Каждый пиксель здесь — смоделированная температура поверхности, а не фильтр поверх фото. Меняйте сцену, палитру и диапазон; ведите курсором по кадру — спот-метр покажет температуру в точке, как на настоящем приборе.
Сцена
NUC · калибровка
сцена—
режимLWIR · MGC
палитраIRONBOW
диапазон—
матрица384×288
оптикаf/2.0 · 40 мК
спот—°C
°C
—
—
—
Геометрия съёмки —
Объектив
дальность—
высота—
Обнаружение
Распознавание
Опознавание
—
Дальность и высота задают наклонную дальность до объекта; от неё зависят размер цели в кадре и пороги обнаружения / распознавания / опознавания (критерий Джонсона). Врезка — пиксели сенсора на цели.
Матрица 384×288
ИИ-резкость
Артефакты
дефекты, доля0.6
Реальную матрицу выдают не только шум: фиксированный паттерн (FPN), полосы по столбцам, битые и горячие пиксели, виньетирование и «нарцисс» — холодное отражение объектива в центре. Тумблер «Артефакты» показывает разницу между лабораторной и живой матрицей (до и после NUC-калибровки). «Субпиксель ×2» — реконструкция деталей выше шага матрицы по межкадровому микросдвигу; заметнее всего на грубых форматах и ограничен оптикой.
LWIR ловит тепло людей и техники; в MWIR раскалённые цели (двигатель, выхлоп) и газовые шлейфы проявляются заметно ярче.
Палитра
Среда 22:00 · ночь
время суток22:00
Суточный ход: на рассвете и закате фон и пассивные объекты сравниваются по температуре — тепловой «кроссовер», контраст падает. Днём солнце греет крыши, стены и технику; ночью цель резко выделяется на остывшем фоне. Меняет и температуру неба для отражений.
Оптика и сенсор
f/#f/2.0
NETD40 мК
Усреднение
Материал линзы
Светосила f/# задаёт резкость (дифракция ∝ λ·f/#, поэтому MWIR резче LWIR) и шум: быстрый объектив даёт больше сигнала → ниже эффективный NETD. Материал линзы решает три вещи: в каком диапазоне он вообще прозрачен (кремний и сапфир не работают в LWIR — картинка гаснет), сколько света пропускает (ниже пропускание → тусклее и шумнее, тёплая линза сама подсвечивает фон), и как уходит фокус при смене температуры (dn/dT): германий заметно «плывёт» — покрутите время суток и увидите расфокус, а халькогенид почти атермален и держит резкость.
Обработка ручной
DDE0
гамма1.0
АРУ: «ручной» — заданный диапазон; «авто» — растяжка по перцентилям; «гистограмма» — выравнивание (максимум локального контраста). DDE — цифровое повышение резкости (с ореолами по краям). Гамма поднимает или гасит полутона.
Инструменты
Измерение
Изотерма
порог, °C42°
OSD
Точка / бокс / линия — наведите и тяните по экрану: бокс даёт min/max/средн., линия — профиль температуры. Изотерма подсвечивает всё горячее порога (дефекты, утечки, цели). OSD — тактическое наложение как на наземной станции.
Режим
«Живой режим» — анимация: цель движется, шлейф клубится, шум и зерно «дышат». «Захват цели» — рамка автосопровождения с координатами в OSD. В сцене-полигоне наведите перекрестие на реальную цель и нажмите «Захват».
SCENE 01
—
—
+ Как это работает и чего тепловизор не умеет
Видит тепло, а не свет. Прибор регистрирует собственное инфракрасное излучение тёплых тел (обычно 8–14 мкм), поэтому работает в полной темноте.
Не видит сквозь преграды. Стены, обычное стекло и, как правило, одежду тепловизор не «пробивает» — он считывает только температуру их поверхности.
Эмиссия решает точность. Блестящие металлы почти не излучают и отражают окружение, поэтому раскалённая полированная деталь может выглядеть холодной.
Палитра — это раскраска. Она не меняет данные, только их отображение. Контраст задают ширина диапазона и режим «авто».
LWIR против MWIR. Длинноволновый диапазон (8–14 мкм) оптимален для тепла людей и техники у земли — основной рабочий диапазон для БПЛА. Средневолновый (3–5 мкм) сильнее выделяет раскалённые цели (двигатель, выхлоп, пламя) и при равной апертуре даёт более тонкое угловое разрешение, но днём заметнее ловит солнечные блики. Переключатель «Спектр» меняет контраст по закону Планка и влияет на дифракцию (через λ); шум, атмосферу и оптику модель учитывает отдельными параметрами.
Разрешение обычно низкое. Тепловые матрицы типично 256×192, 320×240, 640×480 (топ — 1280×1024) — отсюда «мягкость» теплокартинки. Чем меньше пикселей попадает на цель, тем короче дальность, на которой её удаётся не просто обнаружить, а распознать и опознать (критерий Джонсона). Покрутите «Матрицу», чтобы это увидеть.
Дальность, высота и ракурс. Размер цели в кадре задаёт наклонная дальность — гипотенуза от дальности до объекта и высоты полёта; чем она больше, тем меньше пикселей на цель и тем хуже пороги DRI. Человек и техника — это объёмные тепловые 3D-модели (набор «горячих» эллипсоидов с разной температурой и внутренним градиентом «ядро теплее краёв»: лицо и кисти, одежда, обувь; капот, выхлопной тракт, диски тормозов, стеклянная кабина), которые проецируются из текущего угла визирования с учётом перекрытия ближних частей. Поэтому силуэт меняется непрерывно и физически верно: от фронтального у горизонта до вида сверху с контуром крыши и тёплым мотором при отвесном взгляде.
