¿Qué es la visión nocturna infrarroja térmica y cómo funcionan las cámaras infrarrojas térmicas? -Infiniti Electro- Óptica
Las imágenes térmicas utilizan cámaras que “ven” el calor en lugar de la luz. Algunas veces denominadas cámaras “FLIR”, producen una imagen que retrata objetos usando su temperatura en lugar de sus propiedades visibles.
Entonces, ¿cómo las imágenes térmicas ven el calor? Todos los objetos más cálidos que el cero absoluto (-273 ° C / -459 ° F) emiten radiación infrarroja en las longitudes de onda MWIR y LWIR (3 µm – 14 µm) en una cantidad proporcional a la temperatura del objeto. La imagen térmica enfoca y detecta esta radiación, luego traduce las variaciones de temperatura en una imagen en escala de grises, usando sombras de gris más brillantes y más oscuras para representar temperaturas más cálidas y frías, lo que brinda una representación visual del perfil de calor de la escena. Muchas cámaras termográficas también pueden aplicar perfiles de color a estas imágenes, que muestran objetos más calientes como los amarillos y los más fríos como el azul, por ejemplo, para facilitar la comparación de temperaturas en la imagen.
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Cámara de zoom CCTV térmica HD VS CMOS de día y noche 39X
SISTEMAS DE CÁMARA RELACIONADOS:
Para “ver” el calor irradiado, se necesitan lentes y sensores especiales para enfocar y detectar la radiación electromagnética en los rangos MWIR (infrarrojo de onda media) y LWIR (infrarrojo de onda larga).
Sensores de imagen térmica
Para detectar energía térmica, se requieren FPA especiales (matrices de plano focal). Estos se pueden dividir en dos tipos, detectores refrigerados y no refrigerados.
Cámara infrarroja térmica enfriada MWIR (IR de onda media de 3–5um)
Existen detectores refrigerados para maximizar el rendimiento de detección. Como estamos detectando calor irradiado, el calor de los componentes de la cámara hace que sea más difícil ver la imagen de la escena. Tanto nuestros sensores MCT (telururo de cadmio de mercurio o HgCdTe) de alta definición como nuestros sensores de animonida de indio (InSb) incorporan un sistema de enfriamiento criogénico para reducir el “ruido” del calor de los componentes internos de la cámara y el sensor mismo. Esto permite la detección de energía térmica con una precisión tan fina como 0.025 ° C.
Cámaras infrarrojas térmicas no refrigeradas LWIR (infrarrojo de onda larga de 7,000 ~ 14,000um)
También hay disponibles detectores no refrigerados que son más asequibles y compactos debido a la falta de un refrigerador criogénico. Utilizamos detectores de óxido de vanadio (VOx) en nuestras cámaras no refrigeradas y las combinamos con lentes de gran apertura para maximizar su rendimiento (ver más abajo).
Lentes para imágenes térmicas
Para la luz visible, las lentes de vidrio se usan típicamente para enfocar la luz en el sensor de una cámara, sin embargo, el vidrio no es transparente a la radiación térmica. En cambio, las lentes térmicas están construidas de un metal especial llamado germanio (Ge). Este es un elemento relativamente raro y, por lo tanto, es bastante costoso, con precios crudos que a menudo llegan a $ 2000 por kilogramo. Dependiendo del tipo de sensor, se requieren lentes de diferentes especificaciones.
Nuestras cámaras térmicas con sensor enfriado están diseñadas para tener la mejor detección de largo alcance. Tenemos una amplia variedad de lentes de zoom continuo de largo alcance, lo que le permite realizar una transición suave entre gran angular y largo alcance. Nuestras lentes de germanio están disponibles en longitudes de hasta 1400 mm, lo que nos permite alcanzar índices de detección * de más de 50 km.
* Consulte nuestro documento técnico sobre Thermal DRI para comprender qué se entiende por detección en estas clasificaciones.
Dado que las cámaras térmicas no refrigeradas son inherentemente menos sensibles que los sensores enfriados, maximizamos la calidad de esas imágenes mediante el uso de lentes con una apertura extremadamente amplia de ƒ / 1.0. Esto significa que se transmite más energía térmica al sensor para su detección; el doble de energía que la de una lente con una apertura de ƒ / 1.4, o cuatro veces más que ƒ / 2.0 (si desea comprender cómo funcionan esos números, vea esta excelente explicación de cómo se miden los f-stops) : http://www.uscoles.com/fstop.htm).
