Hogyan működik a hőkamerás képalkotás

·   Az emberek a látható sugárzást fény formájában érzékelik. Ezenkívül létezik az ember számára láthatatlan sugárzás egy másik hullámhossz-tartományban.   ·   Minden vad teste energiát (hőt) bocsát ki fényforrások formájában. A hőkamerák az emberi szem számára láthatatlan infravörös sugárzást használják.   ·   A hőkamerás készülékek infravörös sugárzás érzékelővel rendelkeznek, amelyen keresztül a testek, de akár tárgyak hősugárzása is képpé alakul.   ·   Ez a generált kép a helyes kontúrokat mutatja, de nem a test/tárgy eredeti színeit.

 

·   A következő érvényes: Minél nagyobb a hőmérsékletkülönbség, és minél melegebb egy test, annál jobban érzékelhető és láthatóvá válik.   ·   A hőkameráknak egyáltalán nincs szükségük fényre a kép előállításához.   ·   Egyszerűen fogalmazva, egy hőkamerával csak azt a hőmérsékletet tudja megjeleníteni, amit egy normál digitális fényképezőgéppel képként is láthat.   ·   A hőkamerákkal nem lehet átlátni szilárd anyagokon vagy üvegfelületeken (mivel az infravörös sugárzást nem engedik át).

Hogyan működik az éjjellátó technológia

·   Az éjjellátó készülékek a maradékfény-erősítés elve szerint működnek.   ·   Ezen eszközök alapvető összetevői a következők: Elektronika, objektív, okulár és fotókatód.   ·   Az éjjellátó készülékek összegyűjtik a maradék fényt, pl. a város közvetlen közelségéből, a holdból és a csillagokból, vagy egy pluszban felszerelt infravörös világítótestből származó fényt.   ·   A fény fotonokból áll. Ez a fény belép a fotókatódcsőbe, ahol elektronokká alakul át.

 

·   A folyamat során az elektronok többszörösen megduplázódnak, és elektronikus és kémiai folyamatok révén felerősítik egymást.   ·   A felerősített elektronok a foszfor felületével ütköznek, és látható fénnyé alakulnak.   ·   A vadász ezt az átalakított, zöldre vagy fekete-fehérre színezett fényt az okuláron keresztül képként érzékeli.   ·   Az éjjellátó eszközök csak akkor működnek, ha van maradék fény. Teljes sötétségben (pl. újholdkor) ezek az eszközök mesterséges fényforrások támogatását igénylik.

A hőképalkotó- és éjjellátó technológia előnyei és hátrányai

 

Hőkép előnyök ·   A hőforrások gyors észlelése (vadak)   ·   Nappal és éjszaka egyaránt használható   ·   Működés további fényforrás nélkül az infravörös tartományban   ·   Az időjárási viszonyoktól nagymértékben független   ·   Nincs öregedés az üzemórák tekintetében   ·   Nagyobb nyugalom és csend a vadászterületen a hatékonyabb vadászat miatt (időmegtakarítás).   ·   A vadat nem „vakítja” az IR (a vadász teljesen észrevétlen marad).   ·   Alacsonyabb súly, nagyobb hatótávolság   ·   Nincs „csöves találgatás” – a detektor minősége látható   ·   Nincs zavaró tükröződés a sűrű növényzetben

Hőkép hátrányok ·   Nagyon magas energiafogyasztás (az akkumulátor átlagos élettartama 3-5 óra)   ·   A távolságokat nehéz megbecsülni, mivel a kétdimenziós képet kapunk   ·   Az agancsok/szarvak bírálása nem lehetséges   ·   Nincs „plug and play” az előtéteknél (ezeket be kell lőni)   ·   Nem lehet átlátni az autó ablakán   ·   A meleg környezeti hőmérséklet és a magas páratartalom csökkenti a hőkép részletgazdagságát.   ·   Fű és gallyak nem mindig érzékelhetők a vad előtt.

