Тепловизор и его применение в системах видеонаблюдения

Тепловизор – прибор, который принимает тепловое излучение объекта, обрабатывает и преобразует его в изображение. Заказчики охранных систем в последнее время стали чаще интересоваться тепловизионными камерами. Но из-за нехватки доступно изложенного материала по этой техники и её дороговизне, использование тепловизора в системах видеонаблюдения можно встретить не часто.

Диапазоны, в которых работают тепловизоры

Суть этих устройств, если говорить в общем, такая же, как и у видеокамер, то есть прибор обрабатывает излучение и преобразует его в электросигнал для дальнейшей обработки процессором. Однако тепловизор и видеокамера работают с разными диапазонами электромагнитного спектра. Видеокамера принимает и обрабатывает свет, то есть видимую часть спектра, а тепловизор – тепловое (инфракрасное), то есть невидимое излучение объекта. Главная особенность тепловизора – он может работать в абсолютной темноте, то есть свет ему совсем не нужен.

ИК диапазон делится на поддиапазоны: дальний, длинный, средний, короткий и ближний. Между температурой объекта и длиной волны есть связь: чем температур выше, тем длина волны меньше. Для целей наблюдения интересны 2 поддиапазона – длинный и средний. Причём, длинный диапазон предпочтительней именно в охранных целях, так как диапазон 8-12 мкм соответствует тепловому излучению человека и других объектов (-50…+50°C)

Между тепловизорами и ИК подсветкой на видеокамерах есть большая разница. ИК подсветка работает в ближнем ИК диапазоне, тепловизор – в дальнем и среднем. Видеокамера работает с излучением, направленным ИК прожектором, отражающимся от объектов. Тепловизор же работает не с отраженным, а с собственным тепловым излучением объекта, поэтому дальность действия тепловизора гораздо выше.

Температурная чувствительность тепловизора

Температурная чувствительность тепловизора (NETD) – шаг отличия фиксируемой температуры объекта от общей фоновой температуры. Единица измерения – микрокельвин. Так как шкалы Кельвина и Цельсия отличаются лишь разной точной отсчета, а 1 Кельвин равен градусу Цельсия, то при NETD=50мК тепловизор зафиксирует отличие температуры объекта от общего фона на 0,05 градусов.

При проектировании систем наблюдения сама по себе чувствительность не так важна, поскольку разница в 0,05 градусов не является задачей детектора, из-за малых размеров. Важнее связка изменений контраста и движения объекта.

Тепловизоры калиброванные и некалиброванные

Есть тепловизоры, которые не только фиксируют отличие температур объекта и фона, но и определяют точную температуру объектов. Чтобы такое измерение было возможно, матрицы калибруются в соответствии с температурным эталоном, после чего они могут показывать температуру в любой точке.

Калиброванные устройства также способны подавать тревожные сигналы если температура объекта вышла за заданные параметры (произошел перегрев или переохлаждение). Эти приборы будут полезны на промышленных объектах, где нужен постоянный контроль за температурой оборудования. В охранных системах калиброванные тепловизоры широкого применения не нашли.

Читайте также:  Цифровой вольтметр на очень высокую точность

Тепловизионные объективы

Внешне тепловизоры и видеокамеры практически не отличаются. Единственное отличие, которое можно заметить – разные объективы. В обычных камерах они пластиковые или стеклянные. Но эти материалы не пропускают тепловое излучение, поэтому в тепловизорах, работающих в диапазоне 8-12 мм, используют германий, материал прозрачный для этого диапазона. Германий не пропускает видимый свет и именно по внешности объектива можно отличить тепловизор от видеокамеры.

Использование тепловизора в системах видеонаблюдения

  • Обнаружение объектов при полном отсутствии освещения. Возможна только если температура объекта отличается от температуры окружающей среды
  • Контроль за пространством большой площади. Тепловизор может обнаружить объекты на расстоянии до нескольких километров, что дает возможность обнаружения целей на обширных пространствах.
  • Наблюдение в сложных погодных условиях. Тепловизор работает при снеге, тумане и дожде.

