Инфракрасные камеры переднего обзора ( FLIR ), обычно используемые на военных и гражданских самолетах, используют термографическую камеру , которая воспринимает инфракрасное излучение . [1]
Датчики, установленные в инфракрасных камерах переднего обзора, а также в других тепловизионных камерах, используют обнаружение инфракрасного излучения, обычно испускаемого источником тепла ( тепловое излучение ), для создания изображения, скомпонованного для вывода на видео .
Их можно использовать для помощи пилотам и водителям в управлении транспортными средствами ночью и в тумане или для обнаружения теплых объектов на более холодном фоне. Длина волны инфракрасного излучения, которую обнаруживают тепловизионные камеры, составляет от 3 до 12 мкм и существенно отличается от длины волны ночного видения , которое работает в видимом свете и ближнем инфракрасном диапазоне (от 0,4 до 1,0 мкм).
Инфракрасный свет делится на два основных диапазона: длинноволновой и средневолновой . Длинноволновые инфракрасные (LWIR) камеры, иногда называемые «дальними инфракрасными», работают на 8–12 мкм и могут видеть источники тепла, такие как горячие детали двигателя или тепло человеческого тела , на расстоянии нескольких километров. Наблюдение на больших расстояниях затрудняется с LWIR, поскольку инфракрасный свет поглощается , рассеивается и преломляется воздухом и водяным паром.
Некоторые длинноволновые камеры требуют криогенного охлаждения детектора, обычно в течение нескольких минут перед использованием, хотя некоторые умеренно чувствительные инфракрасные камеры не требуют этого. Многие тепловизоры, включая некоторые передние инфракрасные камеры (например, некоторые системы улучшенного зрения LWIR (EVS)) также не охлаждаются.
Средневолновые (MWIR) камеры работают в диапазоне 3–5 мкм. Они могут видеть почти так же хорошо, поскольку эти частоты меньше подвержены поглощению водяным паром, но обычно требуют более дорогой матрицы датчиков , а также криогенного охлаждения.
Многие системы камер используют цифровую обработку изображений для улучшения качества изображения. Инфракрасные матрицы датчиков изображения часто имеют сильно непостоянную чувствительность от пикселя к пикселю из-за ограничений в процессе производства. Чтобы исправить это, реакция каждого пикселя измеряется на заводе, и преобразование, чаще всего линейное, отображает измеренный входной сигнал на выходной уровень.
Некоторые компании предлагают передовые технологии «слияния», которые объединяют изображение видимого спектра с изображением инфракрасного спектра для получения лучших результатов, чем при использовании только одного спектрального изображения. [2]
Тепловизионные камеры, такие как Raytheon AN/AAQ-26, используются в различных приложениях, включая военные корабли , самолеты с фиксированным крылом , вертолеты , бронированные боевые машины и смартфоны военного уровня . [3]
В условиях войны они имеют три явных преимущества по сравнению с другими технологиями визуализации:
Термин «передний обзор» используется для различения фиксированных передних тепловизионных систем от боковых инфракрасных систем слежения, также известных как тепловизоры « толкающего сканирования », и других тепловизионных систем, таких как карданные системы формирования изображений, портативные системы формирования изображений и т. п. Системы «толкающего сканирования» обычно использовались на самолетах и спутниках.
Визуализаторы бокового слежения обычно используют одномерный (1D) массив пикселей, который использует движение самолета или спутника для перемещения вида 1D массива по земле для построения 2D изображения с течением времени. Такие системы не могут использоваться для визуализации в реальном времени и должны смотреть перпендикулярно направлению движения.
В 1956 году компания Texas Instruments начала исследования в области инфракрасной технологии, что привело к заключению нескольких контрактов на линейные сканеры, а с добавлением второго сканирующего зеркала в 1963 году была изобретена первая перспективная инфракрасная камера, производство которой началось в 1966 году. В 1972 году компания TI представила концепцию Common Module, которая значительно снизила затраты и позволила повторно использовать общие компоненты.
Стоимость тепловизионного оборудования в целом резко упала после того, как недорогие портативные и стационарные инфракрасные детекторы и системы на основе микроэлектромеханической технологии были разработаны и изготовлены для коммерческого, промышленного и военного применения. [6] [7] [8] Кроме того, старые конструкции камер использовали вращающиеся зеркала для сканирования изображения на небольшой датчик. Более современные камеры больше не используют этот метод; упрощение помогает снизить стоимость. Неохлаждаемая технология, доступная во многих продуктах Enhanced Flight Vision System (EFVS или EVS), снизила стоимость до нескольких долей от цены старой охлаждаемой технологии при аналогичной производительности. [9] [10] EVS быстро становится основной тенденцией для многих операторов самолетов с фиксированным крылом и вертолетов, от самолетов Cirrus и Cessna до больших бизнес-джетов.
В 2001 году Верховный суд США постановил в деле Кайло против США , что осуществление наблюдения за частной собственностью (якобы для обнаружения ламп с высокой интенсивностью излучения, используемых при подпольном выращивании каннабиса) с использованием тепловизионных камер без ордера на обыск со стороны правоохранительных органов нарушает защиту Четвертой поправки от необоснованных обысков и изъятий. [11]
В решении по делу R. v. Tessling 2004 года [12] Верховный суд Канады постановил, что использование бортовой FLIR для наблюдения полицией разрешено без необходимости ордера на обыск. Суд постановил, что общий характер данных, собранных FLIR, не раскрывает личную информацию жильцов и, следовательно, не нарушает права Tessling по разделу 8, предоставленные в соответствии с Хартией прав и свобод (1982). Ян Бинни выделил канадское законодательство в отношении решения по делу Kyllo, согласившись с меньшинством Kyllo в том, что государственные служащие не должны отвлекать свои чувства или свое оборудование от обнаружения выбросов в общественном пространстве, таких как чрезмерное тепло, следы дыма, подозрительные запахи, газы без запаха, воздушные частицы или радиоактивные выбросы, любой из которых может идентифицировать опасность для общества.
В июне 2014 года самолет Канадской национальной программы воздушного наблюдения DHC-8M-100, оснащенный инфракрасными датчиками , сыграл важную роль в поисках Джастина Бурка , беглеца, убившего трех членов Королевской канадской конной полиции в Монктоне . Экипаж самолета использовал свою усовершенствованную тепловизионную камеру, чтобы обнаружить тепловую сигнатуру Бурка в густых зарослях в полночь. [13]
Во время протестов в Балтиморе 2015 года ФБР провело 10 миссий воздушного наблюдения в период с 29 апреля по 3 мая, которые включали сбор «инфракрасных и дневных цветных полноценных видеодоказательств FLIR», по словам представителя ФБР Кристофера Аллена. [14] Для сбора данных в ночное время использовалась многосенсорная система камер FLIR Talon, оснащенная инфракрасным лазерным указателем (который невидим для случайных наблюдателей) для целей освещения. [15] Американский союз защиты гражданских свобод выразил обеспокоенность по поводу того, что новая технология наблюдения внедряется без судебного руководства и общественного обсуждения. [16] По словам Натана Весслера, адвоката ACLU, «эту динамику мы видим снова и снова, когда речь идет о достижениях в области наблюдения. К тому времени, как подробности просачиваются, программы прочно укореняются, и их практически невозможно свернуть — и очень сложно вводить ограничения и надзор». [14]
