A biztonsági célú hőkamerák a megfigyelő kamerarendszerek viszonylag új és gyorsan fejlődő ágába tartoznak. Bizonyos jellemzőiket tekintve messze túlszárnyalják az analóg és a hagyományos IP kamerák lehetőségeit is.
A hőkamera hőképet lát, tehát képes érzékelni az általa megfigyelt terület hőkibocsátását, az itt megjelenő emberek, állatok, járművek környezettől eltérő hőmérsékletét. Mindezt megjeleníti a látható fény tartományába átalakított képen. A hőkamera passzív eszköz, működése során semmilyen sugárzást nem bocsát ki.
Számos tényező befolyásolhatja a hagyományos és IP kamerák korrekt működését (részleteket az IP CCTV menüpontban olvashat). Gondoljunk arra, hogy
- éjszaka már nem megfelelő a megvilágítás, ezért nagy fényérzékenységű day&night box kamerákra vagy IR LED-es kamerákra van szükség a megfelelő képminőség eléréséhez;
- eső esetén gyengül a képminőség;
- füst vagy köd esetén még nappal is alig látunk valamit a megfigyelt területekből;
- az IR LED-es kamerák a zöld színű növényzetre rendkívül érzékenyek, és túlvezérlődhet, „kiéghet” a kamera képe;
- bokros, fás területeken az emberi mozgást nem tudjuk kellően megfigyelni a lombok takarása miatt;
- egy jó közvilágítású utcarész képe „kiég”, a mellette elterülő parkból pedig a megvilágítás hiánya miatt ugyanakkor semmit nem látunk;
- az IR LED-es kamerákat könnyen el lehet vakítani akár egy zseblámpával is.
Biztonsági hőkamera alkalmazásakor ezekkel a problémákkal nem kell számolnunk, hiszen amikor a hagyományos kamerák képességeik határához érnek, ez az eszköz még hatékonyan működhet. A hagyományos day&night CCTV kamerával szemben éjszaka, minden megvilágítás nélkül is nagy távolságra ellát. Használatának előnyei azonban nemcsak éjjel jelentkeznek, hanem nappal is, hiszen a hőkamera nappal ugyanolyan jól lát, mint éjjel. Sőt, ha a megfigyelt területet köd vagy füst borítja, erősen havazik, vagy ömlik az eső, az a hőkamera képalkotását nem nagyon zavarja – szemben a hagyományos kamerával.
Az alábbi felvételeink illusztrálják, hogy miben más a hőkamera képe. Tesztképeink Szekszárd belvárosáról készültek, hiszen Tolna megye székhelye a mi szűkebb hazánk és szívesen dicsekszünk vele.
A hőkamera jól érzékeli a hőkülönbséget a megfigyelt terület és az ott megjelenő személyek vagy járművek között egyaránt. A hőkontraszton alapuló érzékelési módszer adja a hőkamera működésének lényegét. Ugyanis egy hagyományos kamera esetében, ha a megfigyelt területen az újonnan megjelenő objektum (személy, állat, autó) nem különül el kellően a háttértől, vagy a növényzet takarásában mozog, akkor szinte láthatatlan marad még nappal is. A legjobb minőségű kamera sem feltétlenül veszi észre például a bokrok között vagy a fűben megbújó terepszínű ruhás személyt. A biztonságtechnikában használt hőkamera ezzel szemben már 0,05ºC (öt század celsius fok) hőmérséklet különbséget is képes érzékelni, így sem az álcaruha, sem a bokrok, fák, magas fű, vagy rossz látási viszonyok nem akadályozzák abban, hogy felismerje a behatolást. A hőkamera jelentős előnye a hagyományos day&night kamerával szemben, hogy éjszaka is messze ellát, a látótávolsága több kilométer is lehet, ráadásul nem lehet elvakítani szembefordított lámpával vagy reflektorral sem.