 

Éjjellátó előnyök ·   Nagyon alacsony energiafogyasztás (az akkumulátor átlagos élettartama kb. 50 óra)   ·   Valódi, részletes kép időbeli késleltetés nélkül   ·   A pontos részletek felismerése (mint nappal) zöld vagy fekete-fehér árnyalatokban.   ·   Az agancsok és a szarvak bírálhatók   ·   Nem szükséges belőni az előtéteket (mivel a vadász nem a kijelzőre néz, hanem közvetlenül a képcsövön/lencséken keresztül – kontroll lövés ajánlott).

Éjjellátó hátrányok ·   Nehéz megtalálni a vadat, mivel a teljes színpaletta nélkül látunk. Csak fekete-fehér (ONYX) vagy sárgás-zöld.   ·   Tervezett élettartam több 100 órától 1000 óráig   ·   Időjárásfüggő (köd, erős eső)   ·   Ha nincs maradék fény, akkor a fényt sem lehet átalakítani/erősíteni.   ·   „Képcső találgatás” – minden képcső más és más   ·   Csak éjszaka használható

ÖSSZEGZÉS:

·   Az egyiknek az előnye a másiknak a hátrányát jelentik. A hőképalkotó készülékek és az éjjellátó készülékek kiegészítik egymást.   ·   Az, hogy melyik eszköz melyik vadász számára a megfelelő, az adott céltól függ.

 

·   Ha megfigyelő eszközt keres, azaz, ha vadat szeretne kiszúrni, a hőkamerás készülék nagyon jó választás.   ·   Ha pontos célzáshoz keres eszközt, vagy tartozékként szeretné használni, akkor az éjjellátó készülék (maradékfény-erősítő) jó választás.

A hőforrások gyors felkutatásával és azonosításával a kézi hőkamerák különösen alkalmasak a vadak gyors felderítésére. Az éjjellátó készülékek felerősítik a rendelkezésre álló fényt, és így „valódi”, részletes képet adnak. Az éjjellátó készülékekkel a vad egyértelműen becélozható, és a vad előtt lévő akadályok (pl. ágak és gallyak) is felismerhetők. Ezért ez a technológia nagyon jól alkalmazható előtétként is.

 

Vadászati alkalmazások
Hőkamera és éjjellátó

Utánkeresés

• A hőkamerák nem helyettesítik a vérebeket.

 

• Hasznos eszköz a lövés helyének ellenőrzésére közvetlenül a lövés után, hogy megtaláljuk a még meleg vért.

 

• Nagy területeket, például réteket, mezőket, öreg erdőállományokat lehet nagyon rövid idő alatt átkutatni a lelőtt vad után.

 

• A sűrű vagy magas növényzetben a hőkamera gyorsan eléri a határait, mivel nem lehet „átlátni” az akadályokon.

 

Állomány mentés

• Amikor májusban közeleg az első kaszálás, sok őzgidát és fiatal nyulat fenyeget a kegyetlen kaszálási halál veszélye.

 

• Hőkamerával nagy területeket lehet nagyon rövid idő alatt hőforrások után kutatni.

 

• Egy kis rés a magas fűben elég ahhoz, hogy ez a technika megtalálja a vadat.

 

• Ha a vadat teljesen beborítja a növényzet, még a hőkamerának sincs esélye a fiatal állatok felkutatására.

 

• Az őzgidák megmentésének ideális módja, ha egy drónra hőkamerát szerelünk, hogy felülről a fűszálak közé nézhessünk.

 

Vadvilág megfigyelése

• A legtöbb vadfaj azért helyezi át tevékenységét az éjszakai órákra, mert nappal túl nagy az emberi zavarás.

 

• A hőkamerák használata után sok vadász meglepődik, hogy valójában mennyi vad van a vadászterületükön.

 

• A hőkamerák értékes információkkal szolgálnak az adott vadfajok elhelyezkedéséről, változásáról és konstellációjáról.

 

• Például a nyulakat a nyúlszámlálás során gyorsan fel lehet fedezni, és be lehet vonni a populációba.

 

Vadkárok megelőzése és az ASP (afrikai sertéspestis) elleni küzdelem

• A vaddisznóállomány növekedése hatalmas vadkárokat okoz a mezőgazdaságban (a kukorica fokozott termesztése a biogázüzemek számára).

 

• A havi teliholdfázisok már nem elegendőek ahhoz, hogy a vadászok a vaddisznóállományt úgy féken tartsák, hogy a vadkár elérje az elviselhető szintet.

