Как сделать тепловизор своими руками: советы от профи


Возможно ли сделать тепловизор своими руками?

Такая необходимость становиться новыми Кулибинами в нашей стране связана с весьма высокой стоимостью этих профессиональных устройств. В случае же сборки по принципу «сделай сам» цена самодельного тепловизора падает даже не в разы, а на порядки. Несмотря на довольно сложный принцип работы, сборка аппарата в домашних условиях возможна, а абсолютное большинство необходимых датчиков (например, популярный MLX90614ESF) можно легко купить на интернет-площадках типа e-bay. По существу, главной сложностью является оптика, требуемая для чёткого конфигурирования изображения на приёмном мониторе. Причём оптика специализированная, использующая в составе редкоземельные элементы (чаще всего германий) – и вот её без уникальных технических навыков и глубоких знаний физики изготовить в квартире малореально.

Действие тепловизора на охоте

Однако, простое решение для этого есть – и состоит оно в использовании готовых оптических систем из любого устройства, в котором они присутствуют (цифровых фотоаппаратов, web и обычных видеокамер и т.д.).

Тепловизор своими руками из фотоаппарата

Одним из вариантов является самостоятельное изготовление тепловизора на базе фотоаппарата, в состав которого входит матрица со структурой, как и у настоящего прибора.

Изначально каждый фотоаппарат настраивается таким образом, чтобы человек получал изображения в натуральном виде. С этой целью устанавливается специальный фильтр, отражающий или поглощающий инфракрасные лучи. В результате, кривая чувствительности матрицы становится идентичной кривой человеческого глаза. Для того чтобы фотоаппарат стал выполнять функции тепловизора, из него нужно удалить фильтр инфракрасного излучения. Иногда вместо него устанавливается фильтр видимого спектра, не имеющий большого значения и не влияющий на качество изображения. Таким же образом можно изготовить тепловизор для охоты своими руками.

Готовый тепловизор может применяться в домашних условиях. С его помощью легко обнаружить места проникновения в помещение холодного воздуха, ликвидировать сквозняки и утечку тепла.

Необходимость на охоте

Тепловизор – прибор многофункциональный, но, помимо использования в качестве стационарного оборудования (для контроля различных промышленных техпроцессов), наиболее полезна его портативная и переносная версия. В полной мере относится сказанное и к применению прибора на охоте – причём желательным является конструкция аппарата в виде ударопрочного и лёгкого моноблока, обеспечивающая высокую дальность различимой видимости (на профессиональных моделях составляющая 1,5 км и имеющая уровень защиты свыше IP54). Если аппарат будет собран на цифровой, а не аналоговой оптике (с трудом позволяющей отличить горячий костёр от холодного снега на расстоянии уже 100 метров), охотник получит возможность найти зверя или птицу в самых неблагоприятных для обычного человеческого зрения условиях. К таковым можно отнести и тёмное время суток, и густой туман, и дождь, и даже заросли, маскирующие животных, застывших и не двигающихся с места.

Готовый тепловизор

Для тепловизора же излучение тела теплокровных млекопитающих или птиц на мониторе будет выглядеть ярким пятном, что просто не позволит добыче остаться незамеченной.

Инфракрасный фильтр своими руками из CD диска на мыльницу

Категории: ФототехникаСтили в фотографииСвоими рукамиРедактированиеТеория

Думаю, что такое инфракрасная фотография, знает не каждый, а зря, это довольно-таки интересная штука. Можно сделать инфракрасный фильтр из фотопленки, но в этой статье речь пойдёт о том, как из CD диска сделать ИК фильтр. Сам CD диск должен быть темно-красного цвета, такие диски продают во многих магазинах. Что нам нужно в первую очередь — взять крышку от любой пластиковой бутылки, в моём случае это минералка, и вырезать отверстие как можно большего диаметра. Крышка от пластиковой бутылки хорошо подошла в качестве насадки на объектив.

