Чи дійсно інфрачервоні фотографії містять інфрачервоні кольори?

21

У школі ми всі дізналися, що з білого світла ми можемо сприймати лише видимий спектр, але ми не можемо бачити УФ або ІЧ ділянки.

Якщо це так, то як же ми можемо робити інфрачервону фотографію ?. Добре, об'єктив може це зробити, але як ми можемо бачити ІЧ-кольори на кінцевому знімку? Як ми насправді знаємо, що це ІЧ-світло, а не просто драматичні кольори?

light human-vision-system infrared

— Амрит
джерело

Вуа !! Я не очікував такої відповіді, але так, я зрозумів, що я шукав. Хоча є кілька правильних відповідей, тому я прийму ще один, який має для мене сенс. Всім дякую!

— Амрит

en.wikipedia.org/wiki/Channel_(digital_image)#RGB_color_sample ви можете побачити там червоний, зелений та синій канали. Але ви бачите їх як зображення в масштабах сірого, тому вашому оку не потрібно бути чутливим до червоного, зеленого або синього, щоб бачити їх, лише до світла / темного. А що робити, якщо в каналі були далеко ІЧ, поблизу ІЧ або УФ? Ще може виглядати як сірий колір, все ще видно вашому оку.

— Тім С.

27

"Колір" по суті є властивістю розподілу довжин хвиль видимого світла (як сприймається людиною).

Цифрові камери виявляють лише кількість світла на кожному пікселі, вони не можуть виміряти довжину хвилі і, отже, не можуть безпосередньо записувати кольори. Кольорові зображення створюються, розміщуючи чергуючі червоні / зелені / сині фільтри перед кожним пікселем. Помістивши червоний фільтр (той, що блокує зелене та синє світло) перед пікселем, ви можете таким чином виміряти кількість червоного світла в цьому місці.

Інфрачервона фотографія зі стандартними цифровими камерами передбачає фільтрацію видимого світла (і необов'язково видалення вбудованої ІЧ-фільтрації), тому фіксується лише інфрачервоне світло. Змінні червоні / зелені / сині фільтри залишаються на місці.

Існують різні довжини хвиль інфрачервоного світла, проте ці довжини хвилі не відповідають "кольоровим", оскільки вони невидимі людському оці. Справжній інфрачервоний, у діапазоні 850 нм і довше проходить більш-менш рівномірно через кожен з червоних / зелених / синіх фільтрів, так що ви закінчуєте лише зображення (інтенсивного масштабу) зображення, як це:

http://www.mattgrum.com/photo_se/IR_1.jpg

Довжина хвилі, яка ближче до видимого спектру, тому дзвінок поблизу ІЧ в діапазоні 665 нм буде проходити через фільтри RGB в різній кількості, тому зображення з різними значеннями RGB створюється, а отже, при відображенні на комп'ютері ви отримуєте кольорове зображення.

Але кольори не є "справжніми", в тому сенсі, що колір є властивістю зору людини, і ці довжини хвилі поза нашим баченням, тому мозок не визначив способу подання їх нам. Різні кольори, які ви бачите на цифровому інфрачервоному зображенні (відтвореному у видимому діапазоні монітором комп'ютера), виникають через дефіцит синього та зеленого фільтрів.

Сині фільтри призначені для фільтрації червоного та зеленого світла нижньої частоти, але навколо видимого діапазону спектру (оскільки ІЧ-фільтр камери зазвичай знімає все інше). Коли видиме світло заблокований і частоти стають дійсно низькими (як, наприклад, ті, що відбиваються листям через ефект Вуду ), вони знову починають проходити крізь синій та зелений фільтри!

Тож саме дно видимого спектру / дуже біля ІЧ (якого в небі багато) в основному збуджує червоні пікселі, оскільки сині та зелені фільтри все ще роблять свою роботу, поруч ІЧ (відбивається від листя) починає збуджувати синій і зелений пікселів, оскільки фільтри працюють поза нормальним діапазоном.

