Як фотографувати віддалені об’єкти (10 км)?

Як сфотографувати віддалені об’єкти, такі як людина та машини, з достатньою роздільною здатністю, щоб визначити номери обличчя та номери автомобілів? Я шукаю пропозиції та вартість, дальність 10 км, з хорошим сонячним світлом. Дякую.

Будь ласка, не приймайте 10 км буквально. Я думав, що це безпечна відстань зробити це, не потрапляючи. Відео тут для довідки, https://youtu.be/AhLsQPuwQbQ .

Ви не можете. Мені все одно, що ви бачили на CSI, в реальному світі це просто неможливо. Навіть взявши смішно великий Canon (і тепер його припинено. О, і 100 000 доларів) 1200-мм об'єктив , The Digital Picture кажуть:

обличчя були впізнавані на відстані до милі або більше

Однак ти говориш про шість разів більше цієї відстані. Можна подумати про встановлення телескопа, але атмосфера зіпсує будь-які постріли. Навіть при «відносно короткому» фокусному відстані 1200 мм, The Digital Picture виявив це

Найбільш клопіткою для 1200 л з точки зору якості зображення предмета є атмосферні умови

і знову ж таки, ви хочете мати проблему в шість разів. Що б ви не намагалися зробити, час знайти інший план, тому що цей не спрацює.

Вказавши, що ви хочете робити знімки спостереження у "доброму сонячному світлі", ви вже зняли себе в ногу. Найкращий час для такого роду фотозйомок - це вночі або дуже раннього ранку, перш ніж спека від сонця встигне створити «терміки», які роблять екстремальну телефотографію майже неможливою, навіть із самим найкращим обладнанням.

Припускаючи, що ви із задоволенням працюєте вночі (або близько світанку), коли найкраще "бачення", нам потрібно розглянути, яку оптику вам знадобиться, щоб зняти цей подвиг. Якщо заради аргументу ми скажемо, що символи на номерній табличці автомобіля складаються з штрихів шириною 1 см, тоді нам потрібно буде дозволити половину цієї ширини (0,5 см) від вказаного вами діапазону 10 км. Це дає кутове дозвіл 0,000028 градусів, або 0,1 дугових секунд. Зручно, це вирішальна потужність космічного телескопа Хаббла .

Так звана кутова роздільна здатність Хаббла - або різкість - вимірюється як найменший кут на небі, який він може вирішити (тобто різко бачити). Це 1/10 дуги секунди (один градус - 3600 дугових секунд). Якби Хаббл дивився на Землю - з її орбіти приблизно на 600 км над земною поверхнею - це теоретично відповідало б 0,3 метра або 30 см. Досить вражаюче! Але Хабблу доведеться дивитися вниз через атмосферу, яка б розмивала зображення і погіршила фактичну роздільну здатність.

Отже, при ідеальній атмосферній обстановці та озброєнні завантажувальною копією HST, наступною вашою проблемою буде пошук та відстеження вашої цілі, а ще важливіше - утримання її у фокусі. Якщо ви спробували стежити за дикою природою навіть з гідною аматорською технікою, ви знатимете, наскільки це важко. HST, до речі, не має автоматичного фокусування.

Стандартним посиланням на фотоспостереження є підпільна фотографія Siljander та Juusola. Замовте його у Amazon, якщо вам подобається, але місцеві служби безпеки можуть зацікавити вашу покупку.

Загальна думка в цій темі полягає в тому, що детальна фотографія предмета на відстані 10 км надзвичайно складна, і, ймовірно, неможлива з використанням наявного в продажу обладнання - і в інших відповідях є достатньо доказів.

Однак є спосіб фотографувати надзвичайно далекі цілі в надзвичайних деталях - це просто не комерційно доступно для більшості приватних громадян. NASA та інші космічні агенції використовують цей вид обладнання для візуального відстеження запусків.

Зображення люб’язно надано NASA, опублікованому у відкритому доступі.

Ця збірка є камерою відстеження високої дальності, встановленою на горі відстеження Contraves-Goerz Kineto. Це дійсно більше телескопа, але він робить хорошу роботу відслідковувати далекі цілі в достатній кількості-для-ракети-вчені деталі.

Вікіпедія стверджує, що цей тип пристрою має 200-дюймову (1080 мм) відеокамеру, а також 400-дюймову (10 160 мм) плівкову камеру. Ці камери експлуатуються з пляжу Плаялінда; Білайн відстань звідти до LC-39A, самий південний з двох колишніх пускових майданчиків Space Shuttle, становить 5 923 км, однак ця камера буде використовуватися пізніше під час запуску, коли корабель значно далі вниз. Не слід говорити про те, що він може знімати детальні зображення та кадри на відстані 10 км.

Згідно з власним веб-сайтом NASA , є інші (FLIR / інфрачервоні) камери на подібних кріпленнях з фокусною відстанню між 20 і 150 дюймами (508 мм до 3 810 мм), які використовуються для відстеження середньої дальності.

На жаль, я не можу знайти фотографії, позначені як зроблені з будь-яким із цих пристроїв; пошук навколо, як правило, дає фотографії самих камер.