Фотография №1

Инфракрасный фильтр своими руками из диска на мыльницу

Фотография №2

Инфракрасный фильтр своими руками из диска на мыльницу

Фотография №3

Инфракрасный фильтр своими руками из диска на мыльницу

Фотография №4

Инфракрасный фильтр своими руками из диска на мыльницу

Фотография №5

Инфракрасный фильтр своими руками из диска на мыльницу

Фотография №6

Инфракрасный фильтр своими руками из диска на мыльницу

Другие темы:

  • Советы начинающему фотографу
  • Что такое инфракрасная фотография?
  • Объективы с творческой начинкой
  • Фотография в стиле Pin-up
  • Ручная и автоматическая фокусировка
  • Рассеиватель (отражатель) для встроенной вспышки
  • Fashion
  • Что лучше — Canon EOS 1000D Kit или Nikon D3000 Kit?
  • Софт–фокусный объектив
  • Выдержка фотоаппарата
  • Canon 24-70 F2.8 II vs. TAMRON AF SP 24-70 mm f/2.8 Di VC USD
  • Фокусное расстояние объектива
  • Про боке и её имитацию в Adobe Photoshop

Показать html-код для вставки в блог

Принцип работы

Принцип действия тепловизоров основан на законе физики, согласно которому любое нагретое тело излучает в пространство тем более интенсивное инфракрасное излучение (ИК), чем горячее температура предмета – в том числе и тело теплокровного животного. Такое излучение улавливается нашим прибором и преобразуется в картинку на мониторе, удобную для человеческого восприятия. Разница в температуре ИК-излучения передаётся различными цветами, привычными для нас по традиционному, видимому излучению. От тёмно-фиолетового и синего для наиболее холодных тел – до оранжевого и ярко-красного горячих.

Схема тепловизора

Осуществляется этот процесс приёма-передачи изображения в 3 этапа:

  • улавливание ИК-оптикой теплового излучения;
  • цифровое распределение его по величинам температур;
  • построение термографической картинки – имитации так называемой тепловой карты объекта (чем-то схожей с привычным показом температур на картах метеорологических прогнозов погоды).

Стоит отметить, что для человеческой скорости реакции все эти действия осуществляются по существу мгновенно.

Конечно, собранный самостоятельно тепловизор качества картинки и эффективной дальности профессионального аппарата не даст. Но для охотника, желающего засечь хотя бы просто бесформенное тепловое пятно затаившегося зверя, в устройстве высокой чёткости стоимостью в 5, 10, а иногда и в 20 тысяч долларов, в сущности, нет необходимости.

Как действует тепловизор – изображение

Мы готовы предложить вам три практических варианта сборки любительского тепловизора – а какой из них выбрать, решать остаётся самому охотнику.

Принцип работы тепловизора на примере автомобиля

ИК близко

Матрицы цифровых фотоаппаратов и видеокамер воспринимают гораздо более широкий диапазон световых волн, чем человеческий глаз. На них влияют как ультрафиолетовые, так и инфракрасные лучи. Более того, чувствительность широко используемых матриц на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС, CCD) в ИК-диапазоне настолько высока, что производители техники — чтобы не искажалось изображение — вынуждены вводить в оптические тракты своих камер специальные фильтры.

Эту особенность ПЗС-матриц первой в бытовой электронике использовала в конце прошлого века компания Sony, которая ввела в своих видеокамерах режим ночной съёмки NightShot. Инженеры компании придумали рычажок, отводящий в сторону стёклышко внутри объектива. Летом 1998 г. в западной прессе появились «сенсационные» статьи о том, что режим NightShot позволяет владельцу камеры видеть сквозь одежду. Разгорелся скандал, который только подогрел интерес публики к режиму ночной съёмки. Неудивительно, что за Sony вскоре подобные режимы внедрили другие производители видеокамер — Panasonic и JVC.

Сегодня у многих компьютерных пользователей со стажем на антресолях и в шкафах валяются бывшие популярными в начале прошлого десятилетия внешние web-камеры, подключаемые к компьютеру через USB-порт. Такую камеру несложно переделать в инфракрасную, если заменить встроенный в неё ИК-фильтр на фильтр видимого света. В качестве последнего проще всего использовать чёрные фрагменты проявленной фотоплёнки.

