ОТ РЕДАКЦИИЕсли полистать подшивки Security News, создается впечатление, что более половины всех наших материалов так или иначе относится к системам видеонаблюдения. Существуя в условиях рынка, газета преимущественно ориентируется на объемы продаж, интенсивность маркетинговых процессов и представления, которые уже сложились у конечных пользователей. Но это вовсе не означает, что мы идеализируем CCTV. Так, современные камеры относительно быстро прогрессируют. Так, системы становятся все "умнее". Однако совершенствование технологий в отсутствие принципиально новых решений имеет определенные границы. И в существующем наборе новейших технических разработок угадывается хорошо знакомая тенденция к насыщению. Революцией не пахнет, а эволюция видеонаблюдения, если отбросить навеянные рекламой иллюзии, идет достаточно вяло. Наши лабораторные тесты по проверке камер на уязвимость имели целью спровоцировать адекватные ответы со стороны производителей оборудования CCTV. Ведущие вендоры оборудования для видеонаблюдения еще не успели отреагировать. А мы — в поисках средств усиления традиционного охранного ТВ — обратились в компанию "Пергам-Инжиниринг", специализирующаяся на тепловизионных системах. |
Тепловидения — значительно мощнее (и, бытующему мнению, более дорогое) средство защиты жизни и здоровья, бизнеса и общественного порядка. Дороговизна тепловизионных камер, по утверждению специалистов, компенсируется гораздо большей эффективностью, чем у "обычного" набора средств CCTV. Но как именно, за счет чего? Недостаток знаний о предмете, в том числе о тактиках его применения в охранных системах, пока еще сдерживает рост этого сегмента рынка. Статистика запросов на слово "тепловизор" в веб-поисковике Яндекс на момент сбора материалов для этой статьи (начало марта 2008 г.) составила 6199. Контекст запросов — контроль производственных процессов, медицина, наука, коммунальное хозяйство … Ни непосредственно связанного с охранной техникой — интуиция подсказывает, что всплеск интереса еще впереди.
Самые общие сведения
Инфракрасный диапазон на диаграмме в школьном учебнике физики показан ниже "радуги" видимого света. Видимый свет занимает диапазон длин волн 0,38 … 0,740 микрометра, инфракрасные лучи тянутся к миллиметровых волн. Спектр ИК-излучение также принято разделять на поддиапазоны — коротких (0,74 … 2,5 мкм), средних (2,5 … 5 мкм) и длинных (5 … 50 мкм и более) волн. Коротковолновое инфракрасное излучение нашло себе применение в свето-и фотодиодах, используемых, например, в пультах и приемниках дистанционного управления электронными устройствами, а также для записи / воспроизведения лазерных дисков. Находясь достаточно близко к длин волн видимого света, коротковолновое излучение (также известное как "ближний" диапазон) регистрируется ПЗС-и КМОП-матрицами — это, например, используется в охранных камерах и приборах ночного видения, обеспеченных инфракрасной подсветкой.
Собственно, англичанином Гершелем в 1800 году были открыты именно лучи "ближнего" диапазона — благодаря их способности к преломлению в обычной стеклянной призме. Однако к тепловидения упомянутая часть ИК-спектра отношения не имеет. Тепловое излучение, регистрируемое в диапазоне температур нашего среды, имеет относительно большие длины волн — кстати, стеклянные призмы и объективы здесь теряют свои свойства. Тепловизионная техника работает на совсем другой "оптике" — но об этом чуть позже. Средне-и длинноволновые системы разных производителей имеют различную физическую реализацию и существенно различаются между собой по способам и сферам применения. Объединяет их, пожалуй, одно — во всех системах тепловидения используются высокие технологии, и поэтому передний край отрасли весьма нередко остается засекреченным: заказчиками научно-исследовательских разработок зачастую становятся армейские и другие силовые структуры.
В сердце современных тепловизионных систем находятся матрицы из миниатюрных термочувствительных элементов. Каждая из ячеек матрицы сопоставляется с точкой-пикселом на экране. А отражением поступают из чувствительных элементов данных на экране "ведает" блок электроники, принципиально близок к блока формирования изображения, применяемому в обычных телевизионных камерах.
Главное назначение тепловидения, в отличие от систем записи изображения в видимом свете, — р
асширение возможностей нашего восприятия информации. Человек от природы снабжен "температурными датчиками" — однако рецепторы на коже в лучшем случае подсказывают нам направление на источник тепла. Собрать информацию об излучении в не воспринимаемом глазом диапазоне волн — задача техническая. А вот визуальная интерпретация этих данных во многом зависит от ряда условностей. Скажем, цветовое кодирование температуры в ряде систем заимствовать у спектра видимого света — от "холодного" фиолетового до "горячего" красного. В новых системах распространена следующая гамма условных цветов: по мере падения температуры от участка к участку их окраска плавно изменяется в последовательности "белый-желтый-оранжевый-красный-лилово-синий". При формировании черно-белого изображения, как правило, степень яркости его участков пропорциональна измеряемой температуре объекта-применяется, однако, и отражение в негативе.
Насколько необычно могут выглядеть предметы, изображаемые "по тепловидения", судите сами.
 |
| Примеры тепловизионных изображений — автомобиль с открытым капотом, кошка, только что закипевший электрочайник. |
Расширение границ восприятия требует от нас и определенных усилий. Чтобы эффективно работать с тепловизионными изображениями, необходимо четко знать правила "чтения" картинки на экране и обладать определенным опытом. Помимо опыта, предусматривается и определенный объем начальных знаний — включая физические основы теплопередачи и распространения ИК-лучей, устройство и свойства оборудования, методики его использования в данной конкретной области, тонкости диагностики ситуации и принятия решений. В охранном наблюдении сегодня чаще всего применяются тепловизионные мониторы с монохромным отображением, однако наметилась тенденция к объединению систем физической охраны с системами контроля производственных процессов обуславливает и спрос на системы с цветными дисплеями, и к более детальной подготовке операторов.
Где уже нашли свое применение тепловизионные системы? Наука — астрономия, химия, археология, исследования паранормальных явлений. Медицина, они стали одним из самых мощных средств диагностики. Техника — всевозможные операции контроля работы машин, механизмов и систем, раннее выявление и расследование нештатных ситуаций, дефектоскопия. Армейская разведка, сопровождение сделок экстренных служб, борьба с терроризмом, предупреждения вредных выбросов в окружающую среду. И, что вполне естественно, системы охраны и безопасности — в первую очередь государственных границ, критически важных объектов инфраструктуры, добывающих и перерабатывающих предприятий.
| Спрятаться от тепловизора крайне сложно — тем более если на охраняемом ничто не указывает на присутствие всевидящей камеры |
 . |
| На изображении, полученном в ИК-лучах, хорошо видный мужчина, спрятавшийся в письме |
 |
| В коридоре офисного здания на тепловизионного изображения отчетливо видны следы недавно прошедшего здесь человека |
Успех внедрения тепловизионных технологий в охрану и обеспечение безопасности обусловлен прежде всего тем, что в диапазоне температур, характерном для нашего среды, пик теплового излучения приходится на длинноволновой диапазон инфракрасных волн (8 … 12 мкм). Длинные волны, находясь достаточно "далеко" от спектра видимого света, значительно отличаются от него и по своим физическим свойствам. Главное отличие — в том, что относительно большая длина волны позволяет инфракрасным фотонам легко проникать сквозь атмосферные осадки, дым и подобные мелкоструктурные преграды, которые являются препятствием для световых лучей.