Тепловізійне зображення проти нічного бачення: у чому різниця?

Тепловізійне зображення та нічне бачення створені для того, щоб допомагати бачити в темному або складному середовищі, але працюють вони зовсім по-різному. Саме тому ці дві технології часто плутають, особливо коли вони представлені як функції вуличного спорядження, камер або захищених телефонів. Якщо говорити просто, нічне бачення підсилює доступне світло, щоб створити більш впізнаваний вигляд навколишнього середовища, тоді як тепловізійне зображення виявляє інфрачервоне випромінювання, яке випромінюють об’єкти, і перетворює відмінності в тепловій енергії на зображення.

Різниця стає важливішою, якщо врахувати, як і де ви плануєте їх використовувати. Нічне бачення може бути корисним, коли потрібно бачити об’єкти, місцевість і деталі за слабкого освітлення, тоді як тепловізійне зображення може виявити людей, тварин, транспортні засоби або обладнання, що випромінюють тепло, навіть коли видиме світло надзвичайно обмежене. Розуміння принципу роботи кожної технології, того, що саме вона може виявляти та в чому полягають її переваги, допоможе вибрати оптимальний варіант відповідно до ваших потреб.

У чому різниця між тепловізійним зображенням і нічним баченням?

Хоча тепловізійне зображення та нічне бачення можуть допомогти бачити в темному середовищі, вони надають дуже різну візуальну інформацію. Найпростіше зрозуміти різницю, розглянувши, що виявляє кожна технологія та як вона створює зображення. У таблиці нижче наведено короткий огляд, перш ніж ми докладніше розглянемо принцип їхньої роботи.

Як працює тепловізійне зображення?

Тепловізійне зображення створюється шляхом виявлення інфрачервоного випромінювання, або теплової енергії, яку випромінюють об’єкти, і перетворення відмінностей у цій енергії на видиме зображення. На відміну від звичайної камери, для формування зображення їй не потрібне видиме світло, тому вона залишається корисною в темряві та інших умовах поганої видимості.

Виявлення інфрачервоного випромінювання

Усе, що має температуру вище абсолютного нуля, випромінює інфрачервоне випромінювання, хоча його кількість залежить від температури та інших властивостей об’єкта. Датчик тепловізійної зйомки виявляє цю інфрачервону енергію та вимірює відмінності між об’єктами або ділянками у своєму полі зору. Тепліші об’єкти зазвичай створюють сильніші інфрачервоні сигнали, завдяки чому датчик може відрізнити їх від прохолоднішого навколишнього середовища.

Перетворення тепла на зображення

Вимірювання датчика обробляються та перетворюються на зображення, яке люди можуть бачити. Різні температури можуть позначатися різними відтінками або кольорами, завдяки чому температурні відмінності легше розпізнати. Поширені теплові палітри включають «біле гаряче», «чорне гаряче» та різноманітні кольорові палітри, кожна з яких може підкреслювати різні деталі сцени.

Що може виявити тепловізійна зйомка?

Оскільки тепловізійна зйомка зосереджується на теплі, а не на видимому світлі, вона може виявляти те, що стандартній камері важко зафіксувати в темряві. До поширених прикладів належать:

• Люди й тварини: Тепло їхнього тіла може виділяти їх на тлі прохолоднішого навколишнього середовища.
• Гаряче обладнання та компоненти: Незвичайні теплові характеристики можуть допомогти виявити обладнання, що перегрівається, або потенційні проблеми.
• Транспортні засоби: Нещодавно використані транспортні засоби можуть залишатися помітно теплішими за навколишнє середовище.
• Втрата тепла: Тепловізійна зйомка може виявити ділянки, де тепло виходить із будівель, труб або інших конструкцій.
• Різниця температур: Навіть коли два об’єкти здаються неозброєному оку схожими, відмінності в їхніх теплових характеристиках можуть зробити їх легко розпізнаваними.

Як працює нічне бачення?

Нічне бачення працює завдяки максимально ефективному використанню доступного в темному середовищі світла. Замість виявлення тепла система нічного бачення захоплює невелику кількість видимого або ближнього інфрачервоного світла й обробляє його, створюючи яскравіше зображення. Залежно від використовуваної технології вона може покладатися на навколишнє світло, наприклад місячне та зоряне, або використовувати інфрачервоний підсвічувач для покращення видимості, коли навколишнє середовище надзвичайно темне.

Підсилення доступного світла

Традиційні системи нічного бачення використовують спеціалізовану технологію підсилювачів зображення для збирання обмеженої кількості навколишнього світла та підсилення сигналу. Потім підсилене зображення перетворюється на видиме зображення на дисплеї, завдяки чому об’єкти й навколишнє середовище здаються значно яскравішими, ніж неозброєному оку. Це означає, що нічне бачення зазвичай найкраще працює, коли доступне хоча б деяке освітлення.

