Камеры наблюдения ик. Создание инфракрасной камеры ночного видения из веб-камеры

В современном мире трудно будет отыскать человека (за исключением, возможно, лишь детей до 7-8-летнего возраста) никогда не слышавших о тепловизорах. Правда, хоть раз державших настоящий прибор в руках, наберётся не так много. И, тем не менее, на свете существуют люди, не только обладающие тепловизорами, но и смастерившие их самостоятельно из подручных материалов.

Возможно ли сделать тепловизор своими руками?

Такая необходимость становиться новыми Кулибинами в нашей стране связана с весьма высокой стоимостью этих профессиональных устройств. В случае же сборки по принципу «сделай сам» цена самодельного тепловизора падает даже не в разы, а на порядки. Несмотря на довольно сложный принцип работы, сборка аппарата в домашних условиях возможна, а абсолютное большинство необходимых датчиков (например, популярный MLX90614ESF) можно легко купить на интернет-площадках типа e-bay. По существу, главной сложностью является оптика, требуемая для чёткого конфигурирования изображения на приёмном мониторе. Причём оптика специализированная, использующая в составе редкоземельные элементы (чаще всего германий) – и вот её без уникальных технических навыков и глубоких знаний физики изготовить в квартире малореально.

Действие тепловизора на охоте

Однако, простое решение для этого есть – и состоит оно в использовании готовых оптических систем из любого устройства, в котором они присутствуют (цифровых фотоаппаратов, web и обычных видеокамер и т.д.).

Необходимость на охоте

Тепловизор – прибор многофункциональный, но, помимо использования в качестве стационарного оборудования (для контроля различных промышленных техпроцессов), наиболее полезна его портативная и переносная версия. В полной мере относится сказанное и к применению прибора на охоте – причём желательным является конструкция аппарата в виде ударопрочного и лёгкого моноблока, обеспечивающая высокую дальность различимой видимости (на профессиональных моделях составляющая 1,5 км и имеющая уровень защиты свыше IP54). Если аппарат будет собран на цифровой, а не аналоговой оптике (с трудом позволяющей отличить горячий костёр от холодного снега на расстоянии уже 100 метров), охотник получит возможность найти зверя или птицу в самых неблагоприятных для обычного человеческого зрения условиях. К таковым можно отнести и тёмное время суток, и густой туман, и дождь, и даже заросли, маскирующие животных, застывших и не двигающихся с места.

Для тепловизора же излучение тела теплокровных млекопитающих или птиц на мониторе будет выглядеть ярким пятном, что просто не позволит добыче остаться незамеченной.

Принцип работы

Принцип действия тепловизоров основан на законе физики, согласно которому любое нагретое тело излучает в пространство тем более интенсивное инфракрасное излучение (ИК), чем горячее температура предмета – в том числе и тело теплокровного животного. Такое излучение улавливается нашим прибором и преобразуется в картинку на мониторе, удобную для человеческого восприятия. Разница в температуре ИК-излучения передаётся различными цветами, привычными для нас по традиционному, видимому излучению. От тёмно-фиолетового и синего для наиболее холодных тел – до оранжевого и ярко-красного горячих.

Осуществляется этот процесс приёма-передачи изображения в 3 этапа:

• улавливание ИК-оптикой теплового излучения;
• цифровое распределение его по величинам температур;
• построение термографической картинки – имитации так называемой тепловой карты объекта (чем-то схожей с привычным показом температур на картах метеорологических прогнозов погоды).

Стоит отметить, что для человеческой скорости реакции все эти действия осуществляются по существу мгновенно.

Конечно, собранный самостоятельно тепловизор качества картинки и эффективной дальности профессионального аппарата не даст. Но для охотника, желающего засечь хотя бы просто бесформенное тепловое пятно затаившегося зверя, в устройстве высокой чёткости стоимостью в 5, 10, а иногда и в 20 тысяч долларов, в сущности, нет необходимости.

Как действует тепловизор – изображение

Мы готовы предложить вам три практических варианта сборки любительского тепловизора – а какой из них выбрать, решать остаётся самому охотнику.