A biztonsági hőkamera alkalmazásának célja elsősorban személyek vagy járművek illetéktelen jelenlétének vagy mozgásának detektálása, és nem a személy vagy jármű azonosítása. A hagyományos videómegfigyelés során akár a nap 24 órájában figyelik a kamerák képeit, a hőkamera esetén erre nincs szükség, mert a képtartalmat videoanalitikai szoftverek elemzik és ezek riasztási jelzéseire intézkednek az operátorok.
A közhiedelemmel ellentétben a biztonsági hőkamerák nem úgy működnek, mint a vadászok által használt éjjellátó távcsövek vagy IR LED-ekkel, infrareflektorokkal kiegészített hagyományos kamerák, amelyek a meglevő környezeti fényt erősítik, illetve a látható fénytartományhoz igen közeli infrasugárzás tartományában alkalmaznak aktív infravörös megvilágítást. Hogyan működik valójában a hőkamera? Erről olvashat az alábbiakban.
A hőkamera fogalma, típusai
A hőkamera az infravörös sugárzás alapján érzékeli a környezetet. Az infravörös sugárzás az elektromágneses sugárzás egy fajtája, hullámhossza 760 nm-től az 1 mm-es spektrumig terjedhet. A hőkamera ebből a 7,5-14 µm-es valamint a 3-5 µm-es hullámhossz tartományban érzékel. Ez alapján megkülönböztetünk hosszúhullámú (LWIR), és közepes hullámhosszú (MWIR) hőkamerákat. A hőkamera ezen két működési tartománya az infravörös sugárzást átengedő ún. atmoszférikus ablakok kihasználásából adódik, mivel a légkör vízpára és széndioxid tartalma más hullámhossz tartományokban (különösen az 5-7,5 µm-es tartományban) az infravörös sugárzást erősen csillapítja, illetve nem engedi át.
Mind a közép-, mind a hosszúhullámú hőkamera rendelkezik előnyökkel és hátrányokkal, a kiválasztás attól függ, mire szeretnénk használni. Nagy különbség a két kameratípus között, hogy a hosszúhullámú hőkamera a meleg és hideg testeket egyaránt érzékeli, de a közepes hullámhosszon működő hőkamera a jóval fagypont alatt lévő hideg testeket már nem. Ami mégis az MWIR hőkamera mellett szól, hogy alkalmas az üvegen keresztül történő megfigyelésre, hiszen az üveg 4 µm-ig engedi át az infrasugarakat. A lángok vagy az égési gázok a hosszúhullámú hőkamera számára átlátszóak. A biztonságtechnikában a hosszúhullámú hőkamera alkalmazása a jellemző.
Lényeges, hogy a biztonságtechnikai hőkamera nem hőmérsékletmérő eszköz, hanem az infravörös sugárzás segítségével vizsgálja az eltéréseket. Nem a testekről visszaverődő sugárzást, hanem a testek által kibocsátott hőt érzékeli, emiatt nem igényel külső fényforrást a képalkotáshoz teljes sötétségben sem. Abban megegyezik más technológiájú kamerákkal, hogy lencserendszert tartalmaz, bár a hőkamera optikája nem üvegből készül. A lencsék segítségével a hőkamera összegyűjti az érzékenységének megfelelő tartományba eső elektromágneses hullámokat, melyeket elektromos jelekké alakít át.
A hőkamera története
A kezdetek
A bolométert, ami a napjainkban alkalmazott hőkamerák alapját képezi, Samuel Pierpont Langley amerikai csillagász és asztrofizikus 1878-ban fejlesztette ki. A bolométer működése a fémek hőmérsékletváltozás hatására fellépő elektromos ellenállásváltozásán alapul. A berendezés négy, ezredmilliméter vastagságú, korommal befeketített platinacsíkból állt, melyeket egy érzékeny galvanométerrel ellátott Wheatstone-híd négy ágába kötött be. Két platinacsíkot szabadon érhetett a hősugárzás, míg a másik kettő el volt fedve tőle. Az infravörös sugárzást a fedetlen platinacsíkokra fókuszálta. A hősugárzás okozta hőmérsékletnövekedés hatására megváltozott a csíkok ellenállása, amit az érzékeny hídkapcsolással mérni tudott. Langley a kor technikai színvonalához képest nagyszerű eszközt alkotott. A készülék érzékenységére jellemző, hogy közel fél kilométer távolságból képes volt detektálni egy tehén hősugárzását. Bolométerével meg tudta határozni a Hold hőmérsékletét és a napállandót (a Nap kisugárzott energiájának a földi légkört elérő része), valamint részletesen elemezte a napszínkép infravörös sugárzásának eloszlását. Langley bolométere még a jég sugárzási jellemzőinek vizsgálatát is lehetővé tette.