РЕДАКТУВАННЯ: У цьому відео з виходу з ладу Orbital ATK Antares у жовтні 2014 року, начебто, є деякі частини, зняті за допомогою камери стеження за дальніми дистанціями.

EDIT 2: Подумайте про те, що на цих відстанях камери, які використовуються на військових безпілотниках, зможуть помітити досить дрібні деталі. Поп-культура вважає, ви вірите, що безпілотник може бачити риси обличчя людини з крейсерської висоти.

Вікіпедія стверджує, що безпілотник Reaper курсуватиме в 25000 футів, що становить приблизно 7,5 км AMSL. Припускаючи, що припущення Голлівуду є правильним, і що дрон не завжди дивиться прямо вниз, і маючи на увазі, що його стеля обслуговування вдвічі перевищує звичайну висоту круїзу (50 000 футів AMSL), досить розумно вважати, що камери там можуть дивіться деталі на 10 км, що складає турбулентність і мерехтливе, гаряче повітря. Я впевнений, що деталі щодо оптики на цих машинах не є загальнодоступними.

Я б не дуже очікував, що передовий військовий безпілотник буде широко доступний для цивільних людей, хоча!

Як говорили інші, 10 км неможливо здійснити через фізику випромінювання світла та атмосфери. Однак я хотів би звернутися до іншого аспекту цього, про який ще не було сказано: якщо хтось стоїть в 10 км від вас, і ви обоє на одній висоті, ви не зможете їх побачити, оскільки вони будуть бути за обрієм!

Якщо людина висота 1,8 м (~ 6 футів), до горизонту знаходиться ~ 4,8 кілометра.

Розраховано за формулою https://en.wikipedia.org/wiki/Horizon

distance (kilometers) = 3.57 * sqrt(height (meters))
distance = 3.57 * sqrt(1.8 m)
distance = 3.57 * 1.34
distance = 4.7838 km

Для того, щоб сфотографувати того, хто стоїть за 10 кілометрів:

3.57 * sqrt(height) = 10 km
height = (10/3.57)^2
height = (2.80)^2
height = 7.84 m
1 meter = 3.28 ft
height = 7.84 m = 25.72 ft

Іншими словами, вам потрібно буде стояти як мінімум на 25 футів над землею відносно іншої людини, або їм потрібно буде стояти на відстані 25 футів над землею щодо вас, або якийсь компроміс між вами.

Незалежно від того, ваш об’єктив не матиме значення стільки, скільки ваша оглядова точка відносно предмета фотографії, оскільки кривизна Землі стане на шляху!

Просто інша справа.

Дослідження університетів США показують, що предмет можна розпізнати з відстані близько 45 метрів. Щоб розпізнати об'єкт за 10 кілометрів, вам потрібен телескоп з достатньою потужністю, щоб змусити вигляд предмета так, ніби він / вона був лише в 45 метрах. Математично потужність такого телескопа повинна бути 222X (10 X 1000 ÷ 45 = 222). Використання інструменту при цьому збільшенні призводить до того, що предмет здається на відстані 45 метрів. Як страховий поліс, давайте збільшимо збільшення до 250X. Таке вибивання призводить до того, що суб'єкту здається лише 40 метрів (10 X 1000 ÷ 250 = 40).

Астрономи - фахівці з телескопа. Вони публікують, що, коли основний об'єктив використовується для фотозйомки, вони ділять фокусну відстань на 50, щоб отримати силу інструменту. Використовуючи ці критерії, якщо встановити телескопічний об'єктив розміром 50 X 250 = 12 000 мм, ви теоретично зможете досягти своєї мети.

Мені здається, об'єктив з фокусною відстанню 12 000 мм - це дефіцит. Але зачекайте, наші камери створюють мініатюрне зображення, яке необхідно збільшити; інакше зображення, які ми робимо, не є корисними. Коли ми переглядаємо наші зображення на комп’ютері або робимо друк розміром 8 X 12 дюймів, програмне забезпечення комп'ютера або принтера застосовує приблизно 8-кратне збільшення, якщо ми використовуємо повнокадрову камеру і приблизно 12X, якщо використовуємо компактний цифровий. Це збільшення, яке застосовується для того, щоб відображення зображення працювало на нашу користь. Ми можемо зменшити фокусну відстань телефото в 8 або 12 разів, залежно від використовуваного формату. Це працює на 12000 ÷ 8 = 1500 мм об'єктив для повнокадрової камери або 12 000 ÷ 12 = 1000 мм для компактної.

Мій висновок: Щоб досягти своєї мети, ви повинні придбати якісну телефото з фокусною відстанню, рівним або вище, ніж вище. Використання такої довгої лінзи на рухомій цілі, як автомобіль, є складним завданням. Іншими словами, майже неможливо, але, можливо, ви можете перемогти.

Є цей хлопець на ім’я Тревор Паглен. Він зробив проект щодо фотографування класифікованих військових баз, розташованих у віддалених районах США. Ваше запитання та відео, яке ви поділилися, нагадали мені його роботу. Він розробив методику під назвою "Обмеження телефотографії".

