Las cámaras de infrarrojos orientados al futuro ( FLIR ), que se utilizan normalmente en aviones militares y civiles, utilizan una cámara termográfica que detecta la radiación infrarroja . [1]
Los sensores instalados en las cámaras infrarrojas orientadas al futuro, así como los de otras cámaras termográficas, utilizan la detección de radiación infrarroja, normalmente emitida por una fuente de calor ( radiación térmica ), para crear una imagen ensamblada para la salida de video .
Se pueden utilizar para ayudar a los pilotos y conductores a conducir sus vehículos de noche y con niebla, o para detectar objetos calientes en un fondo más frío. La longitud de onda del infrarrojo que detectan las cámaras termográficas es de 3 a 12 μm y difiere significativamente de la de la visión nocturna , que opera en los rangos de luz visible e infrarrojo cercano (0,4 a 1,0 μm).
Diseño
La luz infrarroja se divide en dos rangos básicos: onda larga y de onda media . Las cámaras de infrarrojos de onda larga (LWIR), a veces denominadas "infrarrojas lejanas", funcionan entre 8 y 12 μm y pueden ver fuentes de calor, como partes calientes del motor o el calor del cuerpo humano , a varios kilómetros de distancia. La visualización a distancias más largas se dificulta con LWIR porque la luz infrarroja es absorbida , dispersada y refractada por el aire y el vapor de agua.
Algunas cámaras de onda larga requieren que su detector se enfríe criogénicamente , por lo general durante varios minutos antes de su uso, aunque algunas cámaras infrarrojas de sensibilidad moderada no lo requieren. Muchas cámaras termográficas, incluidas algunas cámaras infrarrojas con visión de futuro (como algunos sistemas de visión mejorada LWIR (EVS)) también están sin refrigeración.
Las cámaras de onda media (MWIR) funcionan en el rango de 3 a 5 μm. Estos pueden ver casi tan bien, ya que esas frecuencias se ven menos afectadas por la absorción de vapor de agua, pero generalmente requieren una matriz de sensores más costosa, junto con enfriamiento criogénico.
Muchos sistemas de cámaras utilizan el procesamiento de imágenes digitales para mejorar la calidad de la imagen. Las matrices de sensores de imágenes infrarrojas a menudo tienen sensibilidades tremendamente inconsistentes de píxel a píxel, debido a limitaciones en el proceso de fabricación. Para remediar esto, la respuesta de cada píxel se mide en la fábrica, y una transformación, generalmente lineal, mapea la señal de entrada medida a un nivel de salida.
Algunas empresas ofrecen tecnologías avanzadas de "fusión" que combinan una imagen de espectro visible con una imagen de espectro infrarrojo para producir mejores resultados que una imagen de espectro único por sí sola. [2]
Propiedades
Las cámaras termográficas, como la Raytheon AN / AAQ-26 , se utilizan en una variedad de aplicaciones, incluidos buques de guerra , aviones de ala fija , helicópteros y vehículos de combate blindados .
En la guerra, tienen tres ventajas distintas sobre otras tecnologías de imágenes:
- El generador de imágenes en sí es casi imposible de detectar para el enemigo, ya que detecta la energía emitida por el objetivo en lugar de enviar energía que se refleja en el objetivo, como ocurre con el radar o el sonar .
- Ve radiación en el espectro infrarrojo, que es difícil de camuflar .
- Estos sistemas de cámaras pueden ver a través del humo, la niebla, la bruma y otros oscurecedores atmosféricos mejor que una cámara de luz visible .
Origen del término
El término "prospectivo" se utiliza para distinguir los sistemas fijos de imágenes térmicas orientadas al futuro de los sistemas infrarrojos de seguimiento lateral, también conocidos como generadores de imágenes de " escoba ", y otros sistemas de imágenes térmicas, como los sistemas de imágenes montados en cardán, los sistemas de imágenes portátiles. y similares. Los sistemas pushbroom se han utilizado normalmente en aviones y satélites.
Los generadores de imágenes de seguimiento lateral normalmente involucran una matriz de píxeles unidimensional (1D), que usa el movimiento de la aeronave o satélite para mover la vista de la matriz 1D a través del suelo para construir una imagen 2D a lo largo del tiempo. Dichos sistemas no se pueden utilizar para obtener imágenes en tiempo real y deben mirar perpendicularmente a la dirección de viaje.