Когда тепловизор не поможет

  • Тепловизор позволяет обнаружить объект, но не поможет его идентифицировать
  • Днем объект может не проявиться, так как его температура будет очень близкой к фоновой.
  • Объект может быть не замечен на больших (более 100 м) расстояниях, если он укрыт за непроницаемой преградой или её температура равна температуре фона.

Как выбрать тепловизионную камеру?

Решите, что вам нужно: только обнаружить цель или распознать ее? Если нужно и то и другое, можно выбрать DS-2TD6236-75C2L/V2 или тепловизионные камеры hikvision других моделей, которые объединяют оптическое и тепловое наблюдение. Вообще, когда выбор делается в пользу совместного использования тепловизоров и оптических камер, это дает наилучший результат. Тепловизионные камеры обнаруживают объекты на дальнем расстоянии, а обычные позволяют распознавать объект вблизи и сделать вывод об его опасности.

DS-2TD6236-75C2L/V2

IP поворотная платформа с тепловизионным модулем и ИК-подсветкой до 500м

Купить Подробнее

Тепловизионная камера видеонаблюдения может стать незаменимым помощником в охране больших открытых пространств в условиях, когда нет освещения. Владея информацией о преимуществах и ограничениях тепловизионной техники, можно принять правильное решение по их использованию как самостоятельно, так и вместе с оптическими камерами.

Как выбрать тепловизор

При выборе тепловизора прежде всего нужно учитывать цели, ставящиеся перед системой и бюджет, в рамках которого должна быть приобретена и установлена система.

Нужно понимать, будет ли это ручной тепловизор или стационарный, будет ли он интегрирован в СКУД или будет работать автономно. Будет ли это тепловизионная камера, с записью данных или нет. Выбор тепловизора зависит только от требований и пожеланий заказчика.

Говоря о выборе тепловизоров для школ, нужно понимать, что для школ с малой проходимостью, будет удобен ручной тепловизор, когда на входе охранник будет измерять температуру у каждого входящего на территорию человека. у школ с большим количеством учащихся, на входе логичней устанавливать тепловизионную камеру, которая будет замерять температуру учащихся, и на мониторах у охранника будет показываться температура входящих в здание людей.

Читайте также:  2 бюджетных варианта самодельных траворезок: конструктив и детали

Рекомендации по проектированию систем видеонаблюдения с использованием тепловизоров

Наибольшее количество вопросов при проектировании систем видеонаблюдения с использованием тепловизоров возникает на этапе разработки проектного решения и определении тактики охраны объекта. По этой причине основные рекомендации посвящены именно этому.

  1. Точно формулируйте задачу Крайне важно вместе с заказчиком сформулировать задачу, которую требуется решить. Что это будет — обнаружение цели, распознавание или идентификация. Учитывайте, что эти формулировки для тепловизора имеют иной смысл.

  2. Используйте корректировки для критерия Джонсона Оговорите с заказчиком вероятность решения задачи и возможность работы в сложных метеоусловиях. Для особо важных объектов возможно придется установить в разы больше устройств, чем предполагалось.

  3. Используйте тепловизор по назначению Не стоит использовать тепловизор только лишь как средство экономии на освещении. Его основное назначение — наблюдение за открытыми пространствами ночью без освещения, где вероятность появления ложной цели минимальна. Скорее всего, оператор не будет смотреть на изображение, получаемое с тепловизора (это просто неприятно), поэтому основная задача тепловизора — предоставить данные для работы детектора движения. Если в поле зрения постоянно будут появляться объекты, не представляющие угрозу, то внимание оператора будет притупляться и безопасность объекта снижаться. К тому же, тепловизионное изображение не позволяет качественно идентифицировать объект и определить степень угрозы. Например, невозможно определить — к объекту приближается грибник или диверсант. В связи с этим основное назначение тепловизора — охрана дальних подходов к объекту в малонаселенных местностях и местностях со сложным рельефом, охрана береговых зон, акваторий, контроль запретных зон. Первостепенная задача тепловизора — обеспечить срабатывание детектора движения.