Учтите, что получившаяся ИК-самоделка не заменит промышленного тепловизора, который применяют для обследования загородных домов на предмет утечек тепла (см. «Энерговектор» № 6/2013, с. 11). Она будет работать в диапазоне ближних ИК-волн (длиной 0,75-1,4 мкм), используемом в приборах ночного видения и не позволяющем увидеть разницу температур предметов по их собственному тепловому излучению. Например, стакан с холодной водой на её экране будет выглядеть так же, как стакан с кипятком. Самодельная ИК-камера будет работать в отражённом свете, а собственное ИК-излучение зафиксирует только от очень сильно нагретых субстанций — таких, как пламя свечи, нить лампы накаливания или плазма в колбе газоразрядной лампы.

Старые web-камеры обычно имеют простейший объектив с ручной фокусировкой. Для его настройки на резкость нужно крутить ободок вокруг «глазка» камеры (вместе с ним вращается весь объектив, двигаясь с помощью геликоида). ИК-фильтр, представляющий собой красноватое квадратное стёклышко толщиной около миллиметра, чаще всего бывает закреплён в объективе позади всех линз, но может оказаться и между ними. Мы рекомендуем, удалив это стёклышко, заменить его на пару кусочков чёрной фотоплёнки, аккуратно вырезанных ножницами. Если вы планируете продолжать использовать web-камеру по её основному назначению, тогда вам лучше приклеить фотоплёнку к камере скотчем извне, чтобы в любой момент её можно было снять. Будьте внимательны и аккуратны: пластмассовые линзы web-камеры легко поцарапать.

В принципе, можно переделать на ближний ИК-диапазон и цифровую фотокамеру, получив намного более качественный прибор для ночного видения, но при этом неизбежно возникнут две проблемы. Во-первых, фотокамеру будет гораздо сложнее разобрать и потом правильно собрать, чем Web-камеру. Во-вторых, после извлечения ИК-фильтра у фотоаппарата изменится рабочий отрезок, в результате чего он перестанет фокусироваться на бесконечность. Впрочем, для тех, кто на моделях со сменной оптикой применяет старые советские объективы «Гелиос» и «Юпитер», последнее не представит большой проблемы, поскольку у таких объективов рабочие отрезки можно подстраивать с помощью юстировочных колец.

Для переделки web-камеры, кроме неё самой, вам потребуются: отвёртка, ножницы, скотч, пинцет и чёрный кусочек проявленной фотоплёнки. Не помешают и средства для чистки объективов. Использовать самоделку удобнее с ноутбуком, чем с настольным компьютером.

Учтите, что найденная где-нибудь на антресолях старая web-камера может оказаться не совместимой с современными операционными системами Windows 7, 8 и 10. Поэтому мы советуем сначала подключить её к компьютеру и настроить, а лишь затем — переделывать.

Далее следуйте инструкциям на фотографиях. Желаем удачи!

Источник: Энерговектор

Тепловизор из фотоаппарата

Этот метод создания тепловизора наиболее прост и недорог – поскольку требует минимального вмешательства в конструкцию цифровика и таких же невысоких затрат. Основан он на том простом физическом факте, что цифровые аппараты на входе фиксируют ИК-излучение так же, как и обычное. Но, поскольку в обычных условиях тепловая часть спектра фотографу не нужна, перед приёмной матрицей производителями устанавливается специальный фильтр, отражающий ИК-лучи (так называемый «hot mirror», или тепловое зеркало).

Изготовление самодельного тепловизора из фотоаппарата

Таким образом, превращение цифровика в тепловизор по существу будет заключаться лишь в замене одного снятого фильтра (инфракрасного) на другой (для обычного света). Причём на практике даже 2-е действие, в принципе, можно не осуществлять.

Схема обработки изображения фотоаппаратом

Принцип работы тепловизора

Благодаря способности к идентификации тепловых волн, тепловизоры стали популярны во многих областях жизни и деятельности людей. Все неодушевленные предметы, наряду с живыми существами, производят излучение электромагнитных волн в достаточно широком диапазоне частот, в том числе и в инфракрасном спектре. Инфракрасное излучение часто называется тепловым. Степень его интенсивности находится в зависимости от температуры объекта и практически не изменяется при разной степени освещения.

Данное свойство положено в основу работы тепловизора, не только фиксирующего тепловое излучение, выделяемое объектами, но и преобразующего в форму, доступную для визуального восприятия. С этой целью в приборе устанавливается специальный объектив с оптикой из германия. Данный материал применяется для изготовления линз, беспрепятственно пропускающих тепловое излучение. Обычное стекло нельзя использовать, потому что оно задерживает инфракрасные лучи.