 

• Az afrikai sertéspestis (ASP) terjedése miatt egyre jobban szabályozni kell a vaddisznóállományt, hogy járvány esetén jobban „kordában lehessen tartani” az állományt.

 

• A hőkamerás és az éjjellátó technológia jelentősen hozzájárul ehhez. A vadászok időszaktól függetlenül sokkal hatékonyabban vadászhatnak vaddisznóra. A vadat nagyon gyorsan meg lehet találni és helyesen be lehet célozni, ami hozzájárul a vadászokhoz méltó vadászathoz.

Jellemzők és vásárlási ajánlások hőkamerákhoz

A hőkamerák leírásához és osztályozásához meghatározó teljesítményjellemzők szükségesek. A paraméterek leválasztott összehasonlítása nem tesz kijelentést egy hőkamerának a teljesítményéről. Az alábbi áttekintéssel az egyes műszaki adatokról szeretnénk áttekintést adni a vadászati gyakorlatban való informatív értékük tekintetében. A bemutatott képek segítenek a magyarázott műszaki különbségek jobb megértésében. A magyarázatok rövidített és egyszerűsített elméleti alapelvek.

 

Érzékelő cellák (pixelek)

Vadkárok megelőzése és az ASP (afrikai sertéspestis) elleni küzdelem

 

A 640×480 pixel felbontású érzékelő vízszintesen 640, függőlegesen pedig 480 pixeles. Ez 307.200 pixeles, azaz 0,3 megapixeles detektorszámnak felel meg. Minél több a pixel, annál nagyobb a felbontás.

Durva ökölszabályként az Ön számára optimális készülék megtalálásához:

• Közelről 100 m-ig, alacsony részletességgel 160×120 képpont elegendő

 

• Közepes távolságok akár 600 m-ig, jó részletességű felismeréssel 320×240 pixeles felbontás ajánlott.

 

• Nagyobb távolságok, akár 1200 m-ig, nagyon jó részletfelismeréssel 640×480 pixeles felbontás ajánlott.

Érzékelőcellaméret (pixelosztás)

Az érzékelőcellák mérete mikrométer négyzetméterben (µm). A 320×240 pixeles felbontású detektorok általában 25 µm vagy 17 µm-esek. A 640×480 pixeles felbontású detektorok esetében a 12 µm a technika jelenlegi állása. Általában minél kisebb a lépésszám, annál élesebb és nagyobb a kép kontrasztja. A digitális nagyítás szempontjából a kisebb osztásszám előnyös, mivel a részletek növekvő nagyítással is jobban felismerhetők. A „minél kisebb a osztásköz, annál élesebb a kép…” kijelentés elvileg még mindig igaz, de: egy 12µm-es pixel kevesebb információt képes feldolgozni, mint egy 17µm-es. Amint a környezeti feltételek romlanak (páratartalom, pára/köd, eső), a 12µm-es érzékelők teljesítménye jelentősen csökken! A 17µm-es osztású érzékelők itt „kevésbé érzékenyek”. Ráadásul az eszközökben lévő szoftverek folyamatosan fejlődnek, így a 17µm-es érzékelők „képalkotási teljesítménye” is javul.

 

Érzékelő érzékenysége (mk)

A hőmérsékletérzékenység mérésére szolgáló mérőszámot írja le, amely az érzékelő teljesítményének értékelésére szolgáló legfontosabb mérőszám. A mértékegység a millikelvin (mk). Alapvetően minél kisebb ez a mutató, annál nagyobb a kép kontrasztja, és annál tisztábban és világosabban jelennek meg a legfinomabb hőmérsékleti különbségek. Ezeket az értékeket gyakran NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) néven is megadják.