  4. Помните об ограничениях работы тепловизора Тепловизор эффективен для целей, которые не имеют намерения укрыться, и не столь эффективен для замаскированных объектов. Тепловизор не эффективен в яркий солнечный день. Тепловизор не сможет предоставить достоверные данные о приметах объекта для его розыска и эффективного расследования.
  5. Совмещение тепловизоров и обычных камер дает наилучший результат Наилучший результат с точки зрения защиты объекта дает совмещение тепловизионных камер и обычных. В этом случае тепловизоры обеспечивают обнаружение объектов на дальних подступах и его ведение, а обычные камеры дают возможность оператору распознать объект на ближних рубежах и классифицировать его по степени угрозы. В яркий солнечный день обычные камеры позволяют обнаруживать объект на расстояниях, сопоставимых с дальностями работы тепловизоров, и заменяют их, когда объект наблюдения «сливается» с температурой фона.

После того, как определены все цели и методы защиты объекта, среди которых нашлось место для тепловизора, необходимо определить места установки тепловизоров, выбрать углы обзора и рассчитать дальность действия. Как было сказано выше, расчеты проводятся на основании критерия Джонсона с соответствующими поправками на вероятность решения задачи и метеоусловия. Когда необходимые значения плотности пикселей определены, производится оптический расчет. В тепловизорах часто возникает соблазн использования длинно фокусных объективов, ведь расстояния обнаружения могут быть до нескольких километров.

И здесь мы не устаем повторять, что объектив с большим фокусным расстоянием сильно сокращает угол обзора и увеличивает мёртвую зону перед камерой. Это всегда следует иметь в виду при определении места и направления установки тепловизора.

Для специалистов проектировщиков мы провели вебинар на тему проектирования систем видеонаблюдения с использованием тепловизионных камер:

Как выбрать охотничий тепловизор

За последние годы тепловизионное оборудование, предназначенное для охоты, серьезно изменилось. Из габаритных приборов оно превратилось в компактные и удобные устройства с широким функционалом.

Чтобы тепловизор стал надежным помощником для охоты, перед покупкой важно четко понимать, какие цели преследуются, и руководствоваться не только собственными предпочтениями или ценой. Начинающим вполне можно выбрать бюджетные тепловизоры для охоты. Опытных охотников могут заинтересовать приборы с расширенным функционал, с большим разрешением матрицы, с увеличенной дальностью обнаружения. В любом случае, для каждого человека важен определенный набор параметров, и необходимо определиться с ними к моменту покупки.

«Фортуна» GG

Серию Fortuna General 40S3 относят к «продвинутым» оптическим приборам, которые практически не требуют действий руками пользователя. Гаджет сделан по типу специальных очков, фиксируемых на голове. Наряду с возможностью ручной или автоматической фокусировки применяется подача разной мощности светосилы. Тепловой объект четко замечается на расстоянии 2,4 километра. Дополнительно предусмотрена возможность смены объективов до 100 мм. Все события фиксируются при помощи встроенного видеорекордера.

К плюсам относят:

  • совмещение нескольких опций в одном корпусе;
  • удобство использования;
  • хорошее качество картинки, даже на максимальном расстоянии.

К минусам причисляют стоимость изделия.

Выбор значения сигнализации по температуре

Это один из важнейших инструментов правильной настройки тепловизора. Логика подсказывает, что требуется установить значение 37 градусов, однако иногда пороговое значение придется устанавливать в пределах +-1 или 2 градуса . На значение температуры открытых участков кожи влияет множество параметров:

  • Если измерение проводится при входе в здание, температура открытых участков кожи может быть ниже из-за погодных условий, сильный ветер, снег и дождь уменьшают температуру кожи на некоторое время, тепловое излучение солнца или инфракрасного обогревателя — увеличивают.
  • Очки и головные уборы. Очки являются НЕПРОЗРАЧНЫМИ в инфракрасном диапазоне, но очень хорошо отражают тепло. Поэтому при измерении температуры нужно попросить снять очки. Головной убор так же может вносить искажения в измеренное значение, но из-за большого количества нюансов мы не будем их рассматривать, головной убор тоже необходимо снять.

Как просто выбрать правильное значение сигнализации — провести первое измерение на заведомо здоровом человеке, выбрав значение цветовой сигнализации таким образом, чтобы при превышении этого порога появлялась цветовая сигнализация.

ВАЖНО! Значение порога температурной сигнализации зависит от коэффициента излучения, его значение нужно установить заранее.