دوربین مداربسته حرارتی چیست و چه کاربردی دارد؟

دوربین های تصویربرداری حرارتی و دوربین های مداربسته عادی ساختار مشابهی دارند ولی پرتوهای گرمایی منتشر شده از اجسام گرم از طریق یک لنز بر روی چیپ تصویر گرمایی در دوربین های حرارتی متمرکز می شوند.

دوربین مداربسته حرارتی یا گرمایی (Thermal CCTV Camera) نوعی از دوربین های مداربسته هستند که تصاویر خود را با توجه به شکل حرارتی محیط می سازند. این در حالیست که در سایر دوربین ها تصویر براساس نور ایجاد می شود. تصویر تولید شده به عنوان ترموگرام (گرمانگار) شناخته می شود و از طریق فرایندی به نام ترموگرافی مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. به این ترتیب قادرند در تاریکی مطلق نیز، انسان ها و اجسام دیگر را که گرما هستند، به خوبی شناسایی کنند.

آن چه در این مقاله می خوانید:

1. دوربین مداربسته حرارتی چگونه کار می کند؟
2. کاربرد دوربین مداربسته حرارتی.
3. کاربرد صنعتی دوربین Thermal.
4. ویژگی عکس برداری حرارتی.
5. تکنولوژی های دوربین حرارتی.
6. تفاوت دوربین های حرارتی با Heat Map در چیست؟
7. تفاوت سیستم IR با سیستم حرارتی در چیست؟

1. دوربین مداربسته حرارتی چگونه کار می کند؟

دوربین های تصویربرداری حرارتی و دوربین های مداربسته عادی ساختار مشابهی دارند. پرتوهای گرمایی منتشر شده از اجسام گرم از طریق یک لنز بر روی چیپ تصویر گرمایی در دوربین های حرارتی متمرکز می شوند. در چیپ تصویر این دوربین ها به جای دیود حساس به نور از دیودهای حساس به پرتوهای گرمایی استفاده شده است. پس از برخورد پرتوهای گرما به دیودها، مقداری از ولتاژ با توجه به شدت آن ایجاد می شود. ولتاژی که در نهایت به اطلاعات دیجیتال یا سیگنال های آنالوگ تبدیل می شود و از این طریق می توان تصاویر حرارتی را در یک نمایشگر دید.

اگرچه ممکن است در ابتدا گیج کننده به نظر برسد اما با کمی آشنایی با عملکرد دوربین درک آن ساده خواهد شد. همه چیز در اطراف ما اعم از رایانه، بدن ما و حتی یخ به نوعی از خود نور مادون قرمز تابش می کنند. این نور معمولاً به صورت گرما است و از آنجا که چشم انسان برای دیدن این نور (تصویر سازی با مادون قرمز) سازگار نیست، مشاهده این توزیع برای انسان غیرممکن است. یک دوربین حرارتی، با استفاده از فناوری پیچیده، قادر به تشخیص این گرما است که به صورت IR توزیع می شود.

دوربین های Thermal تصاویری از پرتوهای مادون قرمز را که از پوست موجودات زنده و اجسام گرم بازتاب می شود، دریافت می کند. در تصاویر دوربین ها هر جا حرارت بیشتر باشد قرمز و هر جا کمتر باشد آبی است. قسمت هایی با حرارت متوسط به رنگ های نارنجی و زرد در تصویر دیده می شوند.

2. کاربرد دوربین مداربسته حرارتی

عمده کاربری این دوربین ها را می توان محل هایی با حساسیت امنیتی بالا دانست. این دوربین به کاربر امکان می دهد تا اطلاعات حرارتی محیط اطراف خود را دریافت کند. این  اطلاعات می توانند نقش مهم و حیاتی در ایجاد امنیت بیشتر در محیط را داشته باشند. دوربین مداربسته تصویر برداری حرارتی همچنین می تواند برای کنترل فرآیند و تشخیص دقیق عیب در مواردی که از یک تصویر حرارتی برای تشخیص سریع مشکلات احتمالی بهداشت و ایمنی استفاده می شود، استفاده کرد. به عنوان مثال از کاربردهای دوربین ترمال می توان استفاده از دوربین در صنایع، موضوعات پزشکی، زیست محیطی و امنیتی  نام برد.

از آنجا که برخی از فعالیت های پلیسی جنایی در فضای تاریک و هنگام شب انجام می شوند، دوربین حرارتی مکمل خوبی برای سیستم نظارتی آنها به حساب می آید. تعقیب و جستجوی مظنونین، کنترل آشوب و شورش و به طور عام کنترل محیط اطراف و یا کاربری زیست محیطی، ایمنی از آتش سوزی و جنگل بانی، مشاهده حیوانات وحشی و کنترل آنها و… از کاربردهای دوربین ترمال است. حتی خارج از آن محیط می توان از طریق اینترنت به تصاویر این دوربین ها دسترسی داشت. در بسیاری از موارد، صرف داشتن دوربین های نظارت تصویری در یک مکان برای خنثی کردن نقشه و تلاش سارقان کافی بوده است.