Тепловизор из фотоаппарата

Этот метод создания тепловизора наиболее прост и недорог – поскольку требует минимального вмешательства в конструкцию цифровика и таких же невысоких затрат. Основан он на том простом физическом факте, что цифровые аппараты на входе фиксируют ИК-излучение так же, как и обычное. Но, поскольку в обычных условиях тепловая часть спектра фотографу не нужна, перед приёмной матрицей производителями устанавливается специальный фильтр, отражающий ИК-лучи (так называемый «hot mirror», или тепловое зеркало).

Изготовление самодельного тепловизора из фотоаппарата

Таким образом, превращение цифровика в тепловизор по существу будет заключаться лишь в замене одного снятого фильтра (инфракрасного) на другой (для обычного света). Причём на практике даже 2-е действие, в принципе, можно не осуществлять.

Устройство из web -камеры

Этот вариант также возможен – но наиболее трудоёмок и относительно дорог, поскольку требует дополнительных затрат в сумме примерно $150. К тому же эффективно полученный прибор на сервоприводах способен будет засечь лишь неподвижный предмет с тепловым излучением.

Особенности сборки тепловизора из веб-камеры на фото

Для сборки понадобится:

• специальная плата передачи изображения на ПК Arduino, устанавливаемая в батарейный отсек;
• один малый серводвигатель для перемещения по вертикали, крепящийся спереди от платы скотчем или суперклеем;
• второй большой серводвигатель, размещаемый в поворотном по горизонтали устройстве и служащий основой для закрепления на нём всей конструкции;
• температурный датчик MLX90614, подключаемый к плате Arduino согласно схеме;
• аналогичным образом подключаемая лазерная указка (указывающая текущее направление сканирования);
• сама «вебка», точно сориентированная с указкой и тепловым датчиком.

Данная конструкция и будет работать как тепловизор с целеуказателем (правда, придётся отдельно скачать и установить ещё и софт для Arduino – доступный в интернете и небольшой по размеру – около 7Мб вместе с инструкцией по установке скетчей и библиотек).

Тепловизор из видеокамеры

По существу, технически метод является копией варианта с фотоаппаратом – разве что корпус такого тепловизора получится более удобным, а качество изображения – более высокой чёткости (правда, потребуется видеокамера с инфракрасной подсветкой).

Другие варианты

Вполне реальным (и наиболее комфортным для всех, кто не особо дружит с паяльниками, отвёртками и технической литературой) является и вариант с использованием самых обычных смартфонов, наделённых возможностями тепловизора Flir One.

Для путешественников и охотников экран такого смартфона (при активации соответствующего режима) будет ничем не уступать по качеству картинки наиболее простым профессиональным тепловизорам. А также обладать возможностью работать под дождём и визуализировать любое ИК-излучение в пределах от 0 до 100°С. Хотя и не позволит, разумеется, что-либо различить на расстояниях около километра. Но - будучи при этом примерно в 10 раз дешевле! И ничего не стоя (в плане дополнительных затрат) тем, кто просто решит обновить мобильный телефон на такую модель.

Видео: термосканер своими руками

В заключение можно сказать, что ряд современных стандартных гаджетов вполне позволяют преобразовать себя в тепловизоры – после внесения минимальных изменений в конструкцию. И в результате, не требуя огромных дополнительных вложений, значительно расширяют временные и погодные рамки условий, при которых с помощью даже самодельных тепловизоров можно засечь желанную добычу. Хотя при ночном вождении использование таких самодельных устройств в качестве прибора ночного видения автомобилях все же не рекомендуется (а созданных на основе веб-камер – запрещается).

В ночное время большинство камер видеонаблюдения становятся бесполезными из-за недостатка освещения. Постоянное освещение места размещения камеры не является выходом из ситуации.

Оптимальным выбором в этом случае становятся камеры с инфракрасной подсветкой.

Такие устройства ведут незаметное наблюдение в любое время суток и позволяют получать изображение даже в полной темноте.

ИК подсветка камеры выполняется в виде ламп или светодиодов, излучающих узкий инфракрасный спектр, незаметный человеческому глазу.

Днем ИК камера работает как обычное . В современных моделях переключение на инфракрасный режим происходит автоматически при достижении определенной освещенности.

