Тепловизор — что это и как он видит

Тепловизор — это прибор, который видит тепло: длинноволновое инфракрасное излучение, испускаемое любым предметом из-за его температуры, а не видимый свет, который от предмета отражается. Ему не нужны ни лампа, ни вспышка, ни луна: объект светит сам.

Из этого одного отличия следует почти всё остальное — в чём он великолепен, где бесполезен и почему столько стоит.

Отражённый свет и собственное излучение

Глаз и обычная камера работают с отражённым светом. Выключите лампу — и сцена исчезнет, отражать стало нечего.

При этом всё, что теплее абсолютного нуля, ещё и излучает. Чем теплее предмет, тем больше он излучает и тем короче длина волны. Звезда при 5 800 К светит в видимом диапазоне — потому вы её и видите. Человек при 310 К имеет максимум около 9,5 микрометра: это глубоко в инфракрасной области, невидимой ни для вас, ни для вашего телефона.

Тепловидение — это датчик, построенный именно под этот диапазон, обычно от 8 до 14 микрометров. Направьте его в тёмную комнату — комната никуда не денется, она будет нарисована собственным теплом.

Как это выглядит

Не как фотография. Тепловое изображение — это сетка температурных значений, раскрашенная в ложные цвета: легенда, а не картинка. Тёплое становится ярким или оранжевым, холодное — тёмным или синим, в зависимости от выбранной палитры.

Разрешение по фотографическим меркам низкое: у ручного прибора обычно 160×120 или 320×240 точек — на фоне 48 мегапикселей в телефоне. Вы сразу видите, что там есть что-то тёплое. Но часто не можете понять, что именно.

И контраст зависит от разницы температур, а не от освещения. Морозной ночью человек в поле виден безошибочно. Жарким днём, когда земля прогрелась до температуры кожи, тот же человек почти исчезает.

Тепловизор — это не прибор ночного видения

Это самая частая путаница, и обе технологии отказывают в противоположных условиях:

• Ночное видение усиливает тот небольшой видимый и ближний инфракрасный свет, который уже есть. Оно даёт узнаваемую картинку — лица, надписи, рельеф, — но требует хоть какого-то света и бессильно в полной темноте, тумане и дыму.
• Тепловизор регистрирует собственное излучение. Он работает в абсолютной темноте и видит сквозь дым, пыль и лёгкий туман. Но он не прочитает вывеску, не узнает лицо и не посмотрит через окно.

Где он действительно нужен

• Строительство. Недостаток утепления, сквозняк по контуру окна, сырость внутри стены, трассировка тёплого пола. Эту работу больше не делает ничто.
• Электрика. Ослабленный контакт греется задолго до того, как выйдет из строя, поэтому обход щитка тепловизором находит завтрашнюю аварию сегодня.
• Механика. Подшипники, тормоза, перегруженные двигатели, забитые радиаторы.
• Поиск и охота. Тёплое тело на холодной земле — самый чёткий сигнал из всех.
• Пожарные. Сквозь дым работает только тепловизор, поэтому он есть у каждого современного расчёта.

Четыре вещи, которых он не умеет

Видеть сквозь стену. Он видит поверхность стены. Тёплая труба за штукатуркой проявится только потому, что медленно прогревает штукатурку над собой — размыто, с задержкой и слабо.

Видеть сквозь стекло. На этих длинах волн стекло непрозрачно и ведёт себя как зеркало. Направьте тепловизор на окно — и вы сфотографируете себя.

Мерить блестящую поверхность. Полированный металл отражает инфракрасное излучение, поэтому показывает температуру того, что в нём отражается. Специалисты наклеивают на такое место кусочек матового скотча и меряют по нему.

Работать на телефоне без приставки. В телефоне нет микроболометра, поэтому ни одно приложение этого не сделает. Об этом подробно — в статье тепловизор на телефон.

Тогда что такое приложение-тепловизор?

Это последний шаг цепочки без первых трёх. Настоящий прибор измеряет температуру и затем раскрашивает эти числа в ложные цвета. Приложение сразу переходит к раскраске: берёт яркость обычной картинки камеры и прогоняет её через те же палитры — Iron, Rainbow, Arctic.

Там, где яркость и тепло случайно совпадают, получается убедительно: пар над кружкой, горячая решётка ноутбука, солнце за занавеской. Там, где не совпадают, это просто цветовой эффект — и любое приложение, которое утверждает, что оно измеряет температуру, вас обманывает.

Thermal Camera — честная версия такого приложения: двадцать эффектов, которые считаются прямо на устройстве, HUD с отметками самой светлой и самой тёмной области кадра и ни одного значения температуры, потому что ваш iPhone его выдать не может.