A hadviselés történetében mindig is alapvető igény volt arra, hogy a katonák éjjel, valamint füsttel borított csatatereken is jól lássanak anélkül, hogy az ellenség őket észrevenné. A hőfényképezés, vagyis a termográfia egy olyan technológia, melyet először katonai környezetben használtak, és csak sokkal később, fokozatosan került be a polgári felhasználásba.
A hőkamera katonai felhasználásának kezdetei az 1950-es évek végéig, a 60-as évek elejéig nyúlnak vissza. Az amerikai Texas Instruments, a Hughes Aircraft és a Honeywell cégek nevéhez fűződik az első, hűtött technológiájú hőkamera típusok kifejlesztése. Noha ezek a hőkamerák képesek voltak a legsötétebb éjszaka is egyértelmű, jó minőségű, tiszta képet létrehozni, túl nagyok és nehezek voltak. Mivel az akkori technológia szerint még folyékony nitrogénre volt szükség a hűtésükhöz, így még rendkívül költségesnek is bizonyultak, ezért a katonaság beszüntette a fejlesztésüket. Mindezek ellenére a termikus képalkotókat továbbra is hasznos technológiának tekintették, így az 1970-es évek elejére az amerikai hadsereg arra a megfontolásra jutott, hogy célszerű lenne egyéni katonai használatra biztosítani ezt a típusú eszközt. Ezt azonban csak úgy lehetett megvalósítani, ha a hőkamera sokkal kompaktabbá, hordozhatóvá és határozottan olcsóbbá válik. Teljesen világos lett, hogy ezen cél elérésének érdekében a hűtött detektorokat hűtés nélkülire kell cserélni, így a kutatások egyre inkább erre a területre koncentrálódtak.
A hőkamera fejlődése ettől kezdve alapvetően összekapcsolódott a hűtés nélküli érzékelők fejlődésével.
A hűtés nélküli érzékelők fejlődése
Az 1970-es években két cég, a Raytheon (ami később a Texas Instruments cégcsoport tagjává vált) és a Honeywell fogott bele a hűtés nélküli detektortechnológia fejlesztésébe. 1978-ban a Raytheon bárium-stroncium-titanát (BST) felhasználásával egy ferroelektromos infravörös érzékelőt szabadalmaztatott, amelyet 1979-ben mutattak be a hadsereg számára.
A ferroelektromos technológia bizonyos dielektromos anyagok ferroelektromos fázisátalakulását használja ki, valamint azt a tényt, hogy fázisátalakulás közben a dielektromos anyagok elektromos polarizációja erősen hőmérsékletfüggő. Amennyiben az érzékelőt a ferroelektromos fázisátalakulás hőmérsékletének közelében tartják, úgy infravörös képet lehet létrehozni.
A Honeywell ugyanekkor egy másik technológiával próbálkozott, a vanádium-oxid (VOx) alapú mikrobolométer fejlesztésével, ahol az érzékelő elemek elektromos ellenállásának a változását használják a hő érzékelésére.
A ’80-as évek közepén született meg az USA Védelmi Minisztériumának az a programja, amely nem hűtött technológiájú, rövid bekapcsolási idejű termikus érzékelőt tartalmazó hőkamera kifejlesztését tűzte ki célul. A megbízást értelemszerűen a Raytheon (Texas Instruments) és a Honeywell kapta meg. Az USA kormánya mindkét vállalattal szerződést kötött abból a célból, hogy az infravörös képalkotási technológiát ültessék át a katonai alkalmazások gyakorlati területére.