Historia
En 1956, Texas Instruments comenzó una investigación sobre tecnología infrarroja que condujo a varios contratos de escáner de línea y, con la adición de un segundo espejo de escaneo, la invención de la primera cámara infrarroja orientada hacia el futuro en 1963, cuya producción comenzó en 1966. En 1972, TI inventó el concepto de módulo común, lo que redujo considerablemente los costos y permitió la reutilización de componentes comunes.
Usos
- Monitoreo y detección de video de tráfico [3]
- Vigilancia y / o captura de mamíferos
- por ejemplo, detección de inmigrantes ilegales escondidos en camiones / camiones
- Advertencia a los conductores sobre obstrucciones repentinas en la carretera causadas por ciervos
- Ubicación a través del humo y / o neblina
- Operaciones de búsqueda y rescate de personas desaparecidas, especialmente en áreas boscosas o en el agua.
- Adquisición y seguimiento de objetivos por aviones militares o civiles
- Monitoreo de la temperatura de la cuenca de drenaje [4] y monitoreo de hábitats de caza silvestre
- Detección de pérdidas o consumos de energía o defectos de aislamiento
- por ejemplo, mapeo del nivel de aislamiento (tuberías, paredes, juntas, etc.) para reducir el consumo de energía de HVAC
- Control de calidad para instalaciones especialmente eléctricas (una imagen puede revelar si las cargas son más altas de lo esperado o mostrar juntas defectuosas y potencialmente defectuosas)
- Busque laboratorios de drogas y / o productores de cannabis en interiores (especialmente por la noche)
- Pilotaje de aeronaves en condiciones de baja visibilidad ( IMC )
- Identificar las fuentes de ignición durante las operaciones de extinción de incendios.
- Monitoreo de volcanes activos
- Detección de empalmes, conexiones y componentes eléctricos defectuosos o sobrecalentados
- Conducción nocturna
Costo
El costo de los equipos de imágenes térmicas en general se ha reducido drásticamente después de que se diseñaron y fabricaron detectores y sistemas de infrarrojos portátiles y fijos económicos basados en tecnología microelectromecánica para aplicaciones comerciales, industriales y militares. [5] [6] [7] Además, los diseños de cámaras más antiguos usaban espejos giratorios para escanear la imagen a un sensor pequeño. Las cámaras más modernas ya no utilizan este método; la simplificación ayuda a reducir los costos. La tecnología no refrigerada disponible en muchos productos EVS ha reducido los costos a fracciones del precio de la tecnología refrigerada más antigua, con un rendimiento similar. [8] [9] El EVS se está convirtiendo rápidamente en la corriente principal de muchos operadores de ala fija y de ala rotatoria, desde aviones Cirrus y Cessna hasta grandes jets comerciales.
Acciones policiales
En 2001, la Corte Suprema de los Estados Unidos decidió que realizar la vigilancia de la propiedad privada (aparentemente para detectar luces de cultivo de alta emisión utilizadas en el cultivo clandestino de cannabis) utilizando cámaras termográficas sin una orden de registro por parte de la policía viola la protección de la Cuarta Enmienda contra registros e incautaciones irrazonables. . Kyllo contra Estados Unidos , 533 US 27, 121 S.Ct. 2038, 150 L. Ed. 2d 94 (2001). [10]
En la sentencia R. v. Tessling de 2004 , [11] la Corte Suprema de Canadá determinó que el uso de FLIR aerotransportado en vigilancia por parte de la policía estaba permitido sin necesidad de una orden de registro. El Tribunal determinó que la naturaleza general de los datos recopilados por FLIR no revelaba información personal de los ocupantes y, por lo tanto, no violaba los derechos de la Sección 8 de Tessling otorgados por la Carta de Derechos y Libertades (1982). Binnie, J. distinguió la ley canadiense con respecto a la sentencia Kyllo, al estar de acuerdo con la minoría Kyllo en que
Los funcionarios públicos no deberían tener que evitar que sus sentidos o sus equipos detecten emisiones en el dominio público, como calor excesivo, rastros de humo, olores sospechosos, gases inodoros, partículas en el aire o emisiones radioactivas, cualquiera de las cuales podría identificar peligros para la comunidad. .
En junio de 2014, la aeronave del Programa Nacional de Vigilancia Aérea de Canadá DHC-8M-100 montada con sensores infrarrojos fue fundamental en la búsqueda de Justin Bourque , un fugitivo que había matado a tres miembros de la Real Policía Montada de Canadá en Moncton . La tripulación del avión utilizó su avanzada cámara de detección de calor para descubrir la firma de calor de Bourque en la espesa maleza a la medianoche. [12]
Durante las protestas de Baltimore de 2015 , el FBI llevó a cabo 10 misiones de vigilancia aérea entre el 29 de abril y el 3 de mayo, que incluyeron la recopilación de pruebas de video FLIR de movimiento completo e infrarrojos y de día, según el portavoz del FBI Christopher Allen. [13] Se utilizó un sistema de cámara multisensor FLIR Talon equipado con un puntero láser infrarrojo (que es invisible para los observadores ocasionales) con fines de iluminación para recopilar datos durante la noche. [14] La Unión Estadounidense por las Libertades Civiles expresó su preocupación por el hecho de que la nueva tecnología de vigilancia se implemente sin orientación judicial y discusión pública. [15] Según Nathan Wessler, un abogado de la ACLU, "esta es una dinámica que vemos una y otra vez cuando se trata de avances en la vigilancia. Cuando se filtran los detalles, los programas están firmemente arraigados y es casi imposible implementarlos atrás, y es muy difícil implementar restricciones y supervisión ". [13]
Ver también
- Búsqueda y seguimiento por infrarrojos
- Sistema de orientación electroóptica
- Vision nocturna
- Visión nocturna automotriz
- Cámara termográfica
General:
- Vigilancia
Referencias
- ^ "Dirección de Sensores Electrónicos y Visión Nocturna" . CERDEC del Ejército de EE. UU. Archivado desde el original el 4 de octubre de 2014 . Consultado el 24 de abril de 2014 .
- ^ "Demostración de fusión de vídeo de tres bandas: Sarnoff Corporation" . Sarnoff.com . Consultado el 24 de noviembre de 2011 .
- ^ https://www.flirmedia.com/MMC/CVS/Traffic/IT_0002_EN.pdf
- ^ "Asociaciones de hábitats de arroyos y refugios termales multiescala". Aplicaciones ecológicas . 9 : 301. 1999. doi : 10.1890 / 1051-0761 (1999) 009 [0301: MTRASH] 2.0.CO; 2 . ISSN 1051-0761 .
- ^ Niklaus, F., Vieider, C. y Jakobsen, H. (2007, noviembre). Arreglos de bolómetros infrarrojos no refrigerados basados en MEMS: una revisión . actas de SPIE - La Sociedad Internacional de Ingeniería Óptica, marzo de 2008.
- ^ Tecnología infrarroja y aplicaciones XLI, 20 al 23 de abril de 2015, parte de las actas de SPIE , vol. 9451.
- ^ Dr. Don Reago, Director, Dirección de Sensores Electrónicos y Visión Nocturna, CERDEC, Ejército de los Estados Unidos. Direcciones actuales en tecnologías de sensores en NVESD Archivado el 4 de marzo de 2016 en Wayback Machine , presentación principal en laXLI Conferencia de aplicaciones y tecnología IR de SPIE DSS, Baltimore, 20-23 de abril de 2015 (Declaración de distribución A: Aprobada para su lanzamiento público)
- ^ Willardson, RK, Weber, ER, Skatrud, DD y Kruse, PW (1997). Sistemas y matrices de imágenes infrarrojas no refrigeradas (Vol. 47). Prensa académica.
- ^ Libro blanco: Los detectores infrarrojos no refrigerados logran nuevos niveles de rendimiento y objetivos de costos , archivado el 7 de diciembre de 2015 en Wayback Machine Sofradir EC, Inc.
- ^ "KYLLO V. ESTADOS UNIDOS (99-8508) 533 US 27 (2001) 190 F.3d 1041, revocado y remitido" . Law.cornell.edu . Consultado el 11 de diciembre de 2008 .
- ^ "R contra Tessling, (2004) 3 SCR 432, 2004 SCC 67" . Archivado desde el original el 3 de abril de 2012 . Consultado el 6 de abril de 2011 .
- ^ ctvnews.ca: "El martes en Moncton se llevará a cabo el funeral de 3 oficiales caídos de la RCMP" 7 de junio de 2014
- ^ a b Los aviones espía del FBI utilizaron tecnología de imágenes térmicas en vuelos sobre Baltimore después de los disturbios de Freddie Gray , The Washington Post, 30 de octubre de 2015
- ^ Multisensor de alto rendimiento Talon
- ^ Documentos del FBI revelan nueva información sobre vuelos de vigilancia de Baltimore , ACLU, 30 de octubre de 2015
enlaces externos
- Sistemas electro-ópticos
- Sensores de imágenes térmicas (Defense Today) [página no encontrada]
- Gráfica comparativa
- Base de datos mundial de cámaras termográficas