0,0
рейтинг
2 мая 2014 в 21:22

Разработка → Пятьдесят оттенков инфракрасного

Не знаю как вам, а мне всегда было интересно: как выглядел бы мир, если бы цветовые каналы RGB в глазу человека были чувствительны к другому диапазону длин волн? Порывшись по сусекам, я обнаружил инфракрасные фонарики (850 и 940нм), комплект ИК фильтров (680-1050нм), черно-белую цифровую камеру (без фильтров вообще), 3 объектива (4мм, 6мм и 50мм) расчитанные на фотография в ИК свете. Что-ж, попробуем посмотреть.

На тему ИК фотографии с удалением ИК фильтра на хабре уже писали — на этот раз у нас будет больше возможностей. Также фотографии с другими длинами волн в каналах RGB (чаще всего с захватом ИК области) — можно увидеть в постах с Марса и о космосе в целом.


Это фонарики с ИК диодами: 2 левых на 850нм, правый — на 940нм. Глаз видит слабое свечение на 840нм, правый — только в полной темноте. Для ИК камеры они ослепительны. Глаз похоже сохраняет микроскопическую чувствительность к ближнему ИК + излучение светодиода идет с меньшей интенсивностью и на более коротких (=более видимых) длинах волн. Естественно, с мощными ИК светодиодами нужно быть аккуратным — при везении можно незаметно получить ожег сетчатки (как и от ИК лазеров) — спасает лишь то, что глаз не может излучение в точку сфокусировать.

Черно-белая 5-и мегапиксельная noname USB камера — на сенсоре Aptina Mt9p031. Долго тряс китайцев на тему черно-белых камер — и один продавец наконец нашел то, что мне было нужно. В камере нет никаких фильтров вообще — можно видеть от 350нм до ~1050нм.


Объективы: этот на 4мм, еще есть на 6 и 50мм. На 4 и 6мм — рассчитанные на работу в ИК диапазоне — без этого для ИК диапазона без перефокусировки снимки получались бы не в фокусе (пример будет ниже, с обычным фотоаппаратом и ИК излучением 940нм). Оказалось, байонет C (и CS с отличающимся на 5мм рабочим отрезком) — достался нам еще от 16мм кинокамер начала века. Объективы до сих пор активно производятся — но уже для систем видеонаблюдения, в том числе и известными компаниями вроде Tamron (объектив на 4мм как раз от них: 13FM04IR).


Фильтры: нашел опять у китайцев комплект ИК фильтров от 680 до 1050нм. Однако тест на пропускание ИК излучения дал неожиданные результаты — это похоже не полосовые фильтры (как я себе это представлял), а похоже разная «плотность» окраски — что изменяет минимальную длину волны пропускаемого света. Фильтры после 850нм оказались очень плотными, и требуют длинных выдержек. IR-Cut фильтр — наоборот, пропускает только видимый свет, понадобится нам при съемке денег.

Фильтры в видимом свете:


Фильтры в ИК: красный и зеленый каналы — в свете 940нм фонарика, синий — 850нм. IR-Cut фильтр — отражает ИК излучение, потому у него такой веселенький цвет.


Приступим к съемке

Панорама днем в ИК: красный канал — с фильтром на 1050нм, зеленый — 850нм, синий — 760нм. Видим, что деревья особенно хорошо отражают именно самый ближний ИК. Цветные облака и цветные пятна на земле — получились из-за движения облаков между кадрами. Отдельные кадры совмещались (если мог быть случайный сдвиг камеры) и сшивались в 1 цветную картинку в CCDStack2 — программа для обработки астрономических фотографий, где цветные снимки часто делают из нескольких кадров с различными фильтрами.




Панорама ночью: видно отличие по цвету разных источников света: «энергоэффективные» — синие, видны только в самом ближнем ИК. Лампы накаливания — белые, светят во всем диапазоне.




Книжная полка: практически все обычные объекты практически бесцветны в ИК. Либо черные, либо белые. Лишь некоторые краски имеют выраженный «синий» (коротковолновый ИК — 760нм) оттенок. ЖК экран игры «Ну погоди!» — в ИК диапазоне ничего не показывает (хотя работает на отражение).




Сотовый телефон с AMOLED экраном: совершенно ничего не видно на нем в ИК, равно как и синего индикаторного светодиода на подставке. На заднем фоне — на ЖК экране также ничего не видно. Синяя краска на билете метро прозрачна в ИК — и видна антенна для RFID чипа внутри билета.




На 400 градусах паяльник и фен — довольно ярко светятся:


Звезды

Известно, что небо голубое из-за Рэлеевского рассеяния — соответственно в ИК диапазоне оно имеет намного мЕньшую яркость. Возможно ли увидеть звезды вечером или даже днем на фоне неба?

