La vision thermique, popularisée par les films de guerre et d’espionnage, est de plus en plus accessible au grand public. Elle repose sur des principes de détection et de conversion du rayonnement infrarouge en images visibles.
Tout objet dont la température est supérieure à -273,15°C émet un rayonnement infrarouge. Plus un objet est chaud, plus il émet d'infrarouge, en raison des vibrations et des mouvements moléculaires. La chaleur d'un objet est diffusée vers l'extérieur sous forme de rayonnement infrarouge et est capturée par la caméra thermique.
La lumière visible et le rayonnement infrarouge sont tous deux des composantes du spectre électromagnétique, mais ils se situent dans des bandes différentes. La lumière infrarouge est une onde électromagnétique invisible à l’œil humain. Ce type de rayonnement, invisible à l'œil nu, se situe juste après le rouge visible sur le spectre électromagnétique. On ne peut pas voir la lumière infrarouge.
Le spectre électro-magnétique se traduit en fréquence et en longueur d’onde. La lumière peut être considérée comme de l’énergie qui nous provient des atomes sous la forme de photons. L’œil humain n’est conçu pour ne voir qu’une partie du spectre lumineux. On appelle cela la lumière visible. En réalité, l’ensemble des couleurs existantes est beaucoup plus vaste, allant jusqu’au domaine des ondes radios.
Il existe plusieurs types d’infrarouge :
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L'imagerie thermique convertit le rayonnement infrarouge en valeur de gris, puis une image est générée par la différence de valeur de gris de chaque objet. Les caméras thermiques doivent convertir l'énergie infrarouge détectée en images visibles par l'œil humain, et utiliser différentes couleurs pour représenter les différentes températures. Bien qu'invisible à l'œil humain, le rayonnement thermique ne peut être détecté que par des caméras thermiques qui produiront des images en utilisant les différences de température. Les pseudo-couleurs ont de nombreux styles, et les différentes pseudo-couleurs ont des expressions différentes. Comme la chaleur blanche : plus la température est élevée, plus l'image grise est brillante.
Une caméra thermique est composée de :
La longueur d'onde des IR (rayonnement infrarouge) étant beaucoup plus grande que celle de la lumière visible, une taille de pixel plus grande est nécessaire pour recevoir l'énergie correspondante. Par conséquent, dans le volume physique général, la résolution des détecteurs est beaucoup plus faible que celle des détecteurs de lumière visible.
Dans de nombreux films, les agents utilisent des caméras thermiques pour "voir ce qui se passe derrière le mur", ce qui est un malentendu typique des caméras thermiques. En fait, les murs bloquent le rayonnement infrarouge. Si nous dirigeons la caméra thermique vers le mur, nous obtenons la chaleur du mur au lieu de la chaleur derrière le mur. Bien sûr, si un objet à haute température à l'intérieur ou derrière le mur provoque une différence de température dans le mur, la caméra thermique peut le détecter.
À travers la fenêtre en verre, nous pouvons voir le paysage à l'extérieur de la fenêtre, car la lumière visible peut facilement traverser le verre. Mais l'infrarouge ne peut pas fonctionner. Lorsque l'infrarouge rencontre le verre, il est réfléchi comme un miroir. Remarque : La lumière infrarouge ne peut pas traverser le verre de silice ordinaire. Cependant, certains verres métalliques, comme le verre au germanium, peuvent bien transmettre les infrarouges.
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La correction du champ plat est également appelée étalonnage de l'obturateur. Lorsque la caméra surveille une certaine zone pendant une longue période, les limites de l'image peuvent s'afficher de manière anormale. Dans ce cas, la calibrage de l'obturateur est utile. Pendant ce processus, l'écran de la caméra thermique se fige pendant un court instant.
Lors du choix d'une caméra thermique, les gens demandent souvent : "Jusqu'où la caméra peut-elle voir ?" Il s'agir d'une question très important, mais aussi une question difficile à clarifier. La distance à laquelle la caméra peut voir est étroitement liée à la taille de l'objet observé, à l'environnement où se trouve l'équipement d'observation et au jugement subjectif de l'observateur. Par conséquent, nous devons introduire une norme de jugement et de calcul pour répondre à cette question, qui est le critère de Johnson.