При переключении режима день/ночь устройство самостоятельно корректирует фокус для достижения нужной четкости и резкости изображения.

Полученное изображение передается на служебный монитор или экран компьютера, а также записывается на жесткий диск. В ночное время сигнал отличается наличием искажений, связанных с отражением излучения от различных поверхностей, например, от растений, поэтому изображение выглядит иначе, чем в светлое время суток.

Основной характеристикой камеры с инфракрасной подсветкой является дальность обнаружения – расстояние от камеры, на котором силуэт отображается четко.

Виды камер видеонаблюдения с ИК подсветкой

Камеры с ИК подсветкой бывают цветные и черно-белые. Монохромные объективы более чувствительны, чем цветные. Они имеют лучшую разрешающую способность и в темное время суток позволяют получать более точные изображения.

Цветные камеры при низкой освещенности выдают некачественные изображения, поэтому оптимальным становится вариант автоматического переключения на черно-белый режим в темное время суток.

По своей конструкции и предназначению ИК камеры бывают:

• модульные (без корпуса, монтируются в предметы интерьера);
• цилиндрические;
• (в виде полусферы);
• антивандальные (с защитным корпусом);
• уличные (в гермокожухе с обогревом);
• роботизированные поворотные.

По типу излучающих элементов различаются ламповые (галогенные) и светодиодные камеры. В ламповых ИК подсветка видна отчетливо, имеет небольшой срок службы (6 месяцев) и требует индивидуальных источников питания, зато они обеспечивают подсветку на расстоянии до 100 метров.

У светодиодных излучателей срок службы достигает 30 лет, но дальность составляет до 30 метров.

Наряду с невысокой стоимостью продукция бренда отличается надежностью и качественным исполнением. Применяются камеры GTVS как в домашнем обиходе, так и на производстве.

GT-D1280LIR	GT-W2100HIR	GT-SDA10X
Тип
купольная	уличная цилиндрическая	скоростная с х10 кратным оптическим зумом
Дальность подсветки
20 метров	20 метров	50 метров
ИК фильтр
механический	механический	механический
Разрешение
720P	1080P/960H	720P
Сенсор
1/3 SONY 1 Megapixel CMOS Sensor OV9712S	IMX322	1/3″ CMOS Sony IMX238

Samsung

Популярная южнокорейская компания и известный мировой производитель электроники выпускает аналоговые и с электромеханическим, электрическим и переключаемым ИК фильтром и повышенной точностью получаемого изображения.

Для устранения дефектов получаемого видео используются современные технологии, такие как авторегулировка усиления, шумоподавление и компенсация засветки.

SCV-2081RP	SCO-2040RP	SCO-2080RHP
Тип
уличная купольная	уличная цилиндрическая	корпусная
Дальность подсветки
20 метров	25 метров	50 метров
ИК фильтр
электромеханический	переключаемый	Электромеханический
Разрешение
600/700 ТВЛ	650 ТВЛ	700 ТВЛ
Сенсор
1/3″ ПЗС-матрица Super HAD II	1/3” CMOS	1/3” Super HAD CCD II

Pinetron

Южнокорейская фирма Pinetron входит в группу компаний Daewoo Electronics изанимается производством профессиональной техники для систем видеонаблюдения, и бытовой техники.

При производстве камер бренд делает ставку на повышенную степень защиты от пыли и влаги IP66, что позволяет применять их в самых тяжелых для техники условиях.

PCB-70F-24	PCD-70F-24 W	PCD-50F-24
Тип
уличная цилиндрическая	купольная	купольная
Дальность подсветки
25 метров	25 метров	20 метров
ИК фильтр
механический	механический	механический
Разрешение
720P/960H	720P/960H	720P/960H
Сенсор
	1/3″ Sony 1.3 MegaPixel CMOS Sensor	1/3” КМОП-матрица 960H

В компании «Сек-Групп» вы можете купить камеры видеонаблюдения с ИК . Мы предлагаем модели, позволяющие создать продуманную и функциональную систему видеонаблюдения, стабильно работающую не только днем, но и ночью.