Результат - це червоне небо і сині / бірюзові дерева на зразок цього:

_{(джерело: wearejuno.com )}

Але оскільки ці кольори не справжні, фотографи часто обмінюють червоно-сині канали навколо, що дає більш нормальне вигляд синього неба та зелених / жовтих дерев:

http://www.mattgrum.com/photo_se/IR_2.jpg

— Метт Грум
джерело

1

Я вважав, що колір - це суто перцептивна властивість. Він має деяке відображення на спектр , але не дуже добре, оскільки око легко обманюється метамерами або є кольоровим.

— Нік Т

1

насправді синій і зелений також чутливі до NIR. Вони відкриваються до висоти 850nm і перетинають там червону чутливість. Червоний падає рівномірно, щоб перетнути інші на 850 нм, і вони опускаються разом до 1100 нм, відрізані там. жоден з них не чутливий до ІЧ, якщо не використовувати камеру InGaAs.

— Майкл Нільсен

@MichaelNielsen намагався зробити це просто, я оновив його, тому думаю, що зараз це правильно.

— Метт Грум

1

Щоправда в теорії, але не на практиці: "фільтрація видимого світла ... тому фіксується лише інфрачервоне світло". На практиці (крім наукових методів) ІЧ-фотозйомка передбачає фільтрування найбільш видимого світла таким чином, що в основному фіксується ІЧ- і ближнє ІЧ-світло. Відмінності, в яких «більшість» підмножини видимого світла фільтрується, надають різним ІК-плівкам / камерам / об’єктивам унікальний підпис «вигляду». Крім того, різні плівки / камери / лінзи відрізняються чутливістю до різної довжини хвиль ІЧ, тому записані ІК "кольори" не є послідовними. Використання цих відмінностей є значною мірою мистецтвом ІЧ-фотографії.

— Джонатан Ван Матре

Приємно. Ефект Вуда також можна побачити, коли підсилювач зображення (область зоряного світла) є найчутливішим поблизу ІЧ. Листя здається досить яскравим.

— доуг

17

Зображення, яке ми можемо бачити з інфрачервоної камери - це те, що відомо як помилкове кольорове зображення . Це означає, що діапазон довжин хвиль в інфрачервоному спектрі надається з відповідною довжиною хвилі видимого світла. Як і у видимого світла, певна довжина хвилі інфрачервоного світла може змінюватись по інтенсивності від трохи вище чорного (тіні) до майже насиченості (виділення).

Від того, як кожна хвиля та інтенсивність інфрачервоного світла переводиться на видиме світло, яке ми бачимо, багато в чому залежить від призначення та використання інфрачервоного зображення. Це також залежить від того, чи було зроблено зображення камерою, розробленою з нуля для запису світла в інфрачервоному спектрі, або з камерою, призначеною для зйомки видимого світла, перетвореного на захоплення інфрачервоного світла, видаляючи інфрачервоний фільтр, знайдений на більшості камер і додавання фільтра для видалення видимого світла.

Зображення з астрономічних інструментів, які фотографують нічне небо в інфрачервоному просторі, обробляються таким чином, що вони виглядають як видиме нічне небо, навіть якщо те, що видно на небі, а що не буде, буде відрізнятися в інфрачервоному зображенні, ніж те, що видно на видимому світле зображення. Як правило, коротша довжина хвилі інфрачервоного світла надаватиметься як менша довжина хвилі видимого світла (синя), середня довжина хвилі інфрачервоного світла буде надаватися як середня довжина хвилі видимого світла (зелена), а довші довжини хвиль в інфрачервоному спектрі будуть надаватися як довші довжини хвиль у спектрі видимого світла (червоний).

З іншого боку, зображення, які використовуються для бачення людей у темряві (зображення "нічного бачення"), часто відображатимуть різну інтенсивність однакової довжини хвилі (10 мкм - довжина хвилі, на яку людина випромінює найбільше тепла), використовуючи різні кольори. У цьому випадку білий може позначати найвищу інтенсивність на 10 мкм, червоний може позначати дещо меншу інтенсивність на 10 мкм, зелений - ще нижчу інтенсивність тощо. Інші довжини хвиль інфрачервоного світла можуть взагалі не відображатися.

Приклади кожного з перерахованих вище сценаріїв можна побачити вгорі статті Вікіпедії про інфрачервону передачу .

— Михайло С
джерело

1

Справжнє кольорове ІК-фото було б надзвичайно нудно ... чорне поле.