A kormányzati támogatás hatására mind a VOx, mind a BST technológia fejlődése felgyorsult. A fejlesztéseknek további lökést adott az 1991-es Öböl Háború, amely a megnövekedett gyártási volumen miatt árcsökkentő hatással járt. A ’90-es évek közepén azonban a két cég párhuzamos támogatását megszüntették. A Pentagon nem finanszírozta tovább a BST technológiát, abból a meggyőződésből fakadóan, hogy a VOx fejlesztések sokkal több előnyt mutattak fel a másikkal szemben. Ebben szerepet játszott, hogy 1994-ben a Honeywell szabadalmaztatta az általa kifejlesztett mikrobolométert. Mint minden kutatás, az új, hűtés nélküli érzékelők fejlesztése is nagyon drága volt, így a kormányzati támogatás elvesztésével a BST területén végzett kísérletezések drasztikusan lelassultak, majd stagnáltak.
Ezen túlmenően, míg a mikrobolométer licencét a Honeywell felkínálta értékesítésre, így az nyílttá és nyilvánossá vált más gyártók számára is, addig a BST technológiát fejlesztő Raytheon megtartotta magának az eredményeket. 2008 márciusában bejelentették, hogy a hűtés nélküli BST alapú ferroelektromos hőérzékelők és hőkamerák termelését leépítik, majd 2009 közepén le is állították a gyártást. A Honeywell mikrobolométeres szabadalma alapján 1994 után más gyártók, mint például a Boeing, a Lockheed Martin, majd a British Aerospace is bekapcsolódott a fejlesztésekbe.
Az 1990-es évek közepén a BST és a VOx érzékelők mellett egy harmadik technológia is megjelent és fejlődésnek indult, az amorf szilícium (α-Si) alapú mikrobolométeré. Lényege, hogy a mikrobolométer érzékelőjeként vanádium-oxid réteg helyett amorf szilíciumot kezdtek el használni.
A mikrobolométer szabadalmi védettségének megszűnését követően 1996-ra a kereskedelemben is megjelenhettek a sorozatgyártott mikrobolométeres eszközök. Az 1898-ben alapított, világszerte ismert E.D. Bullard cég, amely a kiváló minőségű személyi védelmi berendezések és rendszerek egyik vezető gyártója és forgalmazója, 1998-ban bevezette a tűzoltóságon az első ilyen jellegű detektorokat. 2000-re olyan szintre fejlődött a technológia, és az árak annyira lecsökkentek, hogy a hőkamerás rendszerek a hétköznapi használatban is megjelentek. Amerikában például a Cadillac DeVille típusú gépkocsit vagy Európában a magasabb kategóriájú BMW-ket már hőkamerával ellátva is meg lehetett rendelni.
Egy érdekes adatot mutatunk a hőkamera felhasználásának elterjedéséről. Amint látható, a kereskedelmi hányad mellett már ma is szinte eltörpül az eredetileg célul kitűzött katonai felhasználás, és a számítások szerint egyre nagyobb részben nem katonai feladatok megoldására szolgál a hőkamera.
A hőkamera műszaki jellemzői
Bolométerek – a hőkamera érzékelő elemei
A vanádium-oxid vagy amorf szilícium alapanyagú mikrobolométert kifejezetten hőkamerákban történő felhasználásra fejlesztették ki, és már kismértékű hőmérsékletkülönbségek detektálására is alkalmasak. A jelenleg legnagyobb mennyiségben gyártott mikrobolométer rácsszerkezetű vanádium-oxid érzékelőelemeket tartalmaz. A mátrixszerűen felépülő hőérzékelő elemek kialakítása erősen emlékeztet a látható fénytartományban működő CCD és CMOS érzékelők felépítésére. Az érzékelő mátrix lap minden egyes pixele egy elemi mikrobolométer, amelyben az őt érő infravörös sugárzás elektromos ellenállás-változást okoz. 