Інфрачервоні підсвічувачі та цифрове нічне бачення

Коли навколишнього світла дуже мало, деякі системи нічного бачення використовують інфрачервоне підсвічування, щоб освітити сцену без видимого світла. Цифрове нічне бачення натомість використовує сенсор зображення та електронну обробку для захоплення й підсилення доступного світла, іноді в поєднанні з інфрачервоним підсвічувачем. Ці підходи можуть забезпечити чіткіше зображення в темних умовах, хоча вони все одно зосереджені на відбитому світлі, а не на теплі, яке випромінюють об’єкти.

Що можна побачити за допомогою нічного бачення?

Оскільки нічне бачення створює більш звичне відображення сцени, воно може бути корисним, коли потрібно розпізнавати об’єкти й орієнтуватися в навколишньому середовищі за слабкого освітлення. Поширені приклади включають:

• Люди та тварини: нічне бачення може допомогти побачити їхню форму, рух і деталі навколо за достатнього рівня доступного освітлення.
• Місцевість і навколишнє середовище: стежки, будівлі, рослинність та інші об’єкти можуть залишатися впізнаваними в темряві.
• Об’єкти та спорядження: яскравіше зображення може полегшити розрізнення вигляду та розташування об’єктів.
• Рух: нічне бачення може забезпечити чіткіше візуальне відображення людей, тварин або транспортних засобів, що рухаються.
• Навігація за слабкого освітлення: знайоміше відображення навколишнього середовища може зробити нічне бачення корисним для активного відпочинку на природі та спостереження вночі.

Тепловізійне зображення та нічне бачення: ключові відмінності

Найбільша відмінність між тепловізійним зображенням і нічним баченням полягає в типі інформації, яку вони використовують для створення зображення. Тепловізійні прилади виявляють тепло, тоді як прилади нічного бачення покладаються на доступне або інфрачервоне світло. Ця принципова відмінність впливає на їхню роботу в темряві, рівень візуальної деталізації та ситуації, для яких вони найкраще підходять.

Робота в цілковитій темряві

Тепловізійне зображення має очевидну перевагу в цілковитій темряві, оскільки не залежить від видимого світла. Поки між об’єктами та їхнім оточенням є відмінності в тепловому випромінюванні, тепловізійна камера може створювати зображення. Нічному баченню, з іншого боку, зазвичай потрібне певне навколишнє освітлення або інфрачервоний підсвічувач для чіткого огляду — залежно від системи.

Деталізація зображення та розпізнавання

Нічне бачення зазвичай створює більш звичне, схоже на реальну сцену зображення, завдяки чому легше розпізнати форму, вигляд і деталі об’єктів. Тепловізійне зображення натомість підкреслює відмінності температури, тому людина або тварина можуть чітко виділятися, не розкриваючи стільки візуальних деталей про їхній одяг, зовнішність чи оточення.

Виявлення та ідентифікація

Тепловізійне зображення особливо ефективне для виявлення, оскільки теплий об’єкт може виділятися на тлі холоднішого оточення, навіть якщо його важко побачити неозброєним оком. Нічне бачення часто краще підходить для ідентифікації, оскільки його впізнаваніші зображення містять візуальні деталі, які допомагають точно визначити, на що саме ви дивитеся. Простіше кажучи, тепловізор допомагає знайти щось, а нічне бачення — зрозуміти, що це таке.

Дим, туман та інші перешкоди

Тепловізійне зображення іноді забезпечує кращу видимість, ніж нічне бачення, у диму, легкому тумані чи подібних умовах, оскільки виявляє інфрачервоне випромінювання, а не покладається на відбите видиме світло. Однак тепловізор не може просто бачити крізь будь-які перешкоди: густий дим, сильний туман, дощ та інші фактори довкілля також можуть погіршувати його роботу.

Робота вдень

Тепловізійне зображення можна використовувати і вдень, і вночі, оскільки воно виявляє тепло, а не залежить від темряви. Нічне бачення переважно призначене для умов слабкого освітлення, а його використання за яскравого денного світла може потребувати додаткового захисту або системи, спеціально розробленої для роботи вдень. Завдяки цьому тепловізійне зображення є універсальнішим, коли один і той самий пристрій має працювати за різних умов освітлення.

Тепловізійне зображення та нічне бачення у смартфонах

Тепловізори та нічне бачення більше не обмежуються спеціалізованими камерами й обладнанням. Обидві технології також можна інтегрувати у смартфони, зокрема в захищені телефони, призначені для роботи просто неба та складних умов. Однак наявність однієї функції не означає, що телефон має й іншу. Тепловізійна камера виявляє різницю температур, тоді як камера нічного бачення призначена для створення чіткішого зображення в умовах низької освітленості, тому вони виконують різні завдання.

