только первая категория не совсем верно.
2. В чем разница
Классические ЭОП-системы собирают тот слабый свет, которого недостаточно для человеческого глаза и многократно его усиливают. Это может быть лунное, звездное освещение, едва различимые огни и так далее. Тепловые разновидности могут работать при отсутствии света как такового, измеряя разницу в температурах объектов и воспроизводя изображение в цветах теплового спектра.
3. Что помогает ЭОП улучшать изображение
Увеличение получаемых фотонов света. Они попадают на внутренние фотокатодные пластины, увеличиваются, усиливаются с помощью электродной системы и через вакуумную трубку подаются на люминесцентный экран. Он воспроизводит усиленное изображение с различным разрешением (исчисляется в видимых штрихах на миллиметр).
4. Как устроены тепловые разновидности
Портативные инфракрасные системы ночного видения используют тепловые датчики, считывающие разницу между границами объектов и их окружением, на основании чего создается образ объекта, который отправляется на дисплей.
5. Прибором какого поколения стоит пользоваться
Поколения 0 и 1 ‒ уже история, хоть приборы 1 поколения и стали довольно доступными. Начинать «серьезный разговор» стоит с оптики Gen 2 или 2+, с многократно усиленной чувствительностью и хорошим разрешением (отличные приборы этого класса, кстати, производятся в России и Беларуси). Поколение 3, 3+ и 3 Pinnacle из-за чувствительности к боковой засветке чаще используется спасателями и военными. Это приборы, вобравшие в себя все достижения современной технической мысли.
6. Что такое Auto Gating
Это технология, нейтрализующая яркий свет от точечных объектов, предназначенная не допустить «слепоты» наблюдателя и сделать изображение более равномерным.
7. Чем подобные приборы могут помочь в обычной жизни
Они широко используются правоохранительными органами в розыскных или спасательных операциях, нужны для наблюдения и патрулирования ночью. С помощью тепловых систем можно найти доказательства (брошенные предметы некоторое время хранят тепло рук), но они дают лишь очертания объектов ‒ четко идентифицировать людей с помощью тепловизора практически невозможно.
8. Каков ценовой диапазон ЭОП
Все зависит от качества и уровня оптики. Самые распространенные монокуляры 2+, например, в США стоят около 2000 долларов, а 3+ ‒ начиная от 4000. Дополнительные опции и аксессуары также могут существенно увеличить цену.
9. Сколько стоит тепловизор?
В Штатах пару лет назад современный и мощный тепловизор мог стоить 10000 долларов, но с ростом производства карманных тепловизионных камер их цена снизилась до уровня 4000 долларов.
10. Как оценивать качество изображения
Это легче сделать для тепловизора ‒ там оно измеряется в стандартных единицах разрешения экрана (640х480, 240х180 и так далее). Чем лучше разрешение, тем дороже прибор. В оценке качества ЭОП очень важно понимать, что сопутствующая оптика должна быть не хуже, чем сам прибор ‒ иначе можно выкинуть деньги на 3+, установив его на откровенно низкосортную оптику. В целом, золотой стандарт ЭОП ‒ это разрешение с 64 до 72 штр/мм, но многие эксперты считают, что вполне достаточно и 45.
11. Можно ли проверить прибор перед покупкой
Если продавец серьезно относится к работе, он даст возможность испытать прибор, но это обычно обсуждается в частном порядке. Большинство устройств проходят всестороннюю проверку, и их результаты есть в открытом доступе, так что о приборе можно получить нужную информацию и без предварительного тестирования.
12. Какие службы используют ПНВ, кто может себе это позволить
Кроме частных агентств, выделяющих бюджет на закупку оборудования, есть госструктуры, получающие гранты или конфискующие приборы из незаконного оборота. Также возможна поддержка специальных частных фондов (в основном, в США).
13. Есть ли недорогие приборы ночного видения
Их много, и они заслуживают изучения. Если вы не находитесь на поле боя и многократная интенсификация картинки вам не нужна, то можно приобрести цифровые ПЗС-камеры (CCD, с зарядовой связью) или систему CMOS (комплиментарные транзисторные металло-оксидные полупроводники). Они существенно повысят качество ориентирования в темноте. В городских условиях контрастной освещенности (яркие фонари, витрины и глубокие тени рядом с ними) они могут даже стать полезнее классических ПНВ.
14. Как ухаживать за приборами
В ПНВ не так много элементов, которые можно легко повредить. Прибор нежелательно ронять, хранить долго, не вынув батареи. Всегда следует использовать защиту для линз, а лучше ‒ поставить хороший стеклянный фильтр.
15. Нужно ли специально учиться пользоваться ПНВ
Специальные навыки для использования ПНВ желательны. Иначе вы рискуете потратить деньги, но по-прежнему плохо видеть в темноте. Внимательно читайте справочные материалы, поговорите с продавцом, попробуйте найти тренера.