- vanádium-oxid, vagy amorf szilícium érzékelő membrán,
- alatta légréssel elválasztva a szubsztrát,
- valamint az érzékelő membránt a szubsztráttal összekötő két kar, vagy lábazat.
A szubsztrát tartalmaz egy integrált kiolvasó áramkört is, ami méri az ellenállás-változást, majd ezt a jelet átalakítja a képfeldolgozó áramkör számára. A légréses elválasztásra azért van szükség, mert a kiolvasó elektronika működés közben hőt termel, ami a szenzor érzékenységét jelentősen ronthatja.
A vanádium-oxid alapú mikrobolométer mellett 2000 környékén jelent meg a szériagyártású amorf szilícium alapú mikrobolométer is, amely bizonyos tekintetben kedvezőbb paraméterekkel rendelkezett. Az amorf szilícium összetételében nem figyelhetőek meg eltérések, ami pixel szinten rendkívül egységes kialakítást jelent. Kiszámíthatóbban viszonyul a hőmérsékletváltozásokhoz, ezért az érzékelő könnyebben beállítható. Energiafogyasztása alacsony, aminek elsősorban a hordozható hőkamera esetén van jelentősége. Nem elhanyagolható tény, hogy amorf szilíciumból magas érzékenységű szenzorokat lehet gyártani. Minden kamera esetében cél, hogy az általa alkotott kép minél inkább közelítsen az élőképhez. Jelenleg 25 frame/sec esetén lehetünk elégedettek. Hűtés nélküli hőkamera esetén ez nehezen valósítható meg, hiszen számos típus csak 8 frame/sec képfrissítésre képes. Amorf szilícium érzékelőkkel azonban könnyebb gyors képfrissítési sebességet elérni, hiszen a termikus időállandó legalább 30-40%-kal alacsonyabb, mint a VOx érzékelőké. Az amorf szilícium érzékelőjű mikrobolométer előállítási költsége ugyanakkor magasabb, mint a vanádium-oxid érzékelőt tartalmazóké.
Az elkövetkező évek fogják megmutatni, hogy melyik fajta érzékelő válik dominánssá.
A mikrobolométereknek két típusa alakult ki: a hűtött és nem hűtött mikrobolométereké. Bár itt és most elsősorban a hűtés nélküli hőérzékelők fejlődését mutattuk be – mivel a biztonságtechnika alapvetően ezeket használja – mégis érdemes összevetni a hűtött érzékelők történetével.
A hűtött bolométer lényege, hogy a hűtőrendszert beépítik a detektorba. Egyes típusok hűtőrendszerének hőmérséklete alig néhány Kelvin fok. Hűtés hatására jelentősen javul az érzékenység, vagyis a bolométer sokkal kisebb hőmérséklet-különbségek kimutatására is képessé válik, és jóval messzebb levő objektumokat is érzékelni tud, mint a hűtés nélküli változata. A jobb érzékenység mellett a nagy sebességű mozgások megfigyelésére is alkalmassá válik. A hűtéssel rendelkező bolométerek hátránya a magasabb ár és energiafogyasztás, a nagyobb méret, valamint a viszonylag hosszú bekapcsolási idő. További igen jelentős hátrány, hogy a hűtőegységek mozgó alkatrészeket is tartalmaznak, amelyeket 8000-10000 üzemóránként cserélni kell. Alkalmazásuk inkább katonai, haditengerészeti, határvédelmi területeken jellemző.
A polgári célú biztonságtechnikában és a civil életben a hűtés nélküli bolométerek terjedtek el kis méretükből adódóan. Ezek olcsóbbak, energiafogyasztásuk kisebb, viszont alacsonyabb érzékenységgel rendelkeznek, és nagy sebességű mozgások esetében nem képesek megfelelő képet biztosítani.