Смартфон із тепловізором може бути корисним для виявлення джерел тепла, перевірки обладнання на незвичні температурні зміни, пошуку людей або тварин у темряві та інших ситуацій, коли інформація про тепло важливіша за звичайні візуальні деталі. 

Натомість нічне бачення більше підходить, коли потрібно чіткіше бачити навколишню сцену, об’єкти та місцевість в умовах низької освітленості. Користувачам, які часто працюють або проводять час просто неба вночі, розуміння цієї відмінності допоможе вибрати телефон із потрібною технологією візуалізації.

8849 Tank 5 Pro і тепловізор

8849 Tank 5 Pro поєднує тепловізор і нічне бачення в одному захищеному смартфоні, що робить його особливо універсальним для роботи просто неба, інспекцій і ситуацій із низькою освітленістю. Його тепловізійна камера FLIR Lepton 3.1R поєднує надшироке поле огляду 95° із роздільною здатністю 160×120 і тепловою чутливістю <50 мК, тоді як спеціальна камера нічного бачення на 50 Мп використовує чотири ІЧ-світлодіоди 940 нм для видимості в цілковитій темряві.

Основні характеристики:

• Надширококутна тепловізійна камера 95°: Датчик FLIR Lepton 3.1R із роздільною здатністю 160×120 і тепловою чутливістю <50 мК.
• Камера нічного бачення на 50 Мп: Спеціальна камера нічного бачення з чотирма ІЧ-світлодіодами 940 нм і дальністю нічного бачення до 15 м.
• Проєктор 2K із яскравістю 220 люменів: Роздільна здатність 2048×1080, лазерне автофокусування, корекція трапецеїдальних спотворень ±45° і функція далекоміра з дальністю 4 м.
• AMOLED-дисплей 3K: Екран AMOLED діагоналлю 6,73 дюйма, роздільною здатністю 1440×3200, частотою оновлення 120 Гц і піковою яскравістю до 3000 ніт.
• Акумулятор на 17 600 мА·год: Великий акумулятор із двома елементами, підтримкою швидкого заряджання потужністю 120 Вт і заявленим часом повного заряджання близько 1,5 години.

Підсумки та поширені запитання

Тепловізор і нічне бачення можуть допомагати бачити в темряві, але вони розв’язують різні завдання. Тепловізор виявляє тепло й особливо корисний для пошуку людей, тварин і джерел тепла в цілковитій темряві, тоді як нічне бачення використовує доступне або інфрачервоне світло, щоб забезпечити більш впізнаваний вигляд навколишнього середовища. 

Розуміння цієї різниці допомагає усвідомити, чому жодна з технологій не є однозначно кращою за іншу. Оскільки захищені смартфони продовжують отримувати більше спеціалізованих функцій візуалізації, такі пристрої, як 8849 Tank 5 Pro, демонструють, як тепловізор і нічне бачення можна поєднати в одному телефоні для більшої універсальності.

Поширені запитання

1. Чи може тепловізор бачити в цілковитій темряві?

Так. Тепловізор не залежить від видимого світла, тому може створювати зображення в цілковитій темряві, якщо між об’єктами та їхнім оточенням є помітні відмінності в інфрачервоному випромінюванні.

2. Чи може нічне бачення виявляти тепло?

Ні. Нічне бачення призначене для захоплення та підсилення доступного або інфрачервоного світла, а не для вимірювання тепла, яке випромінюють об’єкти. Об’єкт може бути чітко видимим у режимі нічного бачення, але це не розкриває його температуру чи теплову сигнатуру.

3. Чи може тепловізор бачити крізь стіни?

Ні. Тепловізор не може бачити крізь суцільні стіни. Він виявляє інфрачервоне випромінювання від поверхонь, тому може показати температурні відмінності на поверхні стіни, але не може безпосередньо відобразити людей або предмети по той бік.

4. Що краще для полювання: тепловізор чи нічне бачення?

Це залежить від мети. Тепловізор зазвичай краще підходить для виявлення тварин у темряві, оскільки тепло їхнього тіла може виділятися на тлі навколишнього середовища. Нічне бачення може бути кориснішим, коли потрібно розгледіти впізнавані деталі тварини та її оточення.

5. Чи може телефон мати і тепловізор, і нічне бачення?

Так. Смартфон може поєднувати обидві технології як окремі системи візуалізації, даючи користувачам змогу перемикатися між тепловим виявленням і візуалізацією за слабкого освітлення залежно від ситуації. 8849 Tank 5 Pro — приклад захищеного телефона, розробленого для поєднання тепловізійних можливостей і функції нічного бачення в одному пристрої.