Тепловизионная камера и модуль для видеонаблюдения: разрешение, дальность, NETD

Как тепловизор видит в темноте

Камера видеонаблюдения снимает отражённый свет — от солнца, фонаря или ИК-подсветки. Тепловизионная камера принимает то, что излучают сами предметы: каждый нагретый объект светится в инфракрасном диапазоне, и тем ярче, чем он теплее. Поэтому тепловизору не нужно освещение. Человек, работающий двигатель, нагретый подшипник видны ночью, в дыму и в лёгкой дымке, а маскировочный цвет одежды не помогает.

Большинство тепловизоров для охраны работает в длинноволновом диапазоне LWIR 8–14 мкм на неохлаждаемых микроболометрах из оксида ванадия (VOx). Для сверхдальнего наблюдения применяют охлаждаемые детекторы MWIR 3,7–4,8 мкм с микрокриогенной системой. Отдельный класс — камеры SWIR 1000–1700 нм: это не тепловизор, они видят отражённый свет, но хорошо пробивают дымку.

Модуль, камера или поворотная система

Тепловизионный канал поставляют в трёх видах. Модуль — объектив, детектор и плата обработки без корпуса — встраивают в своё изделие: подвес беспилотника, поворотное устройство, многоканальную систему. Стационарная камера — готовое изделие с корпусом, питанием и сетью для стены или столба. Поворотная PTZ-камера несёт тепловизор и видимый канал на одном поворотном основании и ведёт цель по командам оператора или видеоаналитики.

Дальность: формула вместо обещаний

В карточках KADAMM дальность дана тройкой DRI — обнаружение, распознавание, идентификация. Её считают по критерию Джонсона: цель обнаружена, если её критический размер на матрице занимает 1,5 пикселя, распознана — 6, идентифицирована — 12. Для человека критический размер принят 0,75 м, для техники — 2,3 м.

Пример для модуля KADAMM ТМ-640 с объективом 55 мм: 0,055 × 0,75 / (1,5 × 0,000012) = 2 292 м до обнаружения человека, 573 м до распознавания и 286 м до идентификации — та же тройка, что в таблице карточки. Удвоили фокусное расстояние — удвоилась и дальность.

640 × 512 или 1280 × 1024

Матрица 1280 × 1024 не видит дальше, чем 640 × 512 с тем же объективом и тем же шагом пикселя 12 мкм: размер изображения цели в пикселях одинаков. Она видит шире — вдвое по каждой оси. У модулей KADAMM с объективом 75 мм обнаружение человека одинаковое, 3 125 м, но угол обзора 11,7° × 9,4° у ТМ-1280 против 5,9° × 4,7° у ТМ-640. Один модуль 1280 × 1024 закрывает сектор, на который понадобилось бы четыре кадра меньшей матрицы.

• Широкий сектор с вышки, акватория, аэродром — 1280 × 1024 с длиннофокусным объективом.
• Узкий сектор: ворота, участок забора, дорога — 640 × 512 даст ту же дальность при частоте 50 Гц и меньшей массе.
• Нужно и осматривать, и рассматривать — моторизованный зум: ТМЗ-640 10× или ТМЗ-1280 4× и 7×.

Чувствительность NETD и объектив

NETD — наименьшая разность температур, которую тепловизор отличает от собственного шума. Чем меньше число, тем контрастнее картинка на трудной сцене: человек на фоне прогретого асфальта, техника в мокром лесу, цель на пределе дальности. У модулей KADAMM — не хуже 40 мК (640 × 512), 35 мК (1280 × 1024) и 25 мК у охлаждаемого ТМО-640.

Оптическое стекло излучение 8–14 мкм не пропускает, поэтому линзы делают из германия или халькогенидного стекла, а камеру нельзя ставить за обычным окном. Фиксированные объективы ТМ-640 до 75 мм — атермализованные: они держат фокус во всём диапазоне температур без подстройки. Зум удобен, но тяжёл: ТМЗ-1280 с зумом 30–120 мм весит 1,68 кг, с зумом 50–350 мм — 18,9 кг.

Поворотные тепловизионные камеры

Для протяжённого периметра ставят поворотную камеру на вышку: одна точка закрывает круг радиусом в километры. У камер KADAMM ПТК тепловизор дополнен видимым каналом с зумом до 60×, а в старших моделях — лазерным дальномером, лазерной ИК-подсветкой и гиростабилизацией. Сравнивая модели, смотрите на объектив тепловизора, зум видимого канала, точность выхода на предустановку (от ±0,1° до ±0,005°), защиту корпуса IP66 или IP67 и массу — от менее 4 кг у купольной ПТК-640-9Д до менее 80 кг у ПТК-1280-350.

Все модели и исполнения — в разделе поворотных тепловизионных камер. Опору под тяжёлую камеру считают по массе и ветровой нагрузке, как для антенны.