— Нік Т

Більшість пристроїв "нічного бачення" не бачать ІЧ-випромінювання від людини, але підсилюють малу кількість видимого, особливо, поблизу ІЧ-світла, що є звичайним у нічний час. Щоб побачити ІЧ у людини чи будь-якого джерела, потрібен справжній ІЧ-пристрій, такий як FLIR або термографічна камера. en.wikipedia.org/wiki/Thermographic_camera Вони дуже зручні для пошуку таких речей, як протікання води та погана ізоляція в стінах та стелях, а також застосовують спеціальні лінзи, оскільки скло непрозоре при теплових ІК довжинах хвиль (від 5 до 15 дюймів)

— дог

@doug Якщо вони не зображують інфрачервоні, то вони не є інфрачервоними пристроями (і відповідь взагалі не стосується таких пристроїв). Існують інфрачервоні пристрої "нічного бачення", які виявляють інтенсивність на 10 мкм.

— Майкл С

Пристрої нічного бачення мають ІЧ-зображення, оскільки вони чутливіші до ІЧ, ніж видимого світла. Багато навіть мають ІК-світлодіоди, встановлені на них, щоб забезпечити зір у повній темряві або там, де зовнішнє освітлення недостатньо. Пристрої нічного бачення, як прийнято називати, не є тепловізорами. "Добре, об'єктив може це зробити". Питання не стосується тепловізорів, які використовують болометрію та не використовують скляні лінзи. Дивіться: en.wikipedia.org/wiki/Night-vision_device

— дог

6

Так, інфрачервона фотографія робить запис інфрачервоних довжин хвиль. Зазвичай використовується фільтр, щоб переконатися, що видиме світло не фіксується. Датчики і плівки не базуються на людському оці, тому їх обмеження різні. Ми можемо бачити інфрачервоне світло на отриманих фотографіях, оскільки воно відображається в інших кольорах, ніж інфрачервона.

На фотографії кольори в отриманій фотографії рідко відповідають точності оригіналу; насправді потрібні великі зусилля, щоб не змінювати кольори протягом робочого процесу. Існує декілька методів, що використовують більш-менш мутаційні кольори, такі як перехресна обробка, HDR, чорно-білий тощо; і ІЧ-фотографія - лише одна з них. Рентгенографія - ще один приклад перетворення невидимих довжин хвиль у видимі.

— Імре
джерело

3

Камера - це сітка датчиків, які рахують фотони із заданого діапазону. Вони підраховують ці фотони і складають таблицю, що показує частоту фотонів (скільки фотонів за одиницю часу, а не їх частоту ЕМ) для кожного датчика в сітці.

На практиці камери мають сенсори, оптимізовані для зйомки червоних, синіх та зелених фотонів, але вони так трапляються і інфрачервоним. Використовуючи фільтри, ви можете допускати лише ІК на датчики. Потім ви отримаєте таблицю чисел, що показують частоту фотонів в ІЧ-діапазоні.

Тепер ви можете вільно робити все, що завгодно, за допомогою цього столу. Ви можете побудувати його як 3D-функцію з частотою як висотою. Ви можете зіставити малі цифри на чорні, а великі - на білі, щоб отримати зображення в масштабі сірого. Ви можете зіставити малі цифри на чорні, середні на оранжево-жовті та високі, щоб імітувати спосіб світиться розжареним металом.

Причина, коли ви можете бачити ІЧ-кольори, полягає в тому, що камера не створює зображення з такими ж кольорами (ІЧ), які вона бачила. Він створює перетворене зображення, де кожна ІЧ-довжина хвилі відображається на видиму довжину хвилі. Це не робиться програмним забезпеченням, але відбувається саме по собі: Датчики зазвичай вловлюють як видиме, так і ІК, але програмне забезпечення передбачає, що це все видно, оскільки є ІЧ-фільтр, що блокує фотони з ІЧ-довжиною хвилі. Але деякі знімають фільтри.

Це все можливо зробити спеціальні теплові камери, де датчики насправді оптимізовані для лову ІЧ. Можливо, у них буде програмне забезпечення, яке явно перетворює ІЧ у видиме світло.

— Супербест
джерело