30.03.2016

ТепловизорыТепловизоры в отличие от традиционных видеокамер работают не с видимым диапазоном электромагнитного излучения, который мы называем светом, а в среднем инфракрасном диапазоне, который мы воспринимаем как тепловое излучение. Обычные видеокамеры требуют источников света, чтобы видеть, тогда как тепловизоры регистрируют тепло, которое испускают все тела с температурой выше абсолютного нуля, и поэтому не нуждаются в дополнительном освещении. По этой причине основное преимущество тепловизоров — это точность обнаружения, четкое и качественное изображение в самых сложных условиях наблюдения (ночь, дождь, туман), что недоступно традиционным видеокамерам. И если видеокамеры используются в большинстве случаев для получения видеозаписей с последующим анализом видеоархива при возникновении нештатных ситуаций, то у тепловизоров задача — обнаружение нарушителей периметра для оперативного реагирования.

На данный момент доступны два типа тепловизионной технологии, каждый из которых имеет свои достоинства. Большинство тепловизоров имеет неохлаждаемую матрицу, что позволяет создавать компактные устройства небольшой массы с низким энергопотреблением и достаточно высоким разрешением. Тепловизоры с охлаждаемой матрицей имеют криогенное охлаждение и заметно более высокое энергопотребление. Они не отличаются компактностью, зато способны улавливать мельчайшие изменения теплового излучения. Охлаждаемые тепловизоры, как правило, в первую очередь ориентированы на применение в сфере безопасности и способны получать изображение на большем расстоянии и с более высоким разрешением при более компактных объективах.

Высокая стоимость тепловизионной технологии изначально ограничивала область применения вооруженными силами и объектами критически важной инфраструктуры (АЭС, государственная граница и т. д.). Тем не менее, снижение стоимости технологии открывает перед ней новые и в том числе неожиданные области применения.

Впервые тепловизоры стали применяться еще в начале 50-х годов прошлого века во времена корейского конфликта в армиях США и Южной Кореи. Затем тепловизоры появились и у правоохранительных органов, а также у спецслужб. Военные и полиция были первопроходцами в деле практического применения тепловизоров, которые изначально были громоздкими, неудобными устройствами с малой дальностью и чрезвычайно высокой ценой и столь же дорогостоящими объективами. Технический прогресс и конкуренция превратили тепловизоры в компактные устройства с большой дальностью действия и доступными ценами. Уже появились дополнительные тепловизионные модули для смартфонов, на очереди — смартфоны со встроенными тепловизорами. Кроме того, современные тепловизоры в отличие от своих предшественников стали значительно проще в установке и обслуживании.

iPhone, Samsung

Что касается дальности действия, то современные тепловизоры в состоянии обнаружить нарушителей на площади размером с футбольное поле. При этом нужно понимать, что задача здесь — именно обнаружение, а не идентификация, так как особенности тепловизионной технологии не позволяют получить привычное человеческому глазу изображение лица. Поэтому нет ничего удивительного в том, что тепловизоры стали устанавливать для охраны критически важных объектов инфраструктуры нефтехимической промышленности, энергетики, пограничного контроля и т. д. Кроме того, при охране периметра, включающего в себя обширные акватории или болота, тепловизионная технология оказывается наиболее эффективной, так как применение традиционных технологий (например, ограждения и дополнительное освещение) оказываются нерентабельными или непригодными.

Тепловизоры

Алгоритмы видеоанализа, такие как виртуальное ограждение, уже хорошо зарекомендовали при работе с обычными видеокамерами для охраны периметра. Еще более высокую эффективность демонстрирует видеоанализ в сочетании с тепловизорами, поскольку это не требует установки физических барьеров и инфраструктуры для дополнительного освещения. Наряду с этим интеграция тепловизоров с радарами увеличивают дистанцию уверенного обнаружения нарушителя при охране протяженных периметров.

Можно привести и совершенно необычные примеры применения тепловизоров. В Австралии тепловизионные камеры дальнего действия используются для раннего обнаружения лесных пожаров. Во время вспышки эпидемии лихорадки Эбола тепловизоры были установлены в аэропортах для выявления пассажиров с повышенной температурой. Наряду с тепловизорами, чтобы повысить достоверность обнаружения, часто использовались и видеоаналитические алгоритмы для выявления подозрительных шаблонов поведения.

Тепловизоры

В настоящее время тепловизоры все чаще можно встретить в аэропортах в составе традиционных систем видеонаблюдения. Хотя они и не предназначены для определения температуры тела человека, тем не менее, их можно настроить таким образом, чтобы они регистрировали малейшую тепловую разницу. Их температурное разрешение дает такую возможность.