VENTAJAS
No se necesita iluminación
La mayoría de las cámaras requieren una fuente de luz para crear una imagen. Pero dado que la energía térmica es radiación emitida naturalmente, una cámara termográfica puede “ver” el entorno independientemente de las condiciones de iluminación. Esta tecnología pasiva se puede utilizar en completa oscuridad sin la necesidad de un iluminador, lo que la convierte en una solución extremadamente encubierta y versátil.
Detectar amenazas a largo alcance
Los seres humanos, los animales y los vehículos suelen ser más cálidos que su entorno, proporcionando un alto contraste que permite la detección rápida de gran angular de amenazas desde una distancia mucho mayor (a veces hasta 50 km) de lo que se puede lograr con imágenes ópticas.
Este video demuestra cuán más fácil es detectar y rastrear personas (debido a su calor) con imágenes térmicas.
Cobertura consistente día / noche
La calidad de imagen de una cámara visible depende de buenas condiciones de iluminación, y en áreas donde el contraste es pobre o el rango dinámico es demasiado amplio, las cámaras visibles pueden volverse prácticamente inútiles. La térmica, sin embargo, es completamente inmune a los cambios en la luz, lo que le permite ver de manera constante en cualquier entorno de iluminación para obtener imágenes verdaderas las 24 horas, los 7 días de la semana.
Ver a través de la niebla y el follaje ligero
La energía térmica pasa a través de muchos agentes obscuros visibles, incluidos el humo, el polvo, la niebla y el follaje ligero. Además, las pequeñas diferencias de temperatura que detecta la imagen térmica a veces pueden revelar objetos debajo de la superficie de otros materiales, como viguetas detrás de una pared o artículos debajo de la ropa, ya que afectan la temperatura del material de la superficie.
Monitorear temperaturas
Las capacidades precisas de detección de temperatura de las imágenes térmicas se pueden usar para monitorear equipos críticos en áreas como centros de datos o plantas de fabricación para garantizar que permanezca en un estado operativo seguro, disparando alarmas si las temperaturas exceden los niveles establecidos.
DESVENTAJAS
Si bien las imágenes térmicas tienen muchas ventajas, no son una solución perfecta o completa para cada situación. Es por eso que Infiniti cree en los sistemas de sensores múltiples que pueden beneficiarse de las múltiples ventajas de la energía térmica y, al mismo tiempo, proporciona un sistema de imagen visible que cubre sus inconvenientes. Aquí hay algunas limitaciones que debe tener en cuenta con la tecnología térmica.
No muestra contraste visible
La imagen térmica se basa en temperaturas contrastantes para definir claramente los objetos, mientras que los humanos están acostumbrados a usar colores y sombras contrastantes para ver la definición en los objetos. Esto puede hacer que la imagen térmica sea menos efectiva en situaciones donde se espera una definición, pero las temperaturas de la superficie de los objetos son muy uniformes, como el texto y las imágenes impresas.
No puedo identificar personas
Los humanos también se ven muy diferentes en una imagen térmica, y carecen de las sombras y los reflejos que usamos para ver la forma de la cara de alguien en una imagen 2D. Entonces, si bien la térmica hace que los humanos sean fáciles de detectar, no es un método efectivo para identificar individuos.
* Consulte nuestro documento técnico sobre las clasificaciones DRI en la parte inferior de esta página para comprender correctamente lo que significa “detección” en las clasificaciones de las cámaras térmicas.
No puedo ver a través del vidrio
Dado que el vidrio emite su propio calor y también refleja parcialmente la energía térmica, las imágenes térmicas no pueden ver a través del vidrio, lo que significa que las cámaras térmicas no pueden ver dentro de las ventanas del edificio o del vehículo y no pueden montarse dentro de una ventana mirando hacia afuera.
Resolución limitada
Los sensores térmicos por motivos de seguridad a menudo se limitan a una resolución de 640 × 480, que es mucho más baja que la mayoría de los sensores ópticos actuales Ifiniti y algunos otros sí ofrecen térmicos refrigerados por HD de hasta 1920 × 1080, pero son muy caros y a menudo solo se usan para Proyectos militares especiales.
La necesidad de cámaras PTZ EO / IR multisensor
Sin embargo, es importante saber que los tipos de detalles detectados por las cámaras térmicas y visibles son muy diferentes; Un alto nivel de detalle no es tan crítico con las cámaras térmicas, por lo que a menudo es mejor comprar una cámara PTZ multisensor para una verdadera detección, reconocimiento e identificación de 24/7 día y noche.
Esta explicación de la imagen térmica es de Infiniti Electro Optics.
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