¿Cuál es el principio de las imágenes infrarrojas?
(1) La imagen térmica de un objeto fotografiado por infrarrojos es su imagen infrarroja
(2) La luz visible no puede sensibilizar la película infrarroja, solo la luz infrarroja puede sensibilizarla
(3) La película infrarroja registra los rayos infrarrojos emitidos por el objeto objetivo;
(4) Las cámaras normales también pueden utilizar película infrarroja para fotografía infrarroja.
De hecho, estas interpretaciones son erróneas. La causa fundamental del malentendido es que no se explica la diferencia entre las imágenes infrarrojas producidas por la fotografía infrarroja y las imágenes térmicas producidas por las cámaras termográficas, y la introducción de la película infrarroja no es lo suficientemente precisa. Profundicemos en estas dos cuestiones. Corríjanme si me equivoco.
1. El descubrimiento y clasificación de los rayos infrarrojos
En 1800, cuando el físico británico Herschel estudiaba la temperatura de la luz monocromática, descubrió que la temperatura utilizada para comparar se encontraba en el exterior. La temperatura del termómetro era más alta que la temperatura en la luz de color, por lo que dijo que descubrió una "línea caliente" invisible llamada rayo infrarrojo.
Los rayos infrarrojos se encuentran fuera del extremo rojo del espectro visible en el espectro electromagnético, entre la luz visible y las microondas, con una longitud de onda de 0,76 ~ 1000 micrones y no provocarán la visión humana. En aplicaciones prácticas, a menudo se divide en tres bandas: infrarrojo cercano, con un rango de longitud de onda de 0,76 ~ 1,5 micrones; infrarrojo medio, con un rango de longitud de onda de 1,5 ~ 5,6 micrones; infrarrojo lejano, con un rango de longitud de onda de 5,6 ~ 1000; μm. Sus mecanismos no son consistentes. Sabemos que las moléculas de los objetos con temperaturas superiores al cero absoluto realizan constantemente movimientos térmicos irregulares y producen radiación térmica, por lo que los objetos en la naturaleza pueden irradiar rayos infrarrojos de diferentes frecuencias, como las cámaras y las propias películas infrarrojas. A temperatura ambiente, los rayos infrarrojos irradiados por los objetos se encuentran en la región espectral del infrarrojo medio a lejano, lo que fácilmente puede causar * * * vibración de las moléculas del objeto y tener efectos térmicos obvios. Por eso también se le llama infrarrojo térmico. Cuando la temperatura de un objeto aumenta y los electrones de la capa exterior de los átomos saltan, se irradiarán rayos infrarrojos cercanos. Los objetos de alta temperatura, como el sol y las lámparas infrarrojas, contienen una gran cantidad de rayos infrarrojos cercanos. Con las diferentes propiedades físicas de los rayos infrarrojos en diferentes bandas, se pueden fabricar sensores remotos con diferentes funciones.
2. Principios y características de las imágenes infrarrojas en diferentes bandas
La detección remota por infrarrojos se refiere al registro de la radiación infrarroja, la reflexión y la información de dispersión de un objeto sin contacto directo con el objeto. ciencia y tecnología de análisis que revelan las características y cambios de los objetos. Los instrumentos que pueden obtener información de imágenes en la tecnología de detección remota por infrarrojos incluyen: cámaras que utilizan película infrarroja, cámaras digitales con funciones de fotografía por infrarrojos, cámaras termográficas, etc. Aunque ambos funcionan con rayos infrarrojos, los principios de obtención de imágenes y el significado físico de las imágenes son bastante diferentes. La fotografía infrarroja generalmente se refiere a la fotografía que utiliza película infrarroja y cámaras digitales; la primera pertenece a la fotografía óptica y la segunda a la fotografía fotoeléctrica.
1. Fotografía óptica
La película infrarroja es una película que puede detectar rayos infrarrojos, incluida la película infrarroja en blanco y negro y la película infrarroja en color. Su principio de imagen es similar al de una película ordinaria: cuando se expone, el haluro de plata sufre cambios químicos, registrando la información de las ondas electromagnéticas reflejadas por la escena en la película y obteniendo la imagen de la escena mediante tecnología de revelado y fijación. La película ordinaria registra luz visible con una longitud de onda de 0,4 ~ 0,76 micrones; la película infrarroja puede registrar luz visible y luz infrarroja cercana con una longitud de onda de 0,4 ~ 1,35 micrones debido a la adición de un sensibilizador infrarrojo. Para obtener una imagen infrarroja pura de la escena, es necesario instalar un filtro de infrarrojos delante de la lente para filtrar la luz visible y permitir que solo pase la luz del infrarrojo cercano. Entonces, ¿esta parte es el rayo infrarrojo cercano emitido por la escena? Obviamente, el cuerpo humano, los árboles y otros paisajes en la fotografía diaria no pueden alcanzar la temperatura que puede irradiar rayos infrarrojos cercanos, y su radiación térmica no puede hacer que la película forme una imagen lo suficientemente clara, por lo que el paisaje debe reflejar los rayos infrarrojos cercanos en radiación solar. Por lo tanto, el infrarrojo cercano también se denomina infrarrojo fotográfico.