3. کاربرد صنعتی دوربین Thermal

کاربری صنعتی دوربین Thermal برای تجزیه و تحلیل درجه حرارت در بخش های کنترل تهیه محصول، ماشین آلات و تجهیزات الکتریکی است. در واقع تجزیه تحلیل این دوربین های ایمن نت مانع از انجام آزمایش های گسترده در زمان خرابی ماشین آلات می گردد. این نوع دوربین در افزایش بهره وری و کاهش زمان تعمیر دستگاه ها و تجهیزات نقش به سزایی داشته است. همچنین از پیش آمد بسیاری از مشکلات و خرابی به سرعت جلوگیری می کند.

روش های مختلفی برای آزمایش ماشین آلات و محیط تجهیزات در صنعت وجود دارد. یکی از روش های آزمایش در حال توسعه، انجام بررسی های حرارتی است. این بررسی ها یا به صورت خودکار و یا به صورت دستی انجام می شود.

4. ویژگی عکس برداری حرارتی

مزیت های استفاده از دوربین حرارتی

• دوربین های حرارتی تشخیص موجودات زنده و خودروها را تا برد بسیار بالا ممکن کرده است.
• دوربین های حرارتی امکان تشخیص و مکان یابی موجودات زنده و خودرو را در شرایط جوی نامساعد نیز فراهم می کند.
• با به کار بردن دوربین های مداربسته حرارتی می توان به اطلاعات حرارتی محیط دسترسی پیدا کرد. این اطلاعات در موارد مهم و خاص کاربردهای زیادی دارد از جمله زنده بودن یک موجود و یا روشن بودن اتومبیل ساکن
• کاهش هزینه های احتمالی بر اثر خرابی دستگاه ها و ماشین آلات در صنایع
• پیشگیری از وقوع رخ دادهای مخرب و کمک به مدیریت صحیح قبل از وقوع حادثه در صنایع و کاربری های زیست محیطی

معایب  دوربین مداربسته حرارتی

• رزولوشن و وضوح تصویر دوربین مداربسته حرارتی محدود است. برای تشخیص جزئیات تصویر ممکن است با مشکل رو به رو شد.
• دوربین های حرارتی نسبتاٌ پر هزینه هستند.
• البته با معرفی تکنولوژی های جدید سعی در رفع نواقص این دوربین ها شده است.

5. تکنولوژی های دوربین حرارتی

• قابلیت AGC یا Auto Gain Control قابلیتی است که با استفاده از آن دوربین محدوده داینامیکی یک تصویر را تنظیم می کند.
• قابلیت DDE یا Digital Detail Enhancement تکنولوژی که بر اساس الگوریتم بهبود یافته برای تشخیص منطقه مورد نظر در تصویر، دوربین می تواند جزئیات بیشتری در تصویر را ارائه دهد.
• قابلیت 3D DNR در دوربین مداربسته یا کاهش سه بعدی نویز، قابلیتی که ارائه تصاویر شفاف تر را ممکن می سازد. این قابلیت از طریق کاهش نویز دوربین با پردازش سیگنال اصلی، پیکسل های نویزدار را به حداقل می رساند.

6. تفاوت دوربین های حرارتی با Heat Map در چیست؟

دوربین مداربسته حرارتی و Heat Mat دو موضوع کاملا از هم مجزا هستند. Heat Map تکنولوژی است که در دوربین های حرارتی نیز به کار می رود و بیشتر برای کشف مسیر حرکتی و رفتاری افراد در طول زمان کاربرد دارد. به عنوان مثال یک دوربین حرارتی ساده مشخص می کند چه اجسام گرم و چه موجودات زنده ای در محیط هستند (مانند تصویر بالا). در حالی که قابلیت هیت مپ یک آمار از تجمع افراد و اجسام گرم را در بازه زمانی مشخص نشان می دهد (مانند نمونه تصویر بالا).

7. تفاوت سیستم IR با سیستم حرارتی در چیست؟

سیستم های IR فعال از نور مادون قرمز با طول موج کوتاه برای روشن کردن منطقه مورد نظر استفاده می کنند. مقداری از انرژی مادون قرمز به دوربین مداربسته منعکس شده و برای تولید یک تصویر تبدیل می شود. سیستم های تصویربرداری حرارتی از انرژی IR با طول موج متوسط یا طولانی استفاده می کنند. تصویرگرهای حرارتی منفعل هستند در واقع فقط تفاوت در میزان گرما را حس می کنند.