Напустим туман на тепловизионную съемку

При тепловизионной съемке объектов на открытом воздухе оператор должен принимать во внимание метеоусловия. Солнечная засветка, ветер, осадки и другие атмосферные условия влияют как на состояние самого объекта, так и на прохождение излучения через атмосферу. В этой статье я приведу несколько примеров влияния тумана.

Туман — атмосферное явление, скопление воды в воздухе, когда образуются мельчайшие продукты конденсации водяного пара. При температуре воздуха выше −10°С это мельчайшие капельки воды, при температуре о −10°С до -15°С — смесь капелек воды и кристалликов льда, при температуре ниже −15°С — кристаллики льда, сверкающие в солнечных лучах или в свете луны и фонарей. Туман возникает в условиях, когда температура воздуха близка к точке росы воздуха, и имеется достаточно количество центров конденсации. Существуют различные виды тумана, подробнее в Википедии.

Несмотря на то, что тепловизоры работают в окнах прозрачности атмосферы (3-5 мкм и 8-14 мкм), рассеяние и ослабление излучения в основном связано с наличием и количеством паров воды и прочих помех (туман, дождь, снег). Это, впрочем, справедливо и для видимого света. Следует отметить, что в тумане, при дожде и снеге тепловизоры дают возможность видеть объекты лучше по сравнению с наблюдением в видимом свете. Примеры ниже дают сравнение видимого и инфракрасного излучения разноудаленных от оператора зданий при тумане и без него.

Как видно, дальность наблюдения зависит от плотности тумана. Можно сделать вывод, что распознаваемый визуально объект будет наблюдаться и на термограмме, так как дальность наблюдения в ик-спектре выше. У этого утверждения есть масса оговорок. Следует помнить, что у видимого и инфракрасного каналов разное пространственное разрешение (размер матрицы тепловизора и используемая оптика), в видимой и ик-области различаются контрасты (отличие объекта от фона по яркости), различается чувствительность и т.д.

Если объект наблюдается на экране тепловизора, даже в условиях тумана возможно проведение качественного анализа термограммы, выявление на поверхности участков с температурными аномалиями. Несомненно, контраст изображения в сложных метеоусловиях снижается, а значение температур искажаются. Так можно ли измерять тепловизором температуры в условиях тумана?

Дело в том, что настройки тепловизора, относящиеся к учету влияния атмосферы (дистанция, температура и влажность воздуха), используются программным обеспечением тепловизора для расчета пропускания на основе стандартной модели атмосферы. Наличие сконденсированной в туман воды на пути от объекта до тепловизора невозможно учесть в настройках стандартного ПО простым указанием влажности 100% (при тумане воды в воздухе больше, чем при 100% влажности). При больших дистанциях не стоит доверять измерениям. При необходимости измерений следует максимально сокращать расстояние тепловизионной съемки. Однако, лучшим решением в этом случае будет подождать подходящих метеоусловий.

Порой сложная ситуация складывается в работе наблюдательных тепловизоров. Например, в охранных системах туман сильно влияет на возможности обнаружения, распознавания и идентификации объектов. Подробнее об этом можно почитать в блоге Дмитрия Карнеева. В технической диагностике туман представляет проблему при необходимости количественного анализа и при обследовании удаленных или высоких объектов. Помогает то факт, что сильный туман не такое частое явление, а время обследования можно перенести.

Использованы материалы: ТТМ, FLIR, Теплонадзор

Место съемки: Цитадель ТТМ (Санкт-Петербург, Кораблестроителей 30)