Qual è la differenza tra imaging termico e visione notturna?

Partiamo da alcune informazioni di base. I nostri occhi vedono la luce riflessa. Le telecamere diurne, i dispositivi per la visione notturna e l'occhio umano funzionano tutti secondo lo stesso principio di base: l'energia della luce visibile colpisce un oggetto e rimbalza, un sensore la riceve e la trasforma in un'immagine.

Il bulbo oculare o il sensore di una telecamera devono ricevere una quantità di luce sufficiente per poter produrre un'immagine. Ovviamente, di notte l'unica fonte di luce disponibile è quella stellare, lunare e artificiale, e se molto fioca non consentirà la visione.

Le termocamere

Le termocamere sono completamente diverse. Anche se le chiamiamo “camere" si tratta di veri sensori. Per comprenderne il funzionamento, la prima cosa da fare è cancellare tutte le convinzioni che abbiamo sul processo di creazione delle immagini in una tele- o video-camera. 

Le FLIR producono immagini dal calore, non dalla luce visibile. Il calore (chiamato anche infrarosso, o energia termica) e la luce fanno entrambi parte dello spettro elettromagnetico, ma una unità in grado di rilevare la luce visibile non vedrà l'energia termica, e viceversa.

In realtà le termocamera rilevano molto più del solo calore; rilevano piccole differenze di calore, anche di soli 0,01 °C, che rappresentano in scale di grigio su un monitor monocromatico. Il concetto può essere difficile da spiegare, e molti semplicemente non riescono a concettualizzarlo, quindi ci soffermeremo un momento per spiegarlo. 

Tutto ciò che incontriamo nella nostra vita quotidiana emette energia termica, anche il ghiaccio. Più elevata è la temperatura, maggiore è l'energia termica emessa. L'energia termica emessa viene riferita con "firma di calore" Due oggetti uno accanto all'altro con firme di calore anche sottilmente diverse, si presentano in modo piuttosto chiaro su una FLIR indipendentemente dalle condizioni di illuminazione.

L'energia termica proviene da una combinazione di fonti, in base a ciò che si sta guardando al momento. Alcune cose, animali a sangue caldo (comprese le persone!), motori e macchinari, per esempio, generano calore proprio, sia biologicamente che meccanicamente. Altre cose, terra, rocce, boe, vegetazione, assorbono il calore dal sole durante il giorno e lo irradiano durante la notte.

Poiché i diversi materiali assorbono e irradiano energia termica a velocità diverse, un'area che immaginiamo abbia una distribuzione omogenea del calore è in realtà un mosaico di temperature sottilmente diverse. Ecco perché un tronco rimasto in acqua per giorni e giorni apparirà a una temperatura differente rispetto all'acqua, e sarà infatti visibile ad una termocamera. Le FLIR rilevano queste differenze di temperatura e le traducono nel dettaglio dell'immagine.

Sebbene tutto questo possa sembrare piuttosto complesso, la realtà è che le moderne termocamere sono estremamente facili da usare. Le immagini che producono sono chiare e facili da capire, e non richiedono alcuna formazione né interpretazione. Sono facili quanto l’uso di un televisore. 

Dispositivi di visione notturna

Le immagini verdastre che vediamo nei film e in TV provengono da occhiali per la visione notturna (NVG) o da altri dispositivi che utilizzano le medesime tecnologie di base. Gli NVG assorbono le piccole quantità di luce visibile, le amplificano notevolmente e le visualizzano su un display.

Le fotocamere realizzate con tecnologia NVG hanno gli stessi limiti dell'occhio umano: se non c'è sufficiente luce visibile, non possono vedere bene. La capacità di imaging di tutto ciò che si basa sulla luce riflessa è limitata dalla quantità e dall'intensità della luce riflessa.

Le unità NVG e altre telecamere lowlight in condizioni di scarsa illuminazione non sono molto utili durante le ore crepuscolari, in cui la quantità di luce è ancora eccessiva perché questi dispositivi possano funzionare correttamente ma non sufficiente per vedere ad occhio nudo. Le termocamere non sono influenzate dalla luce visibile, quindi possono produrre immagini nitide anche guardando il sole al tramonto. Anche puntando direttamente un faretto direttamente verso l'ottica di una FLIR l'immagine risulterà perfetta.

Telecamere con illuminazione a infrarosso (Infrared Illuminated - I2)

Le telecamere I2 tentano di generare la luce riflessa proiettando un fascio di energia nello spettro dell'infrarosso vicino che rimbalzando sugli oggetti viene acquisita dall'imager. Questa tecnica funziona fino a un certo punto, poiché le telecamere I2 devono poter comunque contare sulla luce riflessa per produrre un'immagine, e di conseguenza hanno gli stessi limiti di qualsiasi altra telecamera per la visione notturna che dipende dall'energia della luce riflessa: scarsa portata e scarso contrasto. 

Contrasto

Tutte queste telecamere a luce visibile, telecamere per luce diurna, NVG e I2 , si basano sull'energia luminosa riflessa. Ma la quantità di luce riflessa che ricevono non è l'unico fattore che determina se queste telecamere producono un'immagine soddisfacente: anche il contrasto è importante.

Una telecamera a luce visibile è in grado di rendere correttamente se il soggetto è molto contrastato rispetto all'ambiente circostante. In condizioni di scarso contrasto, invece, non sarà possibile vedere chiaramente il soggetto, anche in pieno sole. Un soggetto bianco su uno sfondo scuro è molto contrastato. Un soggetto più scuro, è una difficile sfida per queste unità se anche lo sfondo