Le critère de Johnson définit la résolution minimale de la frange équivalente de la cible, qui est basée sur une probabilité de discrimination de 50% pour un observateur, afin de déterminer la capacité de reconnaissance de la caméra thermique infrarouge sur la cible. Il distingue trois niveaux :
Les amateurs en plein air, les experts en animaux et en plantes dans l'exploration de la nature, à la recherche d'animaux sauvages, en raison de la densité des plantes dans le champ et les animaux qui ont une plus grande capacité de mimétisme de dissimulation, seul avec l'œil nu ou la lumière visible télescope est difficile de trouver les animaux. Le monoculaire de la série M adopte une structure ergonomique, avec une sensation de main appropriée. En tant que caméra thermique, la série M offre également une détection automatique des incendies. Le personnel chargé de la gestion des forêts peut l'utiliser pour effectuer des inspections, afin de détecter rapidement les incendies et d'organiser le personnel pour y faire face à temps. Il prend en charge la fonction de mesure de la distance.
Les caméras de surveillances sont de plus en plus souvent équipées d’une optique à vision nocturne active, donc avec un projecteur infrarouge.
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Les appareils dits de “vision nocturne” sont dépendants de la luminosité extérieure. Autrement dit, ils ont besoin d’un apport de lumière, naturelle ou artificielle, pour fonctionner. En effet, ils vont amplifier cette dernière pour permettre d’avoir une image visible, généralement rendue en nuances de verts et de noir. Ces appareils nécessitent donc d’avoir une certaine quantité de lumière extérieure de nuit (étoiles, lune, lumière infrarouge etc) pour fonctionner. A contrario, les appareils dits “thermiques” peuvent fonctionner dans l'obscurité totale, car ils marchent grâce à la détection de la chaleur émise par les objets et les êtres vivants, et ce, sans aucune source de lumière. Parfois la technologie thermique permet de déceler d’infimes détails qui ont leur importance.
Les appareils de vision nocturne comme les appareils thermiques sont en capacité, l’un comme l’autre, de détecter le rayonnement infrarouge d’un objet ou d’un être. En ce qui concerne la vision nocturne, les appareils amplificateurs de lumière, pour fonctionner efficacement en absence de lumière naturelle, peuvent être équipés d'une source lumineuse infrarouge, souvent un illuminateur IR, qui projette une lumière infrarouge invisible à l'œil nu mais détectable par l'appareil. Cela permet de "voir" dans l'obscurité en utilisant cette source IR comme éclairage artificiel.
Ainsi, bien que les appareils de vision nocturne ne détectent pas la chaleur comme les appareils de vision thermiques, ils utilisent bien l'infrarouge dans le cadre de leur fonctionnement pour améliorer la visibilité là où il y a peu ou pas de lumière résiduelle.
Un des appareils les plus diffusé est la jumelle de vision nocturne. De même, de nombreux modèles de jumelles à vision nocturne ne contiennent qu’un tube amplificateur (binoculaires non symétriques) et n’offrent pas de réelle vision binoculaire, ce qui aplatit l’image.
La règlementation est assez simple sur le sujet. Il est possible d’acheter et d’utiliser un appareil de vision nocturne de génération 1, 2, 3 ou 4 sans autorisation préalable. La seule règle est relative à l’utilisation qui est faite de l’équipement.
| Caractéristique | Description |
|---|---|
| Rayonnement infrarouge | Émission de chaleur par tout objet à température supérieure à -273,15°C |
| Résolution | Nombre de pixels dans le détecteur (ex: 160x120, 640x512) |
| NETD | Capacité à distinguer de petites différences de température (exprimée en mK) |
| Champ de vision (FoV) | Zone observable |
| Critère de Johnson | Détection, reconnaissance, identification |
tags: #vision #thermique #airsoft #fonctionnement
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