A hőkamera alkalmazási területei
A hőkamera számos szakterületen és iparágban alkalmazható. Az alábbi területeken hatékony segítséget jelent a hőkamera a megfigyelésben.
- Orvosi, állatorvosi, biológiai mérések, egészségügyi vizsgálatok
- Épület-termográfia
- Hőszigetelések felmérése, vizsgálata (ipari hőszigetelések – hűtőházak, csővezetékek, kazánok, kemencék felmérése)
- Elektromos, villamos, mechanikus berendezések vizsgálata
- Mikroelektronikai mérések
- Villamos távvezetékek felmérése
- Gépészeti berendezések felmérése
- Kohászati mérések
- Üveggel kapcsolatos mérések
- Folyamatellenőrzés (például öntési folyamatok felügyelete az acéliparban)
- Környezetvédelmi jellegű megfigyelések
- Mozgó tárgyak megfigyelése
- Biztonságtechnikai, határ- és rendvédelmi alkalmazások
- Kikötők, repülőterek megfigyelése
A hőkamera biztonságtechnika alkalmazásai
A hőkamera felhasználása eltér a szokványos CCTV kamerákétól. Ezek a kameraképek szokatlanok, nehezen feldolgozhatók az emberi szem számára, ezért a hőkamera alkalmazása során inkább képelemző szoftverekre bízzák a képfeldolgozást. Ezek a szoftverek természetesen nem csak rögzítik az adatokat és reagálnak a beérkező információkra, hanem elemzik is azokat. Az analizálás alapján megkülönböztetünk jelenlét- és mozgásérzékelést, útvonalkövetést, bóklászást (céltalan járkálást) tömegmozgást, valamint a hőkamera elleni szabotázst. A megfigyelő személyzetnek csak akkor van dolga, amikor jelzés érkezik, és a képfeldolgozó szoftver hangjelzéssel vagy „önálló” vezérlésindítással reagál. A hőkamera feladata is különbözik a hagyományos kameráétól. Míg utóbbival elsősorban azonosítani akarjuk a behatolót, bizonyítékot nyerni ellene, a termokamerával a detektálás a célunk, azaz hogy felismerjék magát a behatolást és az illetéktelenek jelenlétét a védett területen. Valójában hőkamera esetében három dologról beszélhetünk: detektálás – felismerés – azonosítás, ám ezek sem a már megszokott fogalmakat jelölik.
Detektálás (érzékelés) során a hőkamera csak azt érzékeli, hogy a megfigyelt területen valami van, aminek a környezettől eltér a hősugárzása. Ez néhány pixel különbséget jelent a kameraképen, általában 2 pixel/métert.
Felismeréskor eldönthető, hogy a képen megjelenő hősugárzás embertől, állattól vagy gépjárműtől származik. Ez a gyakorlatban legalább 8 pixel/métertől ismerhető fel a képen.
Az azonosítás minimum 16 pixel/méterről lehetséges, ennek során már az is kivehető a hőkamera képén, hogy például a felismert embernek van-e fegyvere.
Képfelbontás és pixelméret
Mint minden digitális kép, a hőkép is sok egyedi pixelből épül fel. A minimális pixelméret a BST detektorok esetében 50 mikron, míg a VOx és α-Si detektorok napjainkban gyártott szériái akár 17 mikron, vagy annál kisebb pixelméretben is készülnek. Ez lehetővé teszi a kisebb objektívek, az olcsóbb és kompaktabb hőkamera rendszerek kialakítását.
Jelenleg a piacon többféle felbontású hőkamera létezik, így a 160×120 pixelesen kívül jellemző még a 320×240-es (vagy 384×288) és a 640×480-as. A hőkamera alapvető funkciójához, azaz a detektáláshoz már a 160×120-as felbontás is megfelelő, a 320×240 pixeles pedig minden igényt lefed és tökéletes képet ad. A kereskedelmi forgalomban elérhető legjobb hőkamera 640×480 felbontású és 17 mikron pixelméretű. Természetesen léteznek már 1024×768-as, sőt megapixeles felbontású mikrobolométerek is, de azok ma még alapvetően katonai felhasználásúak.