La imagen formada por una película infrarroja es muy diferente a la imagen formada por una película ordinaria. El cuerpo humano y los pastizales tienen un fuerte reflejo infrarrojo, por lo que sus imágenes infrarrojas en blanco y negro son más blancas que los ríos y el cielo tienen reflejos débiles de los rayos infrarrojos, y sus imágenes infrarrojas en blanco y negro son más oscuras;
Debido a que el espectro fotosensible y el acoplador de la película infrarroja en color son diferentes de las películas en color ordinarias, los colores de las fotografías infrarrojas en color no reflejan el color verdadero de la escena, por lo que también se le llama película infrarroja de color falso. Por ejemplo, las plantas verdes sanas reflejan rayos infrarrojos cercanos y su imagen infrarroja es roja, mientras que la imagen infrarroja de un río claro es azul oscuro. Aunque tanto las plantas enfermas como las sanas son verdes a simple vista y no hay diferencia en las marcas de tinta antes y después de alterar el documento, las intensidades de reflexión de los rayos infrarrojos son diferentes y las imágenes infrarrojas formadas son obviamente diferentes. Por lo tanto, se utiliza a menudo en investigaciones criminales, investigaciones de tierras y recursos, protección ambiental y otros campos.
Los rayos infrarrojos tienen un fuerte poder de penetración y la película infrarroja se ve fácilmente afectada por la radiación térmica, lo que determina que existen mayores requisitos de funcionamiento cuando se dispara con película infrarroja. La película infrarroja tiene la mejor fotosensibilidad a los rayos infrarrojos cercanos con una longitud de onda de 0,76 ~ 0,9 μm. A medida que aumenta la longitud de onda perceptible, el efecto de la temperatura sobre el fotosensibilizador se vuelve cada vez más evidente y la estabilidad química del fotosensibilizador también disminuye. Por ejemplo, una película infrarroja con un límite superior de longitud de onda fotosensible de 1,1 μm se puede almacenar durante tres meses, pero cuando el límite superior de longitud de onda fotosensible alcanza 1,35 μm, sólo se puede almacenar durante ocho días. Por lo tanto, el almacenamiento y transporte requieren refrigeración, y la carga y descarga de la película debe realizarse en un cuarto oscuro o en una bolsa oscura especial a prueba de infrarrojos. Debido al largo tiempo de exposición de la película infrarroja, no existe una sensibilidad estándar al salir de fábrica. Es necesario ajustar manualmente la sensibilidad según la experiencia. La luz infrarroja emitida por el contador de infrarrojos de una cámara automática puede quedar expuesta. Lo mejor es utilizar una cámara manual con cuerpo metálico. Preste atención al enfoque al tomar fotografías infrarrojas. Algunas lentes de objetivo de cámara tienen un índice de enfoque infrarrojo, marcado "R"; si no existe tal marca, primero enfoque la luz visible y luego mueva la lente hacia adelante aproximadamente 1/250 de la distancia focal de la luz visible.
2. Fotoelectrofotografía
Algunas sustancias en la naturaleza cambiarán sus propiedades electroquímicas después de ser irradiadas. Por ejemplo, cuando la temperatura aumenta, la resistencia disminuye y se genera voltaje. Utilizando sus propiedades físicas, se pueden convertir en detectores fotoeléctricos, y la energía radiante recogida por el sistema óptico del instrumento de detección remota se convierte en fotoelectricidad a través del detector. Según los diferentes mecanismos de interacción entre las ondas electromagnéticas y los detectores, se pueden dividir en detectores de fotones y detectores piroeléctricos.
Los detectores de fotones utilizan el efecto fotoeléctrico de materiales fotosensibles para convertir señales de ondas electromagnéticas de una determinada longitud de onda en salida de señales eléctricas. Por ejemplo, el acoplador fotoeléctrico (CCD) de algunas cámaras digitales con función de fotografía infrarroja puede responder al espectro de 0,4 ~ 1,1 micrones, y también se deben instalar filtros de infrarrojos durante la fotografía infrarroja. Lo que el CCD detecta es el rayo infrarrojo cercano emitido por el reflejo de la escena o la propia lámpara de infrarrojos de la cámara.
El detector piroeléctrico funciona utilizando el efecto térmico de la radiación objetivo sobre las características eléctricas del termistor. Por ejemplo, el dispositivo de imagen térmica infrarroja recibe pasivamente la radiación térmica del objetivo, a través de la cual el sistema de imagen óptica enfoca el elemento de detección para la conversión fotoeléctrica, amplifica la señal, la digitaliza y muestra el campo de temperatura del objetivo en colores falsos. en la pantalla después de haber sido procesadas con tecnología de imagen multimedia - Imágenes térmicas infrarrojas (mapas de calor, imágenes térmicas). El tono de color de una imagen térmica depende de la temperatura de la superficie y la emisividad del objeto. Refleja la distribución de energía de la radiación infrarroja del objetivo, pero no puede representar la forma real del objetivo. Por ejemplo, después de que el avión despegue, se puede obtener una imagen térmica del avión en su posición de estacionamiento original. La banda de trabajo del detector suele ser de 3 ~ 5 micrones y de 8 ~ 14 μm. Para obtener suficiente sensibilidad, es necesario enfriar el detector. El detector piroeléctrico de segunda generación está equipado con un dispositivo de imágenes térmicas infrarrojas con función de medición de temperatura, también conocido como cámara termográfica, y se usa ampliamente en los campos médico, de extinción de incendios, de detección remota de aviación, militar y otros.
En resumen, la imagen infrarroja formada por la fotografía infrarroja utiliza el infrarrojo cercano reflejado por la escena, que refleja la forma geométrica de la escena, el mapa de calor del cuerpo humano producido por la cámara termográfica utiliza el; Calor del propio cuerpo humano. Imagen derivada de la radiación que muestra la distribución de la temperatura de la superficie del cuerpo humano. Son dos conceptos diferentes. El material fotosensible de la película infrarroja es el haluro de plata y la luz visible también puede volverla fotosensible. (