Журнал "Системы Безопасности" № 1‘2023

В И Д Е О Н А Б Л Ю Д Е Н И Е И В И Д Е О А Н А Л И Т И К А 64 В тепловидении используются в основном четыре спектральных диапазона, которые учитывают наличие атмосферных "окон про- зрачности", где происходит минимальное поглощение ИК-излучения атмосферой. Формирование изображения в различных тепловизионных диапазонах 1. Ближний ИК-диапазон, или Near-infrared (NIR, IR-A DIN). Имеет диапазон длин волн 0,7–1,0 мкм и обычно применяется в устрой- ствах ночного видения, таких как камера ноч- ного видения. Камеры ближнего инфракрасно- го диапазона используют кремниевые датчики. 2. Коротковолновый ИК-диапазон, или Short- wavelength infrared (SWIR, IR-B DIN). Составляет 1–3 мкм. Камеры коротковолнового инфра- красного диапазона (SWIR) используют детек- торы из арсенида индия-галлия (InGaAs), рабо- тающие примерно от 0,9 до 1,7 мкм (изобра- жение черно-белое). Атмосферное звездное свечение и ночное сияние являются естествен- ными источниками света SWIR-диапазона и великолепной подсветкой объектов при ноч- ной уличной съемке. Водяной пар, туман про- зрачны для SWIR-волн. 3. Средневолновый ИК-диапазон, или Mid- wavelength infrared (MWIR, IR-C DIN), или inter- mediate infrared (IIR). Участок этой полосы дли- ной 3–5 мкм предназначен для обнаружения и наблюдения за объектами с высокой тепловой сигнатурой, например шлейфа выхлопа двига- теля самолета или ракеты. Средневолновые инфракрасные камеры обычно основаны на антимониде индия (InSb), работающем в диа- пазоне от 3 до 5 мкм. Этим датчикам требуется глубокое охлаждение. 4. Длинноволновый ИК-диапазон, или Long- wavelength infrared (LWIR, IR-C DIN). Данная полоса инфракрасного излучения составляет 8–14 мкм. Это "тепловизионная" область, в которой датчики могут получать картину внешнего мира на основе только теплового излучения объектов и не требуют внешнего света. Иногда его также называют "дальний инфракрасный". Эта область идеальна для наблюдения объектов со сравнительно низкой температурой, в частности человека. Специфические особенности ИК-диапазонов Диапазоны NIR и SWIR иногда называют отра- женным инфракрасным диапазоном, тогда как MWIR и LWIR иногда называют тепловым инфракрасным диапазоном. Камеры NIR и SWIR используют либо излучение окружающей среды из-за солнца, либо искусственные источники излучения. Изображение является результатом объединения событий множественного рассея- ния и затухания из-за поглощения или рассея- ния между объектом и камерой. Камеры NIR и SWIR требуют внешнего облучения. Эти диа- пазоны в определенном смысле близки к види- мому диапазону в том, что фотоны либо отра- жаются, либо поглощаются объектами, и это свойство обеспечивает изображения с высоким разрешением. В области коротких длин волн размер дифракционного пятна рассеяния опти- ческой системы близок к длине излучения и размеру фоточувствительного элемента. Раз- решение оптики и матрицы в SWIR-диапазоне сравнимы, поэтому возможно наблюдение мел- ких деталей объектов. В длинноволновом ИК- диапазоне спектра пятно рассеяния объектива, как правило, существенно превышает размеры пикселя, что приводит к уменьшению разреше- ния и размазыванию изображения. На рис. 1 показано лицо человека в разных диа- пазонах длин волн. Первичное излучение (дневной свет) многократно рассеяно от поверхностных слоев, количество отражений зависит от длины волны, свойств кожи и волос, а также от дополнительного поглощения (ослабления) вследствие содержания воды. Глубина проникновения в ткани в SWIR и види- мом диапазоне различная. При сравнении видимого диапазона и SWIR понятно, что влага внутри кожи поглощает гораздо больше и рас- сеивает меньше – то есть волосы рассеивают гораздо больше излучения, чем кожа. Кроме того, глаза поглощают большую часть падающе- го излучения, создавая впечатление "седовла- сого человека с глубокими глазницами". Нако- нец, изображение MWIR и LWIR не имеет ника- кого отношения к освещению объекта. Оно исключительно выявляет тепловое излучение из-за повышенной температуры кожи и волос. При правильной калибровке можно измерить распределение температуры кожи лица. Нормативные тонкости Эти моменты становятся актуальными в свете возникших разговоров о снятии моратория на действие постановления Правительства РФ № 969 "Об утверждении требований к функ- февраль – март 2023 www.secuteck.ru Аркадий Наумов Инженер-аналитик АО "ОКБ "Астрон" Вадим Старцев Главный конструктор АО "ОКБ "Астрон" Рис. 1. Лицо человека в разных диапазонах длин волн Тенденции развития датчиков систем наблюдения в ИК-диапазоне ИК-системы получили широкое применение в охранном наблюдении, промышленности, военной сфере и научных исследованиях. Для успешного решения своих задач опера- торам требуется получение изображений высокого разрешения в любое время суток, даже при неблагоприятных условиях. Это достигается использованием усовершенство- ванных ИК-систем высокого разрешения, работающих в разных диапазонах спектра