Инфракрасные камеры видеонаблюдения оснащены специальными диодами, которые встроены в корпус вокруг объектива. Именно благодаря данным светодиодам, устройства позволяют освещать территорию с дистанционной дальностью от 20 до 250-ти метров и более в зависимости от модели видеокамеры.

Преимущества представленных камер:

Предлагаемые камеры с ИК-подсветкой используются на объектах, где по каким-то причинам не установлено или в полной мере не используется освещение территории.

Реализуемые устройства отличаются:

1. Универсальностью. Камеры стабильно работают на различных объектах и демонстрируют высокое качество изображения не только днем, но и ночью.
2. Высокой надежностью. Представленные модели известных брендов выдерживают все агрессивные воздействия и служат на протяжении длительного времени.
3. Многообразием решений. Вы можете заказать камеру с подсветкой любого нужного типа. Мы предлагаем корпусные, купольные и поворотные модели.
4. Экономичностью. Вам не придется тратить средства на обеспечение дополнительной подсветки.

Преимущества заказа камер в нашей компании:

1. Широкий ассортимент моделей. Вы с легкостью подберете нужную камеру с оптимальным разрешением, нужным типом объектива (фиксированным, вариофокальным или трансфокатором) для улицы или помещения. Обратите внимание на то, что некоторые модели поставляются в антивандальном корпусе.
2. Выгодные цены на ИК-камеры.
3. Удобный каталог. Он дополнен изображениями и описаниями каждой камеры.
4. Помощь при выборе. Наши специалисты ответят на все вопросы.
5. Оперативная доставка. Вы быстро получите нужное оборудование.

Измерение температуры с помощью термометра не последний вариант, который есть у нас сегодня. Существует несколько новых технологий, которые появились благодаря науке и они обещают более эффективные результаты, чем традиционные термометры. Инфракрасные и тепловизионные, это совершенно новые технологии, которые становятся все более популярными, особенно в промышленном использовании. По сути, эти две технологии объединяет одна общая черта – способность представить значение температуры объекта в виде визуальной информации.

Как тепловизоры работают

Тепловые камеры измеряют абсолютную температуру объекта. Термограмма (картина, которая получена) представляет собой значение среднего инфракрасного излучения, которое испускает тело или объект. В то время как большинству инфракрасных устройств нужен свет, это не имеет решающего значения для тепловых камер. Одним из главных преимуществ этих устройств является их способность работать в полной темноте, а значит, их эксплуатация не зависит от присутствия света. Эта особенность делает тепловые камеры наиболее подходящими для измерения температуры в системах видеонаблюдения.

Как инфракрасные камеры работают

Инфракрасные камеры получают, обрабатывают и измеряют луч инфракрасного света. Инфракрасная съемка показывает энергию излучения, которую объекты испускают в инфракрасном спектре. Энергия излучения каждого элемента варьируется в зависимости от вариации значений температуры каждого элемента в частности. Инфракрасные тепловые камеры генерируют изображение инфракрасного излучения объекта. Люди чаще всего используют инфракрасную камеру для измерения условий окружающей среды вокруг отдельных зданий. Основной целью является обнаружение потенциальных проблем в изоляции и проблем с влагой.

Инфракрасная камера или тепловизор

Основная разница между инфракрасной и тепловой камерой состоит в типе обнаружения. В связи с тем, что камеры могут измерять инфракрасное излучение объекта в средней инфракрасной области спектра, они также известны как ИК-детекторы. Когда дело доходит до идентификации инфракрасной сигнатуры объекта, инфракрасные и тепловые устройства отличаются. ИК-камера имеет возможность обнаруживать активные инфракрасные сигнатуры, в то время как тепловизор может обнаружить текущую сигнатуру объекта в соответствии с текущей тепловой картиной объекта, что измеряется.

Вообще по факту любая цифровая камера способна работать в роли ЭОП (электронно - оптического преобразователя) для ПНВ (прибора ночного видения) нулевого поколения (в этих приборах ночного видения применяется активная инфракрасная подсветка местности), потому что сами матрицы камер принимают не только видимый, но и инфракрасный спектр тоже. Удаляется лишний свет с помощью светофильтров (в нашем случае используется инфракрасный фильтр) и делается это для того, чтобы изображение, которое выдаёт камера соответствовало тому, как воспринимает его человеческий глаз. В дешёвых камерах инфракрасный фильтр очень слаб либо его может вообще не быть, чтобы проверить можете посветить пультом ДУ (дистанционного управления) к примеру в камеру мобильника. Исходя из этого, демонтировать инфракрасный фильтр можете из обыкновенной веб-камеры, заодно желательно повысить чувствительность веб-камеры и избавиться от шумов изображения при условиях слабого освещения.