Атмосфера съедает контраст и поднимает «пол». На длинной трассе водяной пар и аэрозоль ослабляют ИК: перепад «цель–фон» падает с дальностью (пропускание τ в панели геометрии), а собственное свечение трассы (path radiance) подмешивается ко всему кадру и приподнимает уровень чёрного — картинка «выцветает» в дымку. Показанные температуры — кажущиеся: без атмосферной коррекции тепловизор занижает горячие цели вдали. Модель берёт одну усреднённую трассу.
Турбулентность размывает картинку. Атмосферная турбулентность (мерцание, «зерно воздуха») тем сильнее размазывает изображение, чем длиннее трасса; на большой дальности к падению контраста добавляется потеря резкости — ещё одна причина, почему дальнее распознавание трудно даётся даже хорошей матрице.
ИИ-суперразрешение — не магия. Естественная микровибрация платформы даёт субпиксельный сдвиг между кадрами; анализ сдвига и сложение кадров (микросканирование / drizzle) восстанавливают детали выше шага матрицы — около ×2 по линейному размеру. Помогает, когда система ограничена матрицей (недосэмплинг), и упирается в предел оптики; нужны почти статичная сцена, вибрация и запас по шуму.
Над лесом тепловизор слаб. Листва и кроны непрозрачны для ИК и держат собственное тепло, поэтому цель под пологом видна лишь фрагментами в просветах — ключевое ограничение воздушной разведки над лесом.
Поиск газа (OGI) — качественный. Газы видны не по теплу, а по поглощению ИК на своих линиях (метан заметнее в MWIR ~3.3 мкм). Результат сильно зависит от ветра, фона и концентрации, поэтому метод показывает наличие утечки, а не её точный объём.
NETD — это чувствительность. Шумовой эквивалент разности температур: насколько слабый перепад тонет в шуме матрицы. Малозаметные цели (дрон, слабый нагрев) требуют низкого NETD; усреднение кадров (NUC) гасит шум как √N, но размывает движущиеся цели. Светосила тоже важна: быстрый объектив даёт больше сигнала и меньший эффективный NETD.
Суточный ход и тепловой кроссовер. Контраст «цель–фон» сильно зависит от времени: ночью фон остыл и цель резко выделяется; днём солнце греет поверхности, а на рассвете/закате они проходят через температуру воздуха — наступает кроссовер, когда цель почти сливается с фоном. Поэтому тепловую разведку чаще ведут ночью и под утро.
Дифракция ограничивает резкость. Минимальное угловое разрешение оптики ~λ·f/#: длинноволновый LWIR принципиально «мягче» коротковолнового MWIR при той же апертуре, а закрытая диафрагма (большое f/#) размывает картинку. Никакая обработка не вернёт деталь мельче дифракционного предела.
Материал линзы — это компромисс. ИК-оптику делают не из обычного стекла (оно непрозрачно в тепловом ИК). Германий — стандарт для LWIR/MWIR: отличное пропускание, но высокий dn/dT, поэтому фокус уходит с температурой (нужна атермализация), плюс он тяжёлый, дорогой и мутнеет при нагреве. Халькогенидное стекло (GASIR/AMTIR) почти атермально (малый dn/dT) и формуется прессом — дёшево в серии и держит резкость в любую погоду. Кремний работает только в MWIR (в LWIR глух), сапфир и ZnS — прочные материалы окон и обтекателей, ZnSe — широкополосный, но мягкий. Модель показывает всё это: смена диапазона может «погасить» неподходящий материал, низкое пропускание делает картинку тусклее и шумнее, а по ползунку времени суток виден термодефокус германия против стабильного халькогенида.
Просветление в ИК обязательно, атермализация — часто. Доля отражения растёт с показателем преломления: у германия (n≈4) непросветлённая поверхность отражает ~36 % потока, и объектив из двух линз пропустил бы лишь ~17 % — картинка тускнеет и шумит, а потерянный поток заменяется свечением тёплой оправы (кромка линзы греется от корпуса и солнца сильнее центра — отсюда радиальная «шапка» яркости по краям кадра). Поэтому ИК-объективы несут многослойные AR-покрытия (τ выше 90 %), а наружную поверхность часто защищают DLC. Термодефокус же лечится атермализацией — компенсированной оправой или атермальной схемой, которая удерживает фокус при смене температуры даже у германия.
Обработка не добавляет данных. АРУ (авто/гистограмма), цифровое повышение резкости (DDE) и гамма меняют только отображение: растягивают контраст, подчёркивают края (с ореолами), тянут полутона. Это помогает увидеть слабые перепады, но может и ввести в заблуждение — измерять температуру нужно по сырым данным, а не по «красивой» картинке.
Матрица не идеальна. У неоткалиброванного микроболометра поверх шума есть фиксированный паттерн (FPN), полосы по столбцам, битые и горячие пиксели, виньетирование и «нарцисс» — холодное отражение объектива в центре кадра. Их убирает заводская и периодическая NUC-калибровка (затвор-«хлопок»); тумблер «Артефакты» показывает картинку до неё.
Насыщение и блюминг. Источник на сотни градусов (огонь, факел, раскалённый выхлоп) выходит за динамический диапазон: пиксель «зашкаливает» в белое, а избыток сигнала расплывается по соседям ярким ореолом. Поэтому раскалённую точку нельзя измерить как температуру и трудно «прижать» соседнюю слабую цель — нужны режимы усиления и широкий ДД.
демонстрационная модель · значения температур условны и подобраны для наглядности