Megdöbbentő lehet első pillantásra, hogy a megapixeles kamerák korában milyen alacsony pixelszámú kamerákról beszélünk a hőkamerák esetében. Nyomatékosítsuk, hogy ennek két oka van: egyrészt még az egyszerűbb hőkamera is nagyságrendekkel drágább, mint bármely normál típusú D&N kamera, az alacsonyabb felbontásúak pedig értelemszerűen kisebb költséggel gyárthatók, így könnyebben megfizethetők. Másrészt, a megapixeles és egyéb hagyományos kamerák esetében az azonosítás, vagyis a részletgazdag kép a lényeg, a hőkamera esetén viszont a detektálás a fő cél, ezt pedig alacsony pixelszám mellett is tökéletesen el tudják érni.
Összefoglaltuk egy jó minőségű, PELCO hőkamera érzékelési, felismerési és azonosítási távolságait emberre és járműre vonatkoztatva, különböző fókusztávolságú objektívek esetén.
Érdekes hőkép részleteken tanulmányozni, hogy milyen távolságból képes egy emberi alakot érzékelni a hőkamera. Az alábbi képsorozaton látható, hogy egy hűtés nélküli, a fentinél kisebb: 320 X 240 pixelméretű, 50 mm fókusztávolságú lencsével rendelkező hőkamera képén különböző távolságból milyen pixelméretben jelenik meg egy átlagos magasságú ember. A növekvő távolság rontja ugyan a láthatóságot, de a detektáláshoz nagy távolságból is elegendő lehet az információ. (A képsorozat forrása: FLIR Systems).
Termikus érzékenység – NETD
A hőkamera egyik fontos paramétere a legkisebb érzékelhető hőmérséklet-különbség. A hőkamera termikus érzékenységét (NETD) a mikrobolométer paraméterei határozzák meg, melyet millikelvin (mK) értékben szoktak feltüntetni a hőkamera adatlapjain, az objektív F-stop számának megadása mellett. A NETD az angol „Noise Equivalent Temperature Difference” kifejezés rövidítése, ami magyarul „Hőmérséklet-különbségi zajegyenérték”. Az 50 mK, azaz 0,05ºC értékű NETD-vel rendelkező hőkamera már igen jó érzékenységűnek számít.
A legkisebb elemi távolság – IFOV
Megadja, hogy a hőkamera 1 pixel méretű érzékelője adott fókusztávolságú objektív alkalmazása esetén, 1 méter távolságból mekkora felületet lát. Értékét „mrad”-ban jelölik, mindig a hőkamera objektívjének fókusztávolságához kapcsolódóan. Minél kisebb az IFOV érték, annál jobb a hőkamera felbontása és annál nagyobb a detektálási távolság.
Objektívek
Mint bármely más kamera, a hőkamera is rendelkezik objektívvel, hogy az általa érzékelt hősugárzást eljutassa a mikrobolométerhez. Mivel a biztonságtechnikai hőkamera alkalmazása esetén a hosszúhullámú hősugárzás az üvegen nem képes áthatolni, így ebben a technológiában egy teljesen másfajta megoldásra volt szükség. Bár többféle alapanyag (például a szilícium, cink-szulfid vagy cink-szelenid) is megfelelő lehet a hőkamera optika számára, a legjobbnak a germánium bizonyult, nagy hőáteresztő képessége miatt. A germánium nagyon puha fém, könnyen karcolódik, ezért bevonatokkal, optikatakarókkal látják el a rendkívül fontos védelem érdekében. Ha kisebb felbontással (például 160×120) is megelégszünk a felvételek során, akkor amorf műanyaglencsével is használható a hőkamera.