Проходя через систему линз, инфракрасные волны задерживаются на специальной матрице. Она выполнена в виде микросхемы, состоящей из светочувствительных диодов, способных изменять сопротивление в зависимости от интенсивности воздействия на них инфракрасных лучей. Современные технологии позволяют создать матрицу компактной, с низкой энергоемкостью. Для улучшения качества изображения предусмотрено ее охлаждение с помощью программных и аппаратных средств.

Токовые посылки, прошедшие через матрицу, считываются процессором и преобразуются в видеосигнал, который выводится на внешний монитор или дисплей тепловизора. Разница температур объекта и окружающей среды дают вполне четкий контур изображения. Каждая волна в зависимости от температуры, отображается с помощью разных цветов. Для более удобного пользования прибором в некоторых моделях поверх кадра выводится шкала, отображающая соответствие разных точек изображения, значениям абсолютной температуры объекта. Дополнительно могут отображаться минимальные и максимальные значения температур.

Современные приборы обладают точностью вычислений в пределах 0,05 градуса, что дает возможность получить наиболее реалистичную картинку. Чаще всего настройка тепловизора выполняется на тепловые волны длиной 3-5,5 мкм. Это дает возможность снизить до минимума влияние на чувствительность прибора таких природных явлений, как дождь, снег, туман и дым.

Устройство из web-камеры

Этот вариант также возможен – но наиболее трудоёмок и относительно дорог, поскольку требует дополнительных затрат в сумме примерно $150. К тому же эффективно полученный прибор на сервоприводах способен будет засечь лишь неподвижный предмет с тепловым излучением.

Особенности сборки тепловизора из веб-камеры на фото

Положение ИК фильтра Камера в разобранном виде Как разобрать камеру Демонтаж ИК фильтра Вынуть ИК фильтр

Для сборки понадобится:

  • специальная плата передачи изображения на ПК Arduino, устанавливаемая в батарейный отсек;
  • один малый серводвигатель для перемещения по вертикали, крепящийся спереди от платы скотчем или суперклеем;
  • второй большой серводвигатель, размещаемый в поворотном по горизонтали устройстве и служащий основой для закрепления на нём всей конструкции;
  • температурный датчик MLX90614, подключаемый к плате Arduino согласно схеме;
  • аналогичным образом подключаемая лазерная указка (указывающая текущее направление сканирования);
  • сама «вебка», точно сориентированная с указкой и тепловым датчиком.

Данная конструкция и будет работать как тепловизор с целеуказателем (правда, придётся отдельно скачать и установить ещё и софт для Arduino – доступный в интернете и небольшой по размеру – около 7Мб вместе с инструкцией по установке скетчей и библиотек).

Схема подключения датчика и сервоприводов к микроконтроллеру

Тепловизор своими руками из смартфона

Сам смартфон невозможно превратить в тепловизор без использования дополнительного оборудования. Однако с недавних пор стала выпускаться специальная приставка Seek Thermal, являющаяся по своей сути мобильным миниатюрным тепловизором, с размерами, не более спичечного коробка.

Этот мини-прибор способен работать со многими смартфонами на базе Андроид версии не ниже 4.3. Он выполняет те же функции, что и настоящие фирменные тепловизоры, подключается через стандартные разъемы. Получается довольно легко собрать самодельный тепловизор своими руками. Несмотря на маленькие размеры, объектив камеры оборудован кольцом для фокусирования, а также чувствительным сенсором в виде матрицы на 32 тыс. пикселей, частота съемки у которой составляет 9 Гц. Основным достоинством прибора считается величина рабочего температурного диапазона в пределах от -40 до +3300С.

Смартфон для тепловизора является не только экраном, отображающим информацию, но и своеобразной вычислительной машиной. Все действия выполняются с помощью специального приложения Seek Thermal, обладающего широкими возможностями. Данная программа позволяет сделать выбор цветовой палитры, единиц измерения температуры, выполнить настройку изображения и много других операций.

Другие варианты

Вполне реальным (и наиболее комфортным для всех, кто не особо дружит с паяльниками, отвёртками и технической литературой) является и вариант с использованием самых обычных смартфонов, наделённых возможностями тепловизора Flir One.