 

Képismétlési frekvencia (Hz)

A képfrissítési sebesség, vagy röviden képkockasebesség azt jelzi, hogy a kép másodpercenként milyen gyakran kerül feldolgozásra és frissítésre. Alapvetően minél magasabb a Hz-szám, annál kevésbé hullámzik a kép mozgás közben. A legtöbb hőkameránál ez 9 Hz, 25 Hz vagy 50 Hz. A 25 Hz-es képkockasebesség abszolút minimum a vadászathoz, hogy mozgó megtekintés közben „sima” képet kapjunk. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy ha például egy 9 Hz-es hőkamerával 300 m távolságon keres, akkor a készüléket kb. 5-8 másodpercig kell mozdulatlanul tartani, hogy a hőforrás jól megjelenjen. A magasabb Hz-számú készülékekkel viszont ez 1-2 másodperc alatt vagy egyáltalán nem történik meg, késleltetés nélkül.

 

Objektív átmérő (f-szám) és látómező (FOV)

Az f-szám a fókusztávolság (a lencse távolsága az érzékelőtől) és az effektív belépő pupilla átmérőjének arányát jelzi. Minél kisebb az f-szám, annál nagyobb az objektív átmérője, annál több a beeső fény, annál nagyobb a kontraszt és annál élesebb a kép. A szükséges látómező (FOV) közvetlen kapcsolatban áll az objektív méretével. A hőkamerák látómezeje határozza meg, hogy mekkora a látható szög a készüléken keresztül nézve. A fényképezéshez hasonlóan a nagyobb látómező szélesebb képet biztosít, de a részletek nem jelennek meg olyan nagy méretben. A tartományt általában a vízszintes és függőleges látószöggel jelzik. A vadászati gyakorlatban a következő ökölszabály érvényes: A kisebb látómezővel rendelkező hőkamerák terepi területekre alkalmasak, ami kisebb látószöget, de nagyobb nagyítást biztosít a vadásznak egy kis szakaszról. Ez különösen fontos terepi területeken, amikor fontos, hogy a vadat nagy távolságból is meg lehessen figyelni. Ha egy erdőterület bérlője, ahol amúgy is csak korlátozott távolságra lát, akkor a nagyobb látómezőnek több értelme van. A vadat nagyobb területen észleli, még akkor is, ha valamivel kisebb méretben jelenik meg. A nagyobb látómező 50 m-es közelségben vagy vadászatnál is előnyös lehet, mert sokkal gyorsabban látja a környezetet.

 

Lencse érzékelőtípusok

Lényegében két detektorhordozó anyag között teszünk különbséget: ASi: Az amorf szilícium detektorhordozó anyagot jelenti. Nagy abszorpciós képességgel rendelkezik az elektromágneses hullámok optikai és közeli infravörös spektrális tartományában. Gazdaságosabban gyártható, de a VOx detektorokhoz képest a képminőség terén hátrányai vannak. VOx: Az érzékelő hordozóanyagát a vanádium-oxidot jelöli, és egy nagyon jó elektromos vezetőképességű kémiai vegyület. Az ASi detektorokhoz képest ez a technikailag jobb változat, mivel nincs beégés (közvetlen napfényben vagy forró hőforrásokban), kevésbé hajlamos a hiányzó pixelekre, nagyon alacsony zajviselkedés, ezáltal jobb képminőség, általában nagyobb hőmérsékletérzékenység, alacsonyabb energiafogyasztás, rövidebb pixelreakció.

 

Szín üzemmód

A modern vadkamerák különböző módon teszik lehetővé a meleg és hideg területek megjelenítését. Általában a következő megjelenítési módok közül lehet választani:

 

Black-Hot

A meleg területek fekete színnel, a hidegebb területek világosabb árnyalatokkal jelennek meg, egészen a fehérig. Ennek az üzemmódnak az az előnye, hogy a vadak kontúrjai intenzívebben jelennek meg. Ezért ez az üzemmód különösen alkalmas a vad részletes beazonosításához. Hátránya: A hideg területek sok világos fénye kápráztatja a vadász szemét.

 

White-Hot

Itt a meleg területek fehérrel, a hidegebb területek a szürkétől a feketéig terjedő árnyalatokkal jelennek meg. Ennek az üzemmódnak az az előnye, hogy a vadak nagyon gyorsan kiszúrhatók. Ráadásul a vadász szemét kevésbé kápráztatja el, mivel a képkivágás nagy része sötét színekben pompázik.

