Кіріспе
Термографиялық камераның түрі. Әдетте әскери және азаматтық ұшақтарда қолданылатын алдыңғы қараған инфрақызыл (FLIR) камералар, инфрақызыл сәулеленуді сезінетін термографиялық камераны пайдаланады. Алдыңғы қараған инфрақызыл камераларына орнатылған сенсорлар, сондай-ақ басқа да жылулық бейнелеу камералары, бейне шығару үшін жиналған бейне жасау үшін, әдетте жылу көзінен (термиялық сәулелену) шығарылатын инфрақызыл сәулелерді анықтауды қолданады. Олар ұшқыштар мен жүргізушілерге түнде және тұман кезінде көліктерін басқаруға, немесе салқын фонға қарағанда жылы заттарды анықтауға көмектеседі. Термиялық бейнелеу камералары анықтайтын инфрақызыл толқын ұзындығы 3-тен 12 мкм-ға дейін, ал түнгі көру көрінетін жарық және жақын инфрақызыл диапазонда (0,4-тен 1,0 мкм-ға дейін) жұмыс істейді, олар едәуір ерекшеленеді.
Forward looking infrared (FLIR) cameras, typically used on military and civilian aircraft, use a thermographic camera that senses infrared radiation. The sensors installed in forward looking infrared cameras, as well as those of other thermal imaging cameras, use detection of infrared radiation, typically emitted from a heat source (thermal radiation), to create an image assembled for video output. They can be used to help pilots and drivers steer their vehicles at night and in fog, or to detect warm objects against a cooler background. The wavelength of infrared that thermal imaging cameras detect is 3 to 12 μm and differs significantly from that of night vision, which operates in the visible light and near infrared ranges (0.4 to 1.0 μm).
Дизайн
Инфрақызыл сәуле екі негізгі диапазонға бөлінеді: ұзын толқынды және орта толқынды. Ұзын толқынды инфрақызыл (LWIR) камералар, кейде "алыс инфрақызыл" деп аталады, 8-12 мкм жиілікте жұмыс істейді және бірнеше километр қашықтықтағы ыстық қозғалтқыш бөліктері немесе адам денесінің жылуы сияқты жылу көздерін көре алады. LWIR арқылы алыс қашықтықта көру қиындатылады, себебі инфрақызыл сәуле ауа мен су буымен сіңіріледі, шашыратылады және сындырылады. Кейбір ұзын толқынды камералар детекторды пайдалану алдында бірнеше минут бойы криогендік салқындатуды қажет етеді, бірақ кейбір орташа сезімтал инфрақызыл камералар мұны қажет етпейді. Көптеген жылулық бейнелеу құралдары, соның ішінде кейбір алға қаратылған инфрақызыл камералар (мысалы, кейбір LWIR кеңейтілген көру жүйелері (EVS)) да салқындатылмайды. Орта толқынды (MWIR) камералар 3–5 мкм диапазонында жұмыс істейді. Бұл жиіліктер су буының сіңіруіне аз бейім болғандықтан, олар да шамамен сондай жақсы көре алады, бірақ әдетте қымбат сенсорлық массив пен криогендік салқындатуды қажет етеді. Көптеген камера жүйелері бейне сапасын жақсарту үшін цифрлық бейне өңдеуді қолданады. Инфрақызыл бейнелеу сенсорларының пикселден пикселге сезімталдығы өндіріс процесінің шектеулеріне байланысты айтарлықтай өзгеше болуы мүмкін. Бұл мәселені шешу үшін әр пикселдің реакциясы зауытта өлшенеді және өлшенген кіріс сигналын шығыс деңгейіне түрлендіретін, көбінесе сызықтық трансформация қолданылады. Кейбір компаниялар көрінетін спектрдегі суретті инфрақызыл спектрдегі суретпен біріктіретін, жалғыз спектрлі суреттен гөрі жақсы нәтиже беретін озық "қосылу" технологияларын ұсынады.
Этимология
"Алға қарай қарау" термині, тұрақты алға қарайтын жылулық бейнелеу жүйелерін, "қозғалмалы сыпыру" (push broom) деп те аталатын бүйірлік бақылау инфрақызыл жүйелерінен, сондай-ақ гимбалды бейнелеу жүйелері, қолда ұсталатын бейнелеу жүйелері және осы сияқты басқа жылулық бейнелеу жүйелерінен ажырату үшін қолданылады. Қозғалмалы сыпыру жүйелері көбінесе ұшақтар мен спутниктерде қолданылады. Бүйірлік бақылау бейнелеу құрылғылары әдетте бір өлшемді (1D) пиксельдер массивін қамтиды, ол ұшақтың немесе спутниктің қозғалысын пайдаланып, 1D массивінің көрінісін уақыт өте келе жер бетіне жылжытып, 2D бейне жасауға мүмкіндік береді. Мұндай жүйелерді нақты уақыт режимінде бейнелеуге болмайды және олар қозғалыс бағытына перпендикуляр қарауы тиіс.
Тарих
1956 жылы Texas Instruments компаниясы инфрақызыл технологияны зерттеуді бастады, ол бірнеше сызықтық сканер келісімшарттарына әкелді және екінші сканерлік айна қосылғаннан кейін 1963 жылы алға қарап инфрақызыл камераның бірінші прототипі құрастырылды, ал өндіріс 1966 жылы басталды. 1972 жылы TI бірыңғай модуль тұжырымдамасын ойлап тапты, бұл құнды айтарлықтай төмендетіп, ортақ компоненттерді қайта пайдалануға мүмкіндік берді.
Құны
Жалпы алғанда, коммерциялық, өнеркәсіптік және әскери қолдану үшін арзан портативті және тұрақты инфрақызыл детекторлар мен микроэлектромеханикалық технологияға негізделген жүйелер жобаланып, өндірілгеннен кейін жылулық бейнелеу жабдығының құны күрт төмендеді. Бұрынғы камералар кескінді шағын сенсорға түсіру үшін айналмалы айналарды пайдаланған. Ал қазіргі заманғы камералар бұл әдістен бас тарды; қарапайымдылығы құнды төмендетуге көмектеседі. Көптеген Enhanced Flight Vision System (EFVS немесе EVS) өнімдерінде қолданылатын суытылмаған технология, ұқсас өнімділікпен ескі суытылған технологияның бағасынан әлдеқайда арзанға түсті. EVS Cirrus және Cessna ұшақтарынан бастап ірі бизнес-авиацияға дейін көптеген тұрақты және айналмалы қанатты ұшқыштар арасында кеңінен таралды.
Полицияның іс-әрекеттері
2001 жылы АҚШ Жоғарғы Соты Kyllo v. United States ісі бойынша шешім қабылдады. Жеке меншікті бақылау (жасырын марихуана өсіруде қолданылатын жоғары шығарынды шамдарды анықтау мақсатымен) термокамераларды іздестіру ордерінсіз қолдану құқық қорғау органдарының төртінші түзетуде қарастырылған негізсіз іздестірулер мен тәркілеулерден қорғау құқығын бұзады деп шешті. 2004 жылы R. v. Tessling ісінде Канада Жоғарғы Соты полицияның әуедегі FLIR (инфрақызыл) құрылғысын іздестіру ордерінсіз пайдалануына рұқсат берді. Сот FLIR жинаған деректердің жалпы сипаты тұрғындардың жеке ақпаратын ашпайтынын, демек Tessling-тің 1982 жылғы Құқықтар мен бостандықтар хартасының 8-бабында көзделген құқықтарын бұзбайтынын анықтады. Иан Бинни Килло шешіміне қатысты Канада заңын ерекшелендірді, Килло ісіндегі азшылықтың пікірін қолдап, мемлекеттік қызметкерлердің сезімдерін немесе құралдарын қоғамдық кеңістіктегі шығарылымдарды – мысалы, артық жылуды, түтін іздерін, күдікті иістерді, иіссіз газдарды, ауадағы бөлшектерді немесе радиоактивті шығарылымдарды анықтаудан аулақ болуы керек екенін айтты, олардың кез келгені қоғам үшін қауіпті болуы мүмкін. 2014 жылдың маусым айында Канаданың ұлттық әуе бақылау бағдарламасына жататын DHC 8M 100 ұшағы, инфрақызыл сенсорлармен жабдықталған, Монктонда үш Корольдік Канадалық шаруа полициясының қызметкерін өлтірген қашқын Джастин Буркті іздеуге көмектесті. Ұшақ экипажы озық жылуды сезінетін камераны пайдаланып, түн ортасында Бурктің жылу белгісін тығыз орманның ішінде анықтады. 2015 жылғы Балтимордағы наразылықтар кезінде ФБР 29 сәуір мен 3 мамыр аралығында 10 әуе бақылау миссиясын жүргізді, олардың ішінде ФБР өкілі Кристофер Алленнің мәлімдемесіне сәйкес, "инфрақызыл және күндізгі түсті, толық қозғалысты FLIR бейнедәлелдерін" жинау болды. Түнде деректерді жинау үшін жарықтандыру мақсатында инфрақызыл лазерлік нұсқауышпен (қарапайым көзбен көрінбейтін) жабдықталған FLIR Talon көп сенсорлы камера жүйесі қолданылды. Америкалық азаматтық бостандықтар одағы жаңа бақылау технологиялары соттың бақылауы мен қоғамдық талқылаусыз енгізіліп жатыр деген алаңдаушылық білдірді. ACLU адвокаты Натан Весслердің айтуынша, "бақылау саласындағы жаңалықтарда мұндай жағдай жиі кездеседі. Деректер жарияланған кезде бағдарламалар нығайып, оларды кері қайтару мүмкін емес, сондай-ақ шектеулер мен бақылау жүйесін орнату өте қиын".