З його веб-сайту: http://www.paglen.com/?l=work&s=limit

"Лімітна телефотографія передбачає фотографування ландшафтів, які неможливо побачити необачним оком. У техніці використовуються високомобільні телескопи, фокусна відстань яких становить від 1300 до 7000 мм. На цьому рівні збільшення приховані аспекти ландшафту стають очевидними".

Я не міг знайти занадто багато про саму техніку, але хотів поділитися нею, бо це може бути корисним. Більше з його веб-сайту тут:

"Кінцева телефотографія найбільше нагадує астрофотографію, техніку, яку астрономи використовують для фотографування об'єктів, які можуть бути на відстані трильйонів миль від Землі. Однак якимось чином легше фотографувати глибини Сонячної системи, ніж фотографувати виїмки. наприклад, між Землею та Юпітером (500 міль миль), наприклад, є близько п'яти миль товстою, дихаючої атмосфери. На відміну від атмосфери спостерігача та зображених ділянок налічується понад сорок миль. у цій серії ".

редагувати: є відео чоловіка на роботі, який я щойно знайшов: Тревор Паглен: Обмеження телефотографії | ART21 "Ексклюзив"

Залежно від теми та мети, зміна камери для ІЧ може допомогти отримати більш читабельне зображення. ІЧ може прорізати імлу помітно краще, ніж видиме світло.

Це може зробити спеціалізований сервіс на багатьох моделях камер. Ви хочете, щоб ІК-фільтр був попередньо встановлений, щоб ваша камера стала ІК-пристроєм. Не всі лінзи добре грають з ІЧ, деякі створюють так звані гарячі точки. Вам потрібно буде зробити додаткові дослідження або тестувати лінзи самостійно.

Вам знадобиться дуже хороша стабілізація об’єктива - можливо, з використанням дуже хорошого штатива та штатива.

Я думаю, що лінзи, які ви могли б шукати, насправді є лише телескопами середнього розміру. Можливо, 8 "ньютонівський або катадіоптричний був би хорошим вибором.

Я подивився на окремі дерева на далеких горах> 10 км і побачив більші гілки. Вони насправді не були чіткими або деталізованими, але ви могли їх розрізнити, і вони були дійсно ДУШІ. Біда буде постійно відслідковуватися та отримувати фокус на цій відстані. При цих збільшеннях маленькі рухи переводяться на значно більші. Ви точно не будете робити цього, тримаючи камеру, стоячи або навіть сидячи.

Ще одна ідея, про яку я думаю, що ніхто ще не згадував, використовує відео у поєднанні з програмним забезпеченням для комп’ютерного зору для компенсації руху атмосфери. Адаптивна оптика потрібна частково для астрофотографії, оскільки рівень освітлення низький. Протягом дня ви могли теоретично просто зняти пару секунд відео на ... скажімо, 100 кадрів в секунду, а потім використовувати алгоритм аналізу міжфреймового вектора руху, щоб зробити компенсацію руху часткового кадру, щоб створити кадр, що має більш високе просторове дозвіл і менші спотворення, ніж будь-який окремий кадр у наборі.

IIRC, цей вид техніки був використаний для (серед іншого) скасування навмисно заблокованого відео, призначеного для приховування рис обличчя. Ретельно відстежуючи рух суб'єкта в кадрі та скориставшись знаннями алгоритму розмиття, зокрема, дослідники змогли визначити, як менші частини оригінального зображення впливали на колір великих блоків у різних кадрах, а потім змогли реконструюйте грубе зображення без маски предмета відео.

Я підозрюю, що до вашої проблеми можна застосувати ті самі методи. Такий підхід, мабуть, кваліфікується як навіть більш божевільний, ніж адаптивна оптика, але це перетворює те, що інакше є важкою апаратною проблемою, у важку проблему програмного забезпечення після обробки, яка може бути, а може і не бути кращою, залежно від ситуації. :-)

Це все ж передбачає, що ви, звичайно, можете поставити камеру досить високо, щоб отримати вигляд. :-)

Що ви шукаєте, це система камери охорони кордону. Комбінована система відстеження ЕО / ІЧ, яка може визначати та відстежувати цілі, що цікавлять, у будь-який час погоди день та ніч. Ось один із прикладів:

https://www.x20.org/product/m7-ptz-long-range-thermal-imager/

Але це насправді не фотографія ...

Хтось думав про гігапіксельну технологію? Ця картина на 320 гігапікселів (360 градусів зору), знята з башти BT у Лондоні, дозволяє вам бачити окремих людей на стороні Лондона (приблизно 1,7 милі), недостатньо, щоб побачити риси обличчя, але ви можете побачити людину з блакитним піджаком та сірими / чорними брюками з задньою упаковкою білого / світлого кольору, що йде від очей Лондона (зліва)

Якби ви були після певного місця, я думаю, що ви могли б отримати більше відстані, вибравши іншу камеру / об’єктиви та інший діапазон для фотографій, які слід робити (не 360). Але я погоджуюся з усіма іншими, атмосфера стане вашим ворогом перед обладнанням .