 

Red-Alert

A hőforrások piros színnel jelennek meg, ami a vadak különösen gyors felismerését is lehetővé teszi. A hőkamerák rendszerint többféle fokozatban is választhatók ezeken a vörös árnyalatokon belül – ez különösen meleg napokon érdekes, amikor a környezeti hőmérséklet és a vad teste közötti különbség nem olyan nagy.

 

Optikai és digitális nagyítás

Egyes jobb minőségű készülékek optikai nagyítással és digitális zoommal is rendelkeznek. Más hőkamerák csak digitális zoommal rendelkeznek. A digitális zoom hátránya, hogy csak a kijelzőn megjelenő képet nagyítja ki, és nem rögzíti az objektívre vonatkozó információkat. Ennek eredményeként a kép a digitális nagyítás után pixelesebbnek, azaz elmosódottabbnak tűnik. Az optikai nagyításnál ezzel szemben a képminőség nem szenved csorbát a nagyítás miatt. A digitális 4x-es nagyításnak ezért csak 640×480 pixeles felbontástól van értelme.

 

Hatótávolság:

A hőkamerák hatótávolsága nem mindig egyértelműen meghatározott. A hatótávolság egyértelmű meghatározásához a Johnson-kritériumokat használják. Eszerint a következő értékeket alkalmazzák a minimálisan szükséges felbontásra (a tárgy képpontjának lefedettsége), hogy a megfigyelő 50 százalékos valószínűséggel meg tudja különböztetni a tárgyat. Ennek megfelelően egy 180 cm magas és 50 cm széles személyt tekintünk referenciaobjektumnak.

 

Alapvetően három „távolságot” különböztetünk meg: Érzékelés: Az objektumot felismerik: 3 pixel Felismerés: Megkülönböztetés őz és vaddisznó között: 8 pixel Azonosítás: Megkülönböztetés a vademse és a vadkan között: 15 pixel
A következő képlet és a hőkamerák termékjellemzői alapján most már kiszámíthatók az egyes távolságok (optimális körülmények között).
Számítási példa: Nightlux JSA IR-425 hőkamera (25 mm-es objektív, 25 µm) Képlet: 1,8 : ((((Pitch x 100) : objektív lencse) : 1000) x Pixelek száma) x 100 Érzékelés: 880 m Felismerés: 330 m Azonosítás: 170 m

 

A hőkamerák távolsági teljesítményének meghatározásához a pixelosztás és a lencse mérete alapvető termékjellemzők. A legkisebb osztás a legjobb képélesség szempontjából döntő.

 

Jellemzők és vásárlási ajánlások Éjjellátók

Az éjjellátó technológiát generációkra osztják, amelyek részletesebben leírják a képcsövet és így a lényeges teljesítményjellemzőt. A képcső minden készülék szíve és lelke. Az egyes generációk közötti különbségek:

 

1. generáció: Fényfelerősítés kb. 1 000-szeres Ez a legelterjedtebb technológia a piacon. Ezek a készülékek már kis áron fényes és jó képet produkálnak. A kép szélső területe általában kissé elmosódott, ezt nevezik geometriai beállításnak. Jellemző ezekre a készülékekre, hogy bekapcsoláskor halk hangjelzés hallható, kikapcsoláskor normális, hogy a készülék még néhány percig világít.

2. generáció: Fényfelerősítés kb. 20 000-szeres Ezek a készülékek jó 500-1000 €-val kerülnek többe, mint az 1. generációs készülékek. A 2. generációs éjjellátó készülékekbe mikrocsatornás lemez (MKP) van beépítve. Az MKP több millió rövid, párhuzamos üvegcsőből áll, amelyek további elektronerősítőként működnek. Ennek eredményeképpen a 2. generációs éjjellátó készülékek sokkal fényesebb, kontrasztosabb és élesebb képet adnak, mint az 1. generációs készülékek, ami lehetővé teszi a vadász számára, hogy nagyobb távolságból is sokkal részletesebben megfigyelje a vadat.

 

3. generáció: Fényerősítés kb. 30 000-50 000-szeres. A 3. generációs éjjellátó készülékek a gallium-arzenid érzékeny vegyi anyaggal vannak dúsítva. Ennek eredményeként ezek a készülékek rendelkeznek a messze legfényesebb és legélesebb képpel. Ez a technológia az árban is tükröződik. Ezek a készülékek általában nem kaphatók 5000 €-nál olcsóbban.

