Camera nhiệt hồng ngoại (IR Camera) là gì

Camera nhiệt hồng ngoại (IR Camera) là gì

Một camera nhiệt được trang bị với một cổng hồng ngoại ( IR Sensor) (ví dụ, IR Laser và IR cảm biến) mà qua đó độ sâu bản đồ của người và các đối tượng được xây dựng. Bản đồ của các yếu tố này cho thấy khoảng cách giữa chúng và máy ảnh, do đó làm cho quá trình nhận dạng trở nên đơn giản hơn đối với các phương pháp truyền thống dựa trên camera RGB . Tìm hiểu thêm trong: Ứng dụng di động để nhận dạng đối tượng tự động

Camera nhiệt hồng ngoại (IR Camera) là gì
Camera nhiệt hồng ngoại (IR Camera) là gì

Camera nhiệt hoạt động ban đêm như thế nào?

Xem thêm: cảm biến nhiệt độ là gì?

Đây là cách hình ảnh nhiệt hoạt động:

  1. Một ống kính đặc biệt tập trung ánh sáng hồng ngoại phát ra từ tất cả các vật thể trong tầm nhìn.
  2. Ánh sáng tập trung được quét bởi một loạt các yếu tố phát hiện hồng ngoại. Các yếu tố máy dò tạo ra một mô hình nhiệt độ rất chi tiết được gọi là ống kính nhiệt. Chỉ mất khoảng một phần ba giây của mảng máy dò để có được thông tin nhiệt độ từ quang phổ nhiệt. Thông tin này được lấy từ vài nghìn điểm trong trường quan sát của mảng dò.
  3. Bộ xử lý nhiệt được tạo bởi các phần tử dò được dịch thành các xung điện.
  4. Các xung được gửi đến một đơn vị xử lý tín hiệu, một bảng mạch với một con chip chuyên dụng để chuyển thông tin từ các thành phần thành dữ liệu cho màn hình.
  5. Bộ xử lý tín hiệu sẽ gửi thông tin đến màn hình, ở đó nó xuất hiện dưới dạng nhiều màu khác nhau tùy thuộc vào cường độ phát xạ hồng ngoại. Sự kết hợp của tất cả các xung từ tất cả các yếu tố tạo ra hình ảnh.

Hầu hết các thiết bị hình ảnh nhiệt quét với tốc độ 30 lần mỗi giây. Họ có thể cảm nhận được nhiệt độ từ -4 độ F (-20 độ C) đến 3.600 F (2.000 C) và thông thường có thể phát hiện những thay đổi về nhiệt độ khoảng 0,4 F (0,2 C).

Có hai loại thiết bị hình ảnh nhiệt phổ biến:

  • Không làm mát – Đây là loại máy ảnh nhiệt phổ biến nhất. Các yếu tố phát hiện hồng ngoại được chứa trong một đơn vị hoạt động ở nhiệt độ phòng. Loại hệ thống này hoàn toàn yên tĩnh, kích hoạt ngay lập tức và có pin tích hợp ngay.
  • Làm lạnh bằng phương pháp lạnh – đắt hơn và dễ bị hư hại hơn khi sử dụng gồ ghề, các hệ thống này có các bộ phận được niêm phong bên trong một thùng chứa làm mát chúng xuống dưới 32 F (không C). Ưu điểm của một hệ thống như vậy là độ phân giải và độ nhạy đáng kinh ngạc do làm mát các yếu tố. Các hệ thống được làm mát bằng phương pháp đông lạnh có thể “nhìn thấy” một sự khác biệt nhỏ tới 0,2 F (0,1 C) từ khoảng cách hơn 1.000 ft (300 m), đủ để biết một người có cầm súng ở khoảng cách đó không!

Mặc dù hình ảnh nhiệt là tuyệt vời để phát hiện con người hoặc làm việc trong bóng tối gần như tuyệt đối, hầu hết các thiết bị nhìn đêm sử dụng công nghệ cải thiện hình ảnh.

Công nghệ hồng ngoại nhìn ban đêm

Công nghệ cải thiện hình ảnh là những gì hầu hết mọi người nghĩ đến khi bạn nói về tầm nhìn ban đêm. Trên thực tế, các hệ thống nâng cao hình ảnh thường được gọi là thiết bị nhìn đêm (NVD). Các NVD dựa vào một ống đặc biệt, được gọi là ống tăng cường hình ảnh , để thu thập và khuếch đại ánh sáng hồng ngoại và khả kiến.

Một ống kính thông thường, được gọi là ống kính vật kính , thu được ánh sáng xung quanh và một số ánh sáng cận hồng ngoại.
Ánh sáng thu thập được gửi đến ống tăng cường hình ảnh. Trong hầu hết các NVD, nguồn cung cấp năng lượng cho ống tăng cường hình ảnh nhận năng lượng từ hai pin N-Cell hoặc hai pin “AA” . Các ống cung cấp một điện áp cao, khoảng 5.000 volt, cho các thành phần ống hình ảnh.
Ống tăng cường hình ảnh có một tế bào quang điện , được sử dụng để chuyển đổi các photon năng lượng ánh sáng thành điện tử.