16. Какой срок службы у приборов ночного видения
При надлежащем уходе тепловые камеры прослужат вам многие десятилетия ‒ они твердотельные. Срок использования ЭОП ограничен из-за изнашиваемости линз: хорошая модель 2+ прослужит около 5000 часов, а 3 или 3+ ‒ до 15000. Чтобы увеличить срок службы, приборы следует всегда отключать, когда они не используются.
17. Почему у ЭОП-систем зеленое изображение
В принципе, изображение, хоть и монохромно, но может быть окрашено в различные оттенки. Иногда используется черно-белая классика, которая чуть меньше утомляет глаза, но сочетание зеленого и черного цветов дает самую четкую и легковоспринимаемую глазом «картинку».
18. Как можно повысить собственные способности видеть в темноте
Можно поступить как средневековые пираты, которые на одном глазу носили повязку. С ее помощью закрытый глаз адаптировался к темноте. Современные военные пользуются монокулярами, чтобы сохранить природные способности глаз.
19. А есть ли приборы с комбинированной технологией
Некоторые компании делают гибриды, например, Gen3+ и тепловизор (ITT Exelis с их разработкой Dual Sensor Night Vision Goggle). Они позволяют комбинировать тепловую и визуальную информацию на одном дисплее. Есть, правда несколько но: приборы стоят больше 10000 долларов и почти все уходят к военным.
20. Каково будущее ПНВ
В ближайшие годы мы, скорее всего, услышим много нового о коротковолновых приборах SWIR. Инфракрасные системы понемногу достигают такого уровня четкости и разрешения, что в будущем тепловые изображения приблизятся по информативности к ЭОП.
fotoskala.ru
Модель прибора ночного видения, сделанного руками за 5 минут
В этом видеоуроке покажем, как изготовить простой и недорогой самодельный прибор ночного видения, справимся с этой задачей за 5 минут. Весь процесс его создания автор идеи продемонстрировал на видео.
В первую минуту ролика демонстрируется съемка в темноте с помощью обычной камеры с искусственным светом. Далее свет выключается и аппарат переводится в режим ночного видения. В этом состоянии без специальной инфракрасной подсветки ничего не видно. С о второй минуты она включается и видно, что прибор ночного видения хорошо функционирует.
Вебкамера — основа для видения в инфракрасном свете
Для того, чтобы сделать устройство для ночного видения нужна обычная вебкамера, которую требуется немного доработать, удалив из нее инфракрасную линзу. В результате камера начнет пропускать инфракрасное излучение. Для подсветки используем инфракрасный фонарик. В видео автор ролика упоминает мощность фонарика, но в комментарии он сообщает о своей ошибке, когда он называет его мощность. На самом деле мощность его 3 ватта. Инфракрасный фильтр прозрачный, он стоит на линзе камеры. После сборки вебкамеры без фильтра можно смотреть ночные виды, но только с использованием такого фонаря.
Если нужен заводской качественный прибор ночного видения, то приобрести его можно в китайском интернет-магазине. Там же вы сможете узнать разброс цен на товары, а также найдете и инфракрасный источник света (при необходимости). На сайте есть отзывы, почитайте, когда будете принимать решение о покупке.
Далее смотрите, как работает эта камера, которая сделана своими руками, с подсветкой с помощью телевизионного пульта. С пультом инфракрасное освещение работает только на близком расстоянии, но например, для лестничной площадки его будет достаточно.
Удачных экспериментов!
izobreteniya.net
Камеры ночного видеонаблюдения, ИК подсветка
Если подходить строго, то камера ночного видеонаблюдения представляет собой сложное оптико - электронное устройство, а именно некий гибрид сверхвысокочувствительной видеокамеры и прибора ночного видения. Устройство такого исполнения является по своему принципу действия пассивным, то есть ничего не излучает, поэтому обнаружить ее при помощи технических средств практически невозможно.
Стоит заметить, что эти видеокамеры очень дороги, "капризны" при эксплуатации и могут применяться для решения достаточно специфичных задач. Сказано здесь про них исключительно для "общего образования", а более подробно будут рассмотрены широко используемые для видеонаблюдения в ночных условиях камеры с инфракрасной (ИК) подсветкой.
Начнем с того, что цветные видеокамеры для ночной эксплуатации непригодны, поэтому достаточно часто они имеют переключатель "день- ночь" для их перевода в ночной режим работы, однако наличие этой функции не гарантирует их полноценного функционирования при ограниченной освещенности.
Для осуществления ночного видеоконтроля должны выполняться, как минимум, следующие условия:
Наличие ИК подсветки (не обязательно совмещенной с камерой, возможно использование отдельного блока).
Достаточная чувствительность видеокамеры в ИК диапазоне.
Несколько слов про "подводные камни", которые могут встретиться при выборе камеры для организации этого вида наблюдения на объекте.
Наличие ИК подсветки, смонтированной непосредственно в корпусе камеры, при наличии защитного стекла чревато частичным от него отражением инфракрасных лучей, как следствие - создание фоновой засветки объектива.