 

Képcsövek különböző képmegjelenítéssel

Az ONYX és a BW képcsövek előnye, hogy a képet a megfigyelő „természetesebbnek” érzékeli. Ezenkívül a vörös-zöld látássérült emberek jobban érzékelik a fekete-fehér képmegjelenítést, mint a zöld vagy zöld-sárga képcsővel. Míg katonai tanulmányok azt mutatják, hogy a zöld cső előnyös a hosszabb megfigyelésnél. Hasonlóképpen, az emberi szem „természetes éjszakai látásfunkciója” sokkal gyorsabban tér vissza, mint az ONYX csövek esetében.

 

Hatótávolság és opcionális tartozékok

A megfigyelési tartomány és a kép élessége függhet a külső hatásoktól és a fényforrásoktól (maradék fény). A holdfényes éjszakák, a városi fények és a hó vagy homok fényes háttere növeli a megfigyelési és felismerési hatótávolságot. Rosszabb körülmények között, mint például újhold, kevés fényforrás (maradék fény), erdei vadászat, sötét háttér sötét talajon vagy sűrű sövényben, a felismerési és megfigyelési távolság csökken.

 

A külső tényezőktől való függetlenség érdekében lehetőség van „mesterséges fényforrás” – infravető – felszerelésére. Ezeket az infravörös hullámokat az éjjellátó készülék érzékeli. Például egy alacsony katódérzékenységű éjjellátó készülék is nagyon jól használható egy erős infravetővel együtt. Az IR-vető fénye az emberi szem számára nem látható, de az éjjellátó készülékek esetében növeli a fényerősséget a tökéletes megvilágítás, valamint a képminőség és a hatótávolság érdekében.

Az infravetők legfontosabb megkülönböztető jellemzője, hogy milyen hullámhosszon dolgoznak. Vannak különböző Infravetők 805 nm, 850 nm és 905 nm között. A 805 nm körüli hullámhosszúságtól kezdve a világítótest vadbiztosnak tekinthető, azaz a vad számára már nem érzékelhető. Az, hogy melyik Infravető a legmegfelelőbb az Ön számára, az alkalmazott képcsőtől (katódérzékenység) függ. Például egy 3. generációs készülékkel 905 nm-nél nagyobb Infravetőt használhat, és még mindig nagyon jó teljesítményt érhet el. Ugyanez a lézer nem lenne elegendő egy GEN 1+ készülékhez.

 

Előtétek és okulár megoldás

 

Hőkamerás képalkotás

 

A hőkamerás tartozékokkal az okuláron keresztül egy kijelzőre néz. Ezért ezeket a készülékeket általában be kell lőni vagy kalibrálni kell, azaz nincs plug and play. A tartozékot egy bilincsadapter segítségével kell a nappali optikához igazítani. A tartozék menübeállításaiban a céltávcsővel megegyezően a célkereszt középpontját kell beállítani. A bekapcsolás után a céltávcső házán és a szorítóadapteren egy jelet kell elhelyezni, hogy az előtét ismétlési pontossággal felszerelhető legyen. Bizonyos körülmények között a vad előtt lévő apró gallyak és ágak nem érzékelhetők, és a részletes azonosítás sem lehetséges, mivel csak a vad körvonalai érzékelhetők.

 

Éjjellátó technológia

 

Az éjjellátó előtéteket általában nem kell belőni, de a méltányosság kedvéért egy próbalövést el kell végezni.
Az előtétnek a következő előnyei vannak az okulárra helyezett készülékekkel szemben:
A felerősítendő maradék fény közvetlenül az előtétbe esik, és nem kell áthaladnia a nappali optikán és a különböző lencséken. Az előtétek sokkal világosabb képet adnak, mint az okulárra szerelt készülékek. Ezenkívül a nappali optika világítópontja az előtéteknél használható, az okulárra szerelt készülékeknél nem. Az okulár készülékek felszerelése kisebb pupillatávolsággal jár, és a távcsövön parallaxiskompenzációra is szükség van, mivel ellenkező esetben vagy a célkereszt, vagy a kép nem lesz fókuszban.