Az egyes hőkamerák a különféle alkalmazási szükségletek szerint többféle fókusztávolságú lencsével (10 mm, 19 mm, 35 mm, 50 mm 100 mm és 140 mm) is készülnek, de tudni kell, hogy ezek fix lencsék, az optikák nem cserélhetőek. Mivel ezzel a gyártó tulajdonképpen előre meghatározza a hőkamera látószögét, így vásárlás előtt alapos átgondolást igényel, hogy melyik típust válasszuk. Mindemellett ez azt is jelenti, ha megsérül az objektív, azt nem lehet külön cserélni, meghibásodás esetén új hőkamera beszerzésével kell számolnunk. A hőkamera objektívjei speciális anyaguknak köszönhetően rendkívül drágák, áruk elérheti a kamera árának az 50%-át. A hőkamera optikájának nemcsak az ára, hanem a tömege is nagy. A germánium optika sűrűsége kétszer akkora, mint az üveglencséé, ezért a hőkamera – kézbe fogva – szokatlanul súlyos.
Fotó: Oktel Kft. Kattintson a nagyobb méretért!
A hőkamera kiviteli formái
A hőkamerák kiviteli formái jóval szűkebbek, mint a hagyományos kameráké, de megtaláljuk köztük a kézi, a box, a dome és a forgózsámolyra szerelt, két tengely körül elforduló Pan-Tilt eszközöket. Zoomolható hőkamerákkal – a digitális zoomolást kivéve – nem találkozunk, mert az egyébként is igen drága germánium objektívek árát irreális mértékben megnövelné.
IP hőkamera
Amint az a hagyományos kamerák esetében történt, a hőkamera gyártók is kezdenek áttérni az IP kivitelre. Érdemes megjegyezni, hogy a 2010 márciusában piacra dobott, első teljes felszereltségű IP hőkamera ugyanúgy az Axis cégnek a nevéhez fűződik, amely annak idején kifejlesztette az első hálózati kamerát is.
Az alábbiakban a hálózati hőkamerák főbb tulajdonságait ismertetjük. Az analóg kameráknál megismert jellemzőkön túl a továbbiakkal egészül ki egy általános IP hőkamera:
- Minimális a tárhely és sávszélesség igénye, ami a H.264 (esetleg az MJPEG) tömörítésnek köszönhető. Többnyire beépített SD/SDHC kártyával is rendelkezik.
- Nem feltétlenül szükséges külön tápkábel használata, mert több típus is működhet PoE-n keresztül. Alapesetben 24 VAC tápfeszültséget igényel.
- A rendszer kezeléséhez különféle jogosultságok megadására van mód.
- Intelligens videófunkciókkal, hang- és képtartalom elemzéssel rendelkezhet.
Színcsomagok alkalmazása a hőkameráknál
Véleményünk szerint a színcsomagok alkalmazása látványos lehet, de a gyakorlatban inkább hátráltatja, mint segítené a korrekt megfigyelést. A legjobb felismerést a hagyományos fekete-fehér képekhez hasonló hőképek biztosítják.
Intelligens videóelemzés az IP hőkameráknál
A hőkamerák, hasonlóan más intelligens kamerákhoz, IVA-funkciókkal (Intelligent Video Analysis, azaz Intelligens videóanalízis) is kiegészíthetők. Erről a videótartalom elemzésről és a különféle funkciókról az Intelligens videó menüpontunkban többet is megtudhat.
Vannak olyan intelligens funkciókkal rendelkező szoftverek, amelyeket kifejezetten hőkamerákra fejlesztettek ki. Ezek rendelkeznek észlelési funkciókkal: mozgásérzékelés és -követés, pásztázva figyelés, pályakövetés, bóklászás felismerés, kerítésfigyelés stb. A cél ez esetben a kezelőszemélyzet munkájának megkönnyítése, hiszen az intelligens funkciókkal kibővített hőkamera esetében semmilyen esemény nem kerülheti el az operátor figyelmét. A rendellenes esemény hangjelzést vált ki és azonnal megjelenik a megfigyelő monitoron. A képfolyam rögzítésre, majd tárolásra kerül, így később jól elemezhető.
Minden jog fenntartva. Copyright © Oktel Kft. 1998-2018