Дальность действия подсветки определяется углом ее раскрыва и мощностью, причем, чем бОльшую площадь нужно осветить, тем эти параметры тоже должны быть больше. Угол подсветки должен соответствовать углу обзора, если он будет меньше, то часть изображения останется "в тени", поэтому, заявляемая производителем дальность действия на практике может принести определенные разочарования.
Обеспечение подсветки на значительные расстояния (более 10 метров) требует применения светодиодов суммарной мощностью порядка 5-10 Вт. Что из этого следует? Если подсветка выполнена в корпусе видеокамеры и заявляется большая дальность ее действия, то ток потребления такого устройства однозначно должен быть более 1 Ампера.
Кроме того, мощные светодиоды выделяют значительное количество тепла и требуют применения "серьезных" радиаторов охлаждения. Поэтому эффективность такой подсветки представляется сомнительной.
Как вывод - правильная организация видеонаблюдения в условиях недостаточной освещенности должна предусматривать использование специализированных ИК прожекторов.
Следующий момент - чувствительность. Здесь следует иметь ввиду, что она может указываться как для освещенности объекта, так и для освещенности на матрице. При прочих равных условиях первое значение обеспечит лучшее качество изображения.
Качество изображения камеры (любой, а не только предназначенной для ночного наблюдения) определяется соотношением сигнал/шум, определяемым техническими характеристиками. Для ориентира приведу некоторые значения и их субъективную оценку:
50-60 дБ - очень хорошее изображение,
40 дБ - могут наблюдаться отдельные помехи в виде точек,
30 дБ - "снег",
20 дБ - очень плохое изображение.
Кроме того, может указываться значения IRE, которые характеризуют уровень видеосигнала. За 100 единиц IRE принимается значение 0,7 В, то есть идеальный уровень. Далее - по уменьшению.
Зачастую можно встретить такое понятие как "приемлемое качество" изображения. Так вот, разные производители нормировать могут его по разному, в пределах 30-50 IRE. Стоит заметить, что если не указаны конкретные значения эта оценка субъективна.
Создание инфракрасной камеры ночного видения из веб-камеры 2ZV.ru
Теперь достаточно лишь заключить камеру в удобный корпус (можно использовать и штатные, если его размеры и форма вас устраивают) и разместить в нужном месте – например над входной дверью, подключив провод камеры к компьютеры. И наслаждаться самостоятельно собранной системой видеонаблюдения!Зачем еще может пригодиться инфракрасная камера
Помимо того, что инфракрасная камера сама по себе менее чувствительна к плохой освещенности и потому лучше обычной подходит для использования в качестве охранной, у нее есть еще несколько интересных особенностей:Первая и основная, вытекающая из самой сути ИК-камеры – она воспринимает ИК-излучение, а значит с такой камерой будет отлично работать невидимая невооруженным глазом ИК-подсветка (тот самый принцип ПНВ нулевого поколения). Дядюшка Ляо предлагает огромный выбор модулей из ИК-светодиодов – от лампочек для стандартной сети 220 В до. тех, что монтируются на "взрослые” охранные камеры. Выполненных как в виде плат, так и в виде полуготовых и готовых устройств. Например, Для отдельных ИК-светодиодов полезно будет подобрать диффузор для рассеивания луча.А вторая особенность ИК-камеры заключается в проницаемости для ИК-излучения некоторых материалов (например – синтетики). Также в ИК-свете видны защитные приспособления денежных купюр. Довольно забавно выглядят вены на теле, снятые ИК-камерой.
Как видите, сделать инфракрасную ночную камеру из самой простой веб-камеры – совсем не сложно и не затратно как по усилиям, так и по времени. Зато возможности такая переделка открывает весьма интересные как с практической точки зрения, так и с точки зрения обыкновенного любопытства. Следующим шагом может стать создание модуля ИК-подсветки, который можно использовать для "ночного видения” совместно с обыкновенным сотовым, камера которого способна распознавать ИК-спектр – получится настоящий мобильный прибор ночного видения!
Mitsubishi Pajero Sport: удар по Prado? В редеющем, но популярном у нас сегменте рамных вседорожников появился сильный игрок – легендарный Mitsubishi Pajero Sport третьего поколения, который полностью затмил предшественника. Но хватит ли пр...
Toyota Corolla: юбилею посвящается В честь 50-летнего юбилея своей популярной модели компания Toyota обновила мировой хит под названием Corolla. По традиции рестайлинг подчеркнул преимущества бестселлера. Внешний вид стал более выразит...
Добавить сайт в избранное
Чем больше мощность инфракрасного прожектора и меньше угол подсветки тем на большем расстоянии он действует. 
августа 13, 2010 | Автор: dimio 
Рубрики: *NIX | 
Метки: linux, motion, видеонаблюдение, гаджет, самодел | 
66 комментариев » 
.jpg)