Тепловизоры появились и на морских судах, что, впрочем, неудивительно, если вспомнить о том, что они всегда успешно охраняли водные участки периметра. Дальность и способность видеть в любую погоду делают их весьма эффективным средством дальнего обнаружения. Тепловизорами оснащен гигантский контейнеровоз «Бенджамин Франклин» и многие корабли, бороздящие воды у Суматры и Сомали, где высока опасность подвергнуться нападению пиратов и дальность обнаружения мелких судов имеет жизненно важное значение.

Совсем недавно благодаря сотрудничеству FLIR Systems, известного производителя тепловизоров, и компании DJI Innovations, которая занимается производством беспилотников, тепловизионная технология начала освоение еще одной коммерческой и очень перспективной области применения. В результате этой производственной кооперации планируется оснастить беспилотники DJI стабилизированными тепловизорами. Хотя этот проект пока находится только на стадии разработки, которая сопряжена с рядом технических сложностей, но сама возможность видеть с высоты птичьего полета в полной темноте, сквозь дым, пыли и туман, а также удаленно измерять температуру и при этом управлять беспилотником представляется исключительно заманчивой, особенно для корпоративных и государственных клиентов.

zenmuse XT

Тепловизоры

Тепловизионная технология обладает рядом уникальных достоинств, которые недоступны обычным видеокамерам. Например, в IP-тепловизорах Axis (серия Q29) есть функция температурной сигнализации, которая автоматически информирует о достижении определенной пороговой температуры в выбранной зоне, что особенно востребовано на производстве.

Тепловизоры

Интеллектуальные возможности современных тепловизоров не ограничиваются только виртуальным ограждением. Существуют модели, которые обладают функцией измерения скорости движущихся объектов и могут автоматически фиксировать достижение объектом заданной скорости. Также на рынке присутствуют тепловизоры, способные сопровождать движущиеся объекты (трекинг). Эти интеллектуальные устройства не только отслеживают движущиеся объекты, но и снабжены детектором оставленных предметов, а в дополнение к этому могут контролировать время нахождения объекта в заданной зоне.

Среди прочих полезных функций, которые нередко можно обнаружить у современных моделей можно отметить следующее:

  • электронная стабилизация, которая требуется при установке тепловизоров на мачты;

  • геопространственые зоны обнаружения, где критериями являются размер цели, скорость и направление ее движения, а привязка к географическим координатам и картам объекта позволяет оперативно проверить тревоги в режиме реального времени;
  • благодаря низкому энергопотреблению стали доступны модели с автономным питанием на солнечных батареях и беспроводной связью.

Тепловизоры могут видеть ночью в полной темноте без дополнительного освещения, но и днем от них может быть не меньше пользы. Встречная засветка и блики, которые слепят обычные видеокамеры и вносят свою лепту в ложные тревоги видеодетекторов, никак не влияют на работу тепловизоров. Конечно, существуют и специализированные видеокамеры с компенсацией встречной засветки и с расширенным динамическим диапазоном, которые могут с разной степенью эффективности бороться с этими проблемами, но выбор технологии здесь определяется задачами, доступным бюджетом и все чаще делается в пользу тепловизоров с учетом постоянного снижения цен на них.

Эволюция тепловизоров

Есть распространенное заблуждение, которое выражается в том, что видеокамеры с расширенным динамическим диапазоном предназначены исключительно для работы в дневных условиях, тогда как тепловизоры предназначены для работы в темноте. В действительности и те, и другие могут быть эффективны круглосуточно. Например, видеокамеры с расширенным динамическим диапазоном хорошо работают и ночью для автоматического распознавания автомобильных номеров. Точно так же и тепловизоры могут прекрасно работать и при ярком дневном свете и обнаружить в засвеченной области нарушителя, которого обычная видеокамера не в состоянии разглядеть.

Хорошие результаты демонстрируют тепловизоры в сочетании современными видеокамерами высокой чувствительности, которые передают цветное изображение даже в как при свете солнца, так и звезд без какого-либо дополнительного освещения. В этом случае тепловизоры отвечают за обнаружение, а видеокамеры — за распознавание.

Коммерциализация тепловизионной технологии имеет следствием более широкое распространение и снижение стоимости. Тепловизоры открывают для себя все новые и порой необычные области применения. В итоге тепловизоры на наших глазах переходят из разряда экзотики в повседневность. Скоро уже никого не будет удивлять тепловизионная камера в смартфоне, а тепловизоры станут столь же привычны на улицах, как камеры видеонаблюдения.