Демонтаж инфракрасного фильтра с веб-камеры

Рассмотрим процесс демонтажа инфракрасного фильтра, для примера используется веб-камера «Logitech Webcam C120». Эта модель одна из самых удобных и оптимальных камер для нашей темы.

• Сначала нужно разобрать корпус, снять кожух в передней полусфере, вынуть резиновую заглушку, которая закрывает место где находится крепёжный винт и затем выкрутить сам винт. Чтобы выполнить эти операции понадобится как минимум тонкая крестовая отвертка (лучше будет использовать часовую), заглушку нужно будет вынуть, подковырнув её каким-нибудь острым предметом, хотя можно это сделать и ногтями.

• После развинчивания камера разбирается на две половины - полусферы, для этого надо тянуть их друг от друга в противоположные стороны от центрального шва. Можете убрать штатную подставку, если она не будет нужна в будущем, вытащить светопроводник от индикаторного светодиода и снять кнопку, которая расположена с задней стороны камеры.

• Теперь нужно вытащить из пазов плату, на которой закреплён объектив. Затем снять с объектива кольцо фокусировки, а сам объектив отвинчивается от кожуха матрицы. Всё что сняли отложите пока в сторону, теперь нужно заняться основным делом - матрицей.

• Чтобы снять кожух с матрицы необходимо выкрутить два винта, которые расположены сзади платы. Кожух по периметру крепко приклеен к плате, поэтому снимать его нужно очень аккуратно, но в то же время нужно и некоторые усилия приложить. После того как всё снимете, кожух и плату с матрицей желательно тоже на время отложить подальше в сторону, для того чтобы случайно не повредить матрицу.

• Теперь переходим к основному шагу. Инфракрасный фильтр изнутри приклеен к кожуху, лучше делать демонтаж в очках, потому что инфракрасный фильтр сделан из стекла и маленькие кусочки стекла могут лететь в глаза, когда будете отделять кожух от фильтра.

• На этом всё, камера ночного видения сделана. Теперь осталось прикрепить на своё место кожух (при установке обращайте внимание на ключи, которые расположены на кожухе и плате - выступы и отверстия соответственно, их совмещением обеспечивается правильность расположения кожуха). Прикручивайте объектив в кожуху, подключайте камеру и проверьте её на работоспособность.

Теперь нужно поместить камеру в удобный корпус (можете воспользоваться и штатными, в случае если его форма и размеры вас устраивают) и расположить в нужном для вас месте, например над дверью, подключив провод камеры к компьютеру.

Помимо того, что ИК камера сама по себе меньше чувствительна к плохому освещению и поэтому лучше обыкновенной подойдёт для использования в роли охранной, у неё имеется ещё ряд интересных особенностей:

Первая и главная особенность вытекает из самой сути инфракрасной камеры, она воспринимает инфракрасное излучение, а это значит, что с такой камерой будет хорошо работать невидимая невооруженным глазом инфракрасная подсветка (принцип нулевого поколения - ПНВ).

А вторая особенность инфракрасной камеры заключается в проницаемости для инфракрасного излучения некоторых материалов (синтетики например). Также в инфракрасном свете видны защитные прмиочки в денежных купюрах. Ещё для прикола, забавно смотрятся вены на теле человека, снятые инфракрасной камерой.

Как видите изготовить ИК ночную камеру из простой веб-камеры очень легко и дёшево. Возможности такая переделка даёт очень интересные как с точки зрения практики, так и с точки зрения простого любопытства и развлечения. Ещё можно создать модуль инфракрасной подсветки, этот модуль можно применить для ночного видения совместно с обычным мобильником, камера мобильного телефона может распознавать инфракрасный спектр, таким образом получится настоящий мобильный прибор ночного видения.