Поворотные камеры видеонаблюдения без тепловизора

Для дневного наблюдения за дорогой или акваторией хватает поворотной камеры видимого диапазона с длинным зумом. Камеры KADAMM ПКВ — это не бытовые PTZ: объектив до 1000 мм, зум до 92×, позиционирование ±0,1°, 200 предустановок, лазерная ИК-подсветка 808 нм на 2000 м у ПКВ-561Л и на 4000 м у ПКВ-1000Л. Их ставят парой с тепловизором: тепловизор обнаруживает, видимый канал распознаёт. Модели — в разделе поворотных камер видеонаблюдения.

Тепловизоры для дронов и FPV

На беспилотнике решают масса, потребление и интерфейс. KADAMM ТМК-640 весит от 19 г (объектив 9,1 мм) до 69 г (35 мм), потребляет около 600 мВт и отдаёт видео по USB UVC — без драйверов — или по BT.601 для видеопередатчика. Управление — UART 3,3 В.

Модули для беспилотников — в разделе тепловизоров для дронов, антенны видеоканала и управления — в статье «Антенны для БПЛА и FPV».

Стационарная камера и ИК-подсветка

Для ворот, проходной и технологических площадок удобна стационарная двухспектральная камера KADAMM ТКС-640: тепловизор 640 × 512 с объективом 9,1–25 мм и видимый канал 5 Мп в одном корпусе, питание 24 В или PoE+, встроенные ИК-подсветка 30 м, стробоскоп и громкоговоритель; термометрия — опцией. Раздел — тепловизионные камеры видеонаблюдения.

Тепловизору подсветка не нужна, а видимому каналу — нужна: номер машины и лицо тепловизор не различит. Для уже стоящих камер ставят отдельный лазерный прожектор ИКЛ-800 (до 800 м) или ИКЛ-5000 (до 5000 м). Длина волны, угол луча и расчёт пятна — в статье «ИК-прожектор для видеонаблюдения», прожекторы — в разделе ИК-прожекторов.

Взрывоопасные зоны

На АЗС, нефтебазах, газовых и химических объектах нужны камеры во взрывонепроницаемой оболочке. Камеры KADAMM КВЗ и ПКВ-…ВЗ выполнены в корпусе из нержавеющей стали AISI 304, маркировка по техническому описанию — Ex d IIC T6 Gb / Ex tD A21 IP68 T80 °C; сертификат по ГОСТ 31610.0 для конкретной поставки уточняйте у менеджера. Модели — в разделе взрывозащищённых камер видеонаблюдения.

Питание, защита и стандарты

• Модули — 12 В DC и единицы ватт; поворотные камеры с обогревом и подсветкой — до 180–300 Вт в пике. Источник и кабель считают по максимальной мощности, иначе зимой при включении обогрева камера перезагружается.
• Защита корпуса — по ГОСТ 14254-2015: IP66 или IP67 у PTZ, IP68 у Ex-камер.
• Рабочая температура — от −40 °C у ПТК-1280, −35…+65 °C у ПКВ, −30…+60 °C у ТКС-640.
• Интеграция: модули — VISCA и Pelco, поворотные ПТК-640 с каналом Full HD и камеры ПКВ — ONVIF.
• Термины систем охранного телевидения — ГОСТ Р 51558-2014; для видимого канала дальности считают по плотности пикселей DORI (IEC 62676-4: 25, 62, 125 и 250 пикс./м), поэтому с DRI тепловизора их не сравнивают напрямую.

Что указать в заявке

• Цель и дальность: человек или техника, нужно ли распознавание и идентификация.
• Ширину сектора или длину участка периметра.
• Исполнение: модуль, стационарная или поворотная камера; нужен ли видимый канал и подсветка.
• Климат, туманы, вибрацию, взрывоопасную зону.
• Питание, PoE, протоколы системы видеонаблюдения, длину кабеля.
• Для беспилотника — допустимую массу, бортовое напряжение и тип видеопередатчика.

Тепловизоры KADAMM

KADAMM ТМ-640

Тепловизионный модуль 640 × 512

VOx 12 мкм, ≤40 мК, объективы 4,1–100 мм, 12 В.

Открыть карточку

KADAMM ТМ-1280

Тепловизионный модуль 1280 × 1024

≤35 мК, объективы 8,7–75 мм, стабилизация EIS.

Открыть карточку

KADAMM ТМЗ-1280

Модуль с зумом

1280 × 1024, зум до 50–350 мм, обнаружение человека 14,6 км.

Открыть карточку

KADAMM ТМК-640

Компактный модуль

от 19 г, 600 мВт, USB UVC — для дронов.

Открыть карточку

KADAMM ПТК-1280-350

Поворотная тепловизионная камера

1280 × 1024 + 4 Мп 60×, дальномер 20 км.

Открыть карточку

KADAMM ТКС-640

Стационарная камера

640 × 512 + 5 Мп, PoE+, ИК 30 м, стробоскоп.

Открыть карточку

Весь ассортимент — в разделе Тепловизоры KADAMM, модули — в разделе тепловизионных модулей.