Фотография первой звезды вечером обычным фотоаппаратом:


ИК камерой без фильтра:


ИК камерой с ИК фильтром: похоже соотношение сигнал/шум по меньшей мере на порядок лучше, при статистической обработке сотен и тысяч кадров найти звезды днем может быть возможно. Съемка в ИК может быть спасением для «городской астрономии» — паразитная засветка неба городом также намного меньше.


Еще один пример первой звезды на фоне города:


Деньги

Первое, что приходит на ум для проверки подлинности денег — это УФ излучение. Однако купюры имеют массу спец.элементов, проявляющихся в ИК диапазоне, в том числе и видимых глазом. Об этом на хабре уже кратко писали — теперь посмотрим сами:

1000 рублей с фильтрами 760, 850 и 1050нм: лишь отдельные элементы напечатаны краской, поглощающей ИК излучение:


5000 рублей:


5000 рублей без фильтров, но с освещением разными длинами волн:
красный = 940нм, зеленый — 850нм, синий — 625нм (=красный свет):


Однако инфракрасные хитрости денег на этом не заканчиваются. На купюрах есть антистоксовские метки — при освещении ИК светом 940нм они светятся в видимом диапазоне. Фотография обычным фотоаппаратом — как видим, ИК свет немного проходит через встроенный IR-Cut фильтр — но т.к. объектив не оптимизирован под ИК — изображение в фокус не попадает. Инфракрасный свет выглядит светло-сиреневым потому, что RGB фильтры Байера — прозрачны для ИК.


Теперь, если добавить IR-Cut фильтр — мы увидим только светящиеся антистоксовские метки. Элемент выше «5000» — светится ярче всего, его видно даже при не ярком комнатном освещении и подсветке 4Вт 940нм диодом/фонариком. В этом элементе также красный люминофор — светится несколько секунд после облучения белым светом (или ИК->зеленого от антистоксовского люминофора этой же метки).

Элемент чуть правее «5000» — люминофор, светящийся зеленым некоторое время после облучения белым светом (он ИК излучения не требует).


Резюме

Деньги в ИК диапазоне оказались крайне хитрыми, и проверять их в полевых условиях можно не только УФ, но и ИК 940нм фонариком. Результаты съемки неба в ИК — рождают надежду на любительскую астрофотографию без выезда далеко за пределы города.
Михаил Сваричевский @BarsMonster
карма
965,7
рейтинг 0,0
Пользователь
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое Разработка

Комментарии (43)

  • +3
    А что-нибудь интересное с жидкостями не пробовали найти?
    • 0
      Все что под руку попалось — на фотографии со шкафом поставил на полочку, но ничего особенного там похоже нет…
      • +2
        Например, Швепс светится под УФ-излучением из-за содержания хинина, а какие жидкости могут «поддерживать» ИК?
      • +2
        Жаль. На википедии написано, что прямо вода теряет свою прозрачность в районе тех частот, на которых вы смотрели.
        • +2
          Да, в этом районе — но не хватает совсем чуть-чуть. Нужно 1.3-1.5мкм, а у кремниевых детекторов на 1.1мкм чувствительность равна 0, кремний сам становится прозрачным. Хотя эту кривую прозрачности/чувствительности можно немного подвинуть температурой… Есть куда экспериментировать :-)
    • 0
      Красное вино будет прозрачным, даже в зеленой бутылке, и еще некоторые красные тряпки прозрачнее становятся если в ИК снимать
      • 0
        В рюмке — да, а вот в бутылке — не очень:

        P6172083.jpg

        Красные тряпки становятся белыми. Но прозрачными их сделать пока не удалось…
        • 0
          Не нашел фоток с тех экспериментов когда мы вино в бутылке смотрели, но вот немного фоток с другими штуками — vk.com/megasamodel?w=wall-24764675_2723 кола тоже прозрачная.
  • +7
    Ой, palm M500/505.
    • +1
      Это на самом деле 515-й, с цветным экраном, 500-й в стопочке слева :-)
      Мой первый палм был именно 500-й, но он скончался (сенсорный экран начал барахлить) — теперь за него его брат-близнец :-)
      • 0
        505 тоже с цветным экраном. Чем вообще отличаются 505 и 515? Вики говорит, что объемом памяти.
        • +1
          515 вышел в продажу с 4.1, в то время как на 505 была пальм ос 4.0 (хотя был доступен апгрейд), также у 515 было больше настроек подсветки экрана (не знаю, менялось ли это для 505 с апдейтом).
          В свое время любовался на эти машинки, но довольствовался «молодежным» и более доступным m130.
          • 0
            Ещё у m515 было в 2 раза больше RAM (16 МБ против 8).
      • +2
        Замечательная коллекция palm-ов у вас :)
  • 0
    Месяц назад снимал ИК-фильтр с матрицы одной веб камеры — прикольно вышло, нужно будет попробовать поснимать ночью…
  • +3
    Странно. У меня в подобном эксперименте деревья получились зелёными:







    Вероятно, дело в том, что в качестве «синего» канала я брал фильтр, который пропускает 670-750 нм («зелёный» — 780-860, «красный» — от 1000 и выше).
    • +1
      А где вы фильтры такие брали? И какова цена вопроса?
      • +4
        maxmax.com/BP_Color_Series.htm
        Недёшево — по $145 за фильтр. В действительности, «красный» не нужен, вместо него можно использовать обычный микронный фильтр. Обойдётся вдвое дешевле, а света пропускает заметно больше.
    • +1
      О, а можете второе фото в оригинальном разрешении выложить?
    • 0
      Del
  • +4
    Круто… Всем выйти из Сумрака!
  • 0
    Спасибо, может быть еще есть много интересных фильтров, не поведаете? Даже захотелось купить зеркалку, только я никогда до этого поста ими не интересовался. А с lytro получится такое?
    • 0
      С обычными камерами интересных фильтров кроме ИК особо и нет (может фильтр, пропускающий только УФ?)…
      С Lytro — думаю должно получится как с обычной камерой, на 2-3 порядка меньше чувствительность — но работает.
      • +2
        Фильтр, пропускающий УФ, не даёт почти ничего. К нему нужен, по меньшей мере, кварцевый объектив (который бы тоже пропускал УФ), а где такие сейчас найдешь? Ну, и от матрицы, наверное, многое зависит. Как-то мне удалось получить одуванчики с тёмной серединкой, но в последних опытах матрица предпочла использовать остатки видимого цвета, прошедшего сквозь фильтры.
        • 0
          Да, с пропусканием УФ это проблема. Но по крайней мере в диапазоне 350-400нм может что-то и пройти — возможно, придется подобрать объектив.
      • +2
        Зря вы так)))
        Вот, например:
        photo-element.ru/book/filters/contrast/contrast.html

        Ну и заодно об ИК-съёмке:
        photo-element.ru/book/filters/ir/ir.html

        P.S. Этот ресурс единственная систематизированная информация о светофильтрах в рунете.
  • +2
    В одной из серий научно-популярного сериала «Космос: пространство и время» было продемонстрировано, как видели бы мы звёздное небо, умей наш глаз воспринимать различные виды излучений, в том числе и инфракрасное. Но там просто применили пару фильтров к видеоряду, а фото в статье всё-таки ближе к реальности.
  • 0
    коллега, не поделитесь списком продавцов и названий товаров — может линки на продукты.

    интересно если свести видео со всех диапазонов на предмет всевидящего ока — как оно в итоге выйдет
    • +1
      По камере ссылку добавил — ru.aliexpress.com/item/Brand-New-Amoyca-5-MP-Mono-Version-C-mount-Industry-Camera-USB2/1412115493.html?isOrig=true#extend

      По фильтрам и объективам — посмотрел, по моим ссылкам продавцы цены по-задирали вдвое, нужно заново искать на aliexpress.com

      Также, как я писал — из этих фильтров действительно полезен пожалуй только 760нм (хорошо режет видимый свет, но еще не режет ИК), гораздо интереснее могут быть полосовые фильтры, упомянутые выше в комментах.
  • +1
    Никогда не приходила в голову мысль поснимать ночью в ИК. Спасибо!
  • 0
    Проверьте на ИК излучении кока-колу и синтетические ткани, вроде должно интересно получиться
  • 0
    А днем ИК-фонарик на каком расстоянии хорошо видно этой камерой? (И ночью тоже интересно)
  • +4
    Хищник одобряет этот пост.
    • +2
      Хищник не обладает добротой, поэтому глядя на эти фото он просто спокоен (то есть они у него не вызывают ярости как всё остальное) :)
  • 0
    Круто))) Очень круто)))))
  • +2
    Прикольная статья, надо может тоже поиграться фильтрами!

    Кстати, где голубые фонари под ночным Москва Сити. Окно — спору нет, энергосберегающие лампочки, а вот фонари — натриевые газоразрядные лампы низкого давления, спектр которых представлен ниже (сорри, лучше не нашлось, чтобы с ИК):

    image

    В них используется в том числе и ртуть (пруф), которая обеспечивает дополнительные полосы и даёт этот «голубоватый» оттенок при использовании фильтров.
  • +4
    Флаги РФ и герба Москвы


    Высотка
    • +1
      Прямо тлен какой-то.
  • +1
    Долго искал глаз Саурона на фотках Сити
    image

  • +6
    А где фотографии девушек в одежде из синтетики?
    • +2
      А зачем вам эти белые мумии? Одежда всё равно непрозрачная, она всего лишь белая. Тем более, они шевелятся, три снимка совместить не получится.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.