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熱成像VS微光夜視,誰(shuí)是全天候成像王者?

作者: 時(shí)間:2018-08-06 來(lái)源:微迷網(wǎng) 收藏

  通常情況下,我們目光所及都是物體的反射光線。據(jù)麥姆斯咨詢介紹,日光相機(jī)、夜視裝置和人眼都遵循相同的基本原理:可見光能量在撞擊物體后會(huì)反射回來(lái),再利用探測(cè)器來(lái)接收反射光線,并將其轉(zhuǎn)化為圖像。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/201808/390077.htm

  無(wú)論是眼球,還是相機(jī),這些“探測(cè)器”都必須接收到足夠的光線,否則就無(wú)法形成圖像。顯然,夜晚沒有陽(yáng)光形成反射光線,因此夜間成像往往受限于星光、月光和人造光。這種情況下,如果光線不足,這些探測(cè)器就無(wú)法工作。

  熱像儀

  與以上探測(cè)器相比,熱像儀完全不同。雖然,我們將熱像儀稱為“相機(jī)”,但其實(shí)它的本質(zhì)是傳感器。要想了解它們是如何工作,首先要做的就是忘記你所知道的關(guān)于相機(jī)成像的一切。

  FLIR產(chǎn)品就是利用熱能來(lái)拍攝照片的,而不是可見光。熱能(亦或紅外線、熱或能量)和光線都屬于電磁波譜的一部分,但是能探測(cè)可見光的相機(jī)卻探測(cè)不到熱能,對(duì)于熱像儀來(lái)說反之亦然。

  熱像儀(亦稱紅外相機(jī))能檢測(cè)到的不僅僅是熱能,還有小到0.01°C的微小熱能差異(對(duì)比度),并在黑白視頻中顯示為不同色度的灰色陰影。這個(gè)可能有些難以理解,很多人不太理解這個(gè)概念,因此下面我們會(huì)花些時(shí)間來(lái)好好解釋一下。


熱成像VS微光夜視,誰(shuí)是全天候成像利器?

  圖為利用紅外相機(jī)拍攝的黑豹

  我們?cè)谌粘I钪兴龅降囊磺惺挛?,即便是冰,都?huì)散發(fā)出熱能。物體的溫度越高,釋放的熱能就越多。我們將這些釋放出的熱能稱為“熱信號(hào)”。只要兩相鄰物體間的熱信號(hào)有細(xì)微差別,就會(huì)很明顯地出現(xiàn)在FLIR的熱像儀上,并且完全無(wú)需考慮光照條件。

  熱能來(lái)源于各種熱輻射源的組合,這完全取決于當(dāng)時(shí)看到的事物。如恒溫動(dòng)物(包括人類)、發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)械等事物,無(wú)論是生物還是機(jī)械,都屬于可自己創(chuàng)造熱量的事物。如土地、巖石、浮標(biāo)、植被等其他事物,是白天吸收太陽(yáng)熱量,夜間再釋放出去。

  由于不同材料吸收和釋放熱能的速率不同,因此,我們認(rèn)為應(yīng)該是同一溫度的區(qū)域,事實(shí)上是由略微溫度差別的。這就是在水中連續(xù)浸沒數(shù)天的原木與水的溫度還是有差別的原因,但這些對(duì)于熱像儀來(lái)說都是可見的。FLIR產(chǎn)品能夠探測(cè)到這些溫度差異,并可將它們轉(zhuǎn)化為圖像細(xì)節(jié)。

  雖然以上理論聽起來(lái)相當(dāng)復(fù)雜,但現(xiàn)代熱像儀使用起來(lái)是非常容易的。熱像儀的圖像清晰易懂,無(wú)需任何訓(xùn)練或解釋。只要你會(huì)看電視,就會(huì)使用FLIR熱像儀。


熱成像VS微光夜視,誰(shuí)是全天候成像利器?

  圖為FLIR ONE Pro

  裝置

  我們?cè)陔娪昂碗娨曋锌吹降哪切┚G色圖片,是來(lái)自于儀(NVG)或使用相同核心技術(shù)的其他裝置。儀可將接收的少量可見光放大,并投射到顯示器上。


熱成像VS微光夜視,誰(shuí)是全天候成像利器?

  夜視圖像展示

  利用微光夜視技術(shù)制造的相機(jī)和肉眼有同樣的限制:如果沒有足夠的可見光,就無(wú)法看清楚。任何依賴于反射光線的物體成像性能,都會(huì)受到反射光線數(shù)量和強(qiáng)度的限制。

  黃昏中,微光夜視儀和其他低照度相機(jī)并不是很有用,這是因?yàn)辄S昏對(duì)它們來(lái)說光線太足,但又無(wú)法提供可用肉眼看清的足夠光線。與之相反,熱像儀不受可見光的影響,因此即使對(duì)著落日,它們也能給出清晰的圖像。事實(shí)上,即使把聚光燈對(duì)準(zhǔn)熱像儀,它依然能給出完美的畫面。

  紅外照明(I2)相機(jī)

  I2相機(jī)通過投射其成像傳感器能夠感知的近紅外光,并接收從物體上的反射實(shí)現(xiàn)成像。這在一定程度上是可行的,但是I2相機(jī)仍需要依靠反射光成像,因此它們與其他依賴于反射光線的夜視相機(jī)一樣有局限性:拍攝范圍小、對(duì)比度差。

  圖像對(duì)比度

  這些所有的可見光相機(jī)(如日光相機(jī)、微光夜視儀和I2相機(jī))均是通過探測(cè)反射光而工作的。然而,所接收到的反射光線數(shù)量并不是決定這些相機(jī)能否拍攝清楚的唯一因素:圖像對(duì)比度也很重要。

  如果所拍攝的物體與周圍環(huán)境差異很大,那可見光相機(jī)拍攝清楚的機(jī)會(huì)就更大。如果對(duì)比度不夠,不管陽(yáng)光多么明亮,都沒辦法拍攝清楚。在黑暗背景下白色物體的對(duì)比度就很高。然而,在黑暗的背景下將很難拍攝到較暗的物體,這就是對(duì)比度較差。夜晚缺乏可見光,圖像對(duì)比度自然會(huì)降低,因此可見光相機(jī)的性能就會(huì)受到更大影響。

  熱像儀就沒有以上缺點(diǎn)。首先,熱像儀成像無(wú)需反射光線,它們只需熱量。日常生活中的一切物體都有熱信號(hào)。這就是晚上使用熱像儀比可見光相機(jī)甚至夜視相機(jī)拍攝效果更好的根本原因。

  事實(shí)上,平常看到的許多事物,比如人類,就可以自己產(chǎn)生對(duì)比度,這是因?yàn)槭挛飼?huì)自己產(chǎn)生熱量,熱量差異就是對(duì)比度。儀可以有效地捕捉到這些熱量差異,這是由于熱像儀不只利用熱能成像,還可以辨別物體間的熱量差異并呈現(xiàn)為圖像。

  微光夜視裝置有著與日光和低照度相機(jī)相同的缺點(diǎn):需要足夠的光線,并且需要足夠的對(duì)比度,才能產(chǎn)生有效的圖像。對(duì)比來(lái)看,無(wú)論在白天還是黑夜,儀都可以清晰地捕捉圖像和對(duì)比度。毫無(wú)疑問,熱像儀才是全天候成像最佳選擇!



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