Cách thức hoạt động.

Khi các electron đi qua ống, các electron tương tự được giải phóng khỏi các nguyên tử trong ống, nhân số lượng electron ban đầu với hệ số hàng ngàn thông qua việc sử dụng một tấm vi kênh (MCP) trong ống.

MCP là một đĩa thủy tinh nhỏ có hàng triệu lỗ siêu nhỏ (vi mạch) trong đó, được chế tạo bằng công nghệ sợi quang. MCP được chứa trong chân không và có các điện cực kim loại ở hai bên của đĩa. Mỗi kênh dài hơn khoảng 45 lần so với chiều rộng và nó hoạt động như một hệ số nhân.

Khi các electron từ cực âm ảnh chạm vào điện cực đầu tiên của MCP, chúng được gia tốc vào các vi mạch thủy tinh bởi các vụ nổ 5.000 V được gửi giữa cặp điện cực. Khi các electron đi qua các vi kênh, chúng khiến hàng ngàn electron khác được giải phóng trong mỗi kênh bằng một quá trình gọi là phát xạ thứ cấp theo tầng.

Về cơ bản, các electron ban đầu va chạm với một bên của kênh, các nguyên tử thú vị và khiến các electron khác được giải phóng. Những electron mới này cũng va chạm với các nguyên tử khác, tạo ra phản ứng dây chuyền dẫn đến hàng ngàn electron rời khỏi kênh nơi chỉ có một số ít đi vào.

Một sự thật thú vị là các vi mạch trong MCP được tạo ra ở một góc nhỏ (độ lệch khoảng 5 độ đến 8 độ) để khuyến khích va chạm điện tử và giảm cả phản hồi ion và ánh sáng trực tiếp từ các photpho ở phía đầu ra.

Vào cuối ống tăng cường hình ảnh, các electron chạm vào một màn hình được phủ bằng phốt-pho . Những electron này duy trì vị trí của chúng liên quan đến kênh mà chúng đi qua, nó cung cấp một hình ảnh hoàn hảo vì các electron vẫn giữ nguyên vị trí giống như các photon ban đầu. Năng lượng của các electron làm cho các photpho đạt đến trạng thái kích thích và giải phóng các photon.

Những phốt pho này tạo ra hình ảnh màu xanh lá cây trên màn hình đã trở thành đặc trưng cho tầm nhìn ban đêm.
Hình ảnh phốt pho màu xanh lá cây được xem qua một ống kính khác, được gọi là ống kính mắt , cho phép bạn phóng to và lấy nét hình ảnh. NVD có thể được kết nối với màn hình điện tử, chẳng hạn như màn hình hoặc hình ảnh có thể được xem trực tiếp qua ống kính mắt. Mời tham khảo những dòng camera nhiệt phổ biến hiện nay.

Ứng dụng của cảm biến hồng ngoại

Điều đầu tiên bạn có thể nghĩ đến khi bạn nhìn thấy những từ nhìn ban đêm là một phim gián điệp hoặc phim hành động mà bạn đã xem, trong đó ai đó đeo một cặp kính nhìn đêm để tìm người khác trong một tòa nhà tối trong một đêm không trăng. Và bạn có thể đã tự hỏi “Những thứ đó có thực sự hoạt động không? Bạn thực sự có thể nhìn thấy trong bóng tối không?”

Câu trả lời chắc chắn là có. Với thiết bị nhìn đêm thích hợp, bạn có thể thấy một người đứng cách xa hơn 200 yard (183 m) trong một đêm không trăng, nhiều mây! Tầm nhìn ban đêm có thể hoạt động theo hai cách rất khác nhau, tùy thuộc vào công nghệ được sử dụng.

  • Cải thiện hình ảnh – Điều này hoạt động bằng cách thu thập lượng ánh sáng nhỏ, bao gồm cả phần dưới của phổ ánh sáng hồng ngoại, có mặt nhưng có thể không nhìn thấy được bằng mắt và khuếch đại nó đến điểm mà chúng ta có thể dễ dàng quan sát hình ảnh.
  • Hình ảnh nhiệt – Công nghệ này hoạt động bằng cách chụp phần trên của phổ ánh sáng hồng ngoại, được phát ra dưới dạng nhiệt bởi các vật thể thay vì phản xạ đơn giản như ánh sáng. Các vật nóng hơn, chẳng hạn như các vật thể ấm, phát ra nhiều ánh sáng này hơn các vật lạnh hơn như cây cối hoặc các tòa nhà.

Trong bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về hai công nghệ nhìn đêm chính. Chúng tôi cũng sẽ thảo luận về các loại thiết bị và ứng dụng nhìn đêm khác nhau. Nhưng trước tiên, hãy nói về ánh sáng hồng ngoại.

Ứng dụng của cảm biến hồng ngoại