Как работает ПНВ на телефоне

Тепловизор из смартфона

Для путешественников и охотников экран такого смартфона (при активации соответствующего режима) будет ничем не уступать по качеству картинки наиболее простым профессиональным тепловизорам. А также обладать возможностью работать под дождём и визуализировать любое ИК-излучение в пределах от 0 до 100°С. Хотя и не позволит, разумеется, что-либо различить на расстояниях около километра. Но — будучи при этом примерно в 10 раз дешевле! И ничего не стоя (в плане дополнительных затрат) тем, кто просто решит обновить мобильный телефон на такую модель.

Тепловизор из прибора GPS

Ещё до Snapseed и Instagram фотографы использовали фильтры для объективов, добавляя тем самым шикарные эффекты на снимки.
Фильтры могут стоить немалых денег, что, конечно, расстраивает тебя.

Не переживай, мы поможем: в данной статье собраны 9 идей самодельных фотофильтров, которые будут стоить тебе чуть меньше, чем ничего.

На самом деле, большинство из требующихся предметов валяются вокруг нас!

Почему это круто:

Для иллюстрации эффектов, все примеры выполнены в виде «до» и «после» применения фильтра.

Только свет, фильтр и немного магии.

#1 Фильтр из пленочного негатива:

Во время этого снимка плёнка находилась непосредственно перед объективом.

В качестве результата получаем мечтательный цветной мир фантазии, где туман переходит в облака цвета винограда, а вода становится золотым урожаем.

Хотя такой фильтр придаёт удивительный эффект фотографии, он будет блокировать часть входщего света. Убедись, что настройки компенсируют эту погрешность.

Также попробуй использовать для снимка только светлую или темную часть плёнки для равномерного орехового или глубокого шоколадного оттенка.

Мммм, как же захотелось сладкого!

#2 Зелёный фильтр из козырька покериста:

В этом примере небольшой пучок света был пущен для освещения дыма от благовонии в полностью тёмной комнате.

Плюс в сторону покерного козырька — большой размер и гибкость, что позволяет использовать его почти с любым объективом.

#3 Эффект Боке:

Этот снимок был сделан с помощью набора Боке,который можно купить у нас в магазине.

Как показывает практика, лучший эффект достигается в тёмное время суток, при объединении близко расположенных объектов и далёких огней.

Если ты не хочешь тратиться на подобный набор, то в интернете можно найти множество пособий, как сделать Боке из картона или тонкого пластика.

Тогда договорились! Следующей ночью заваривай кофе для бодрости и вперёд в тёмный город в поисках лучших форм для Боке!

#4 Трикотажные узоры:

Для получения эффекта достаточно растянуть перед объективом неплотную трикотажную ткань.

Подобная техника позволит размыть фон, сохраняя четкость объекта фокусировки.

Наслаждайся этим красочным калейдоскопом и днём, и ночью! Но избегай попадания прямых лучей в объектив: это всё испортит.

Да здраствует зрение стрекозы!

#5 Цветное Стекло:

Для этого снимка монета была помещена в цветную бутылку из-под вина, которая, в свою очередь, должна стоять под прямыми солнечными лучами. Макро объектив позволил без лишних проблем сфокусироваться на монете.

Кстати, в данном случае использование дисплея камеры значительно упрощает процесс выбора композиции и поиска фокусного расстояния.

Пробуй использовать различные цветные бокалы или изменять освещение для более оригинальных снимков!

#6 Червоточина из очков:

Полюбуйся, какой пространственно-временной разрыв вселенной ты создал.

Эксперементируй, перемещая очки ближе или дальше от объекта съемки и камеры, чтобы изменять степень размытия. Не забывай перефокусироваться!

Наклони линзы и наблюдай за тем, как появляется «кротовая нора», растягивающая и искажающая пространство, как будто ты движешься с невероятной скоростью.

Куда унесёт червоточина тебя? Дай знать, когда выберешься оттуда.

#7 Смягчитель фотографий из колготок:

Необходима пара колготок, которую ты ловко разрежешь и плотно натянешь на объектив. Эта нанотехнология сотворит чудеса с любыми снимками, особенно портретами шикарных девушек, смягчив и добавив туманную загадку на изображение!

Если будет недостаточно света, то растягивай ткань ещё сильнее.

Для любителей портретной съёмки этот фильтр окажется приятным открытием, к тому же таким удобным в транспортировке))

Расширяй горизонты, экспериментируя с цветными тканями для различных сцен, оттенков кожи и освещения!

#8 Камера-обскура из бутылки:

Всё, что тебе потребуется для этого фильтра — бутылка из-под воды и ножницы.

Срезай верхнюю треть бутылки и часть, на которую накручивается крышка.

Твоя бутылка должна выглядеть

Теперь насаживай её на объектив и направляй на объект.

Этим фильтром можно пользоваться как TiltShift объективом, подчёркивая различные части снимка.

Добро пожаловать в размытый мир низкой четкости, сэр. Вот ваш монокль.

#9 Градиент солнезащитных очков:

Но некоторые сцены с высокой контрастностью (особенно восход и закат солнца) могут создать множество проблем тебе и твоему фотоаппарату.

К счастью, человечество разработало решение для защиты глаз от суровых солнечных лучей в виде солнцезащитных очков.

Для этого снимка пара красновато тонированных очков была расположена (угадай, где?) перед объективом.

Солнцезащитные очки имели градиент: темнокрасный сверху, ниже — светлее. Это позволило взять под контроль слишком яркое небо и несильно затемнить дорогу (чего она, конечно, не заслуживает).

Сделай фотоаппарат крутым — найди ему пару подходящих солнцезащитных очков!

Не останавливайся

  • Этот список, на самом деле, лишь верхушка айсберга. Иди и найди 50 собственных фильтров!
  • Пробуй использовать свои фильтры с плёночным фотоаппаратом
  • Возьми три любимых фильтра из Instagram и реализуй их в реальности саморучно!

Тепловизор своими руками из веб-камеры

Одним из вариантов такой сборки является использование рабочей веб-камеры и датчика температуры MLX90614, предназначенного для сканирования объекта. Его единственным недостатком считается очень низкая скорость сканирования. Однако на фоне существенной экономии денежных средств, эта проблема не имеет решающего значения.

Дополнительно понадобятся: плата Arduino, два сервопривода с корпусами, штатив, резисторы на 4,7 кОм – 2 шт., лазерная указка. Источником исходного изображения служит веб-камера, она же выполняет функции видоискателя.

С помощью двух сервоприводов осуществляется движение в горизонтальном и вертикальном направлениях. Нижний горизонтальный привод закрепляется на штативе, сюда же устанавливается лазерная указка. На вертикальный сервопривод прикрепляется веб-камера и датчик температуры. Датчики Arduino подключаются по специальной схеме. Далее, когда тепловизор из камеры своими руками полностью собран, вся конструкция помещается в общий корпус и закрепляется на штативе. После этого можно начинать сканирование выбранной области. При этом лазерная указка выполняет функцию целеуказателя во время проведения съемки.

Тепловизор из видеокамеры своими руками

Одним из способов самостоятельного изготовления тепловизора является вариант с использованием видеокамеры. Для этого нужно заранее подготовить все необходимые материалы . Следует запастись обычным инфракрасным термометром, комплектом светодиодов RGB, платой Arduino и самой видеокамерой.

Решение задачи, как сделать тепловизор своими руками достаточно простое, за исключением особенностей программирования платы. В самом начале выполняется подключение инфракрасного термометра к плате Arduino. Данный элемент позволяет определить температуру объекта в какой-либо конкретной точке. Сама плата выполняет промежуточную функцию. К ней подключаются заранее приготовленные светодиоды. Затем всю систему нужно запрограммировать таким образом, чтобы показания термометра совпадали с определенным цветом, который будут производить светодиоды. Если выполнить настройку в соответствии с общепринятыми стандартами, то высокой температуре будет соответствовать красный цвет, а более низким температурным показателям – синий.

Работоспособность всей конструкции проверяется путем направления на стену луча инфракрасного термометра. При этом светодиоды должны загореться установленными цветами. Однако такая проверка будет неполной в связи с отсутствием дисплея. Эта проблема легко решается с помощью обычной видеокамеры, настроенной на замедленную съемку. Снимки производятся через каждые 2-3 секунды, фиксируя освещение, исходящее от светодиодов. На дисплее отображаются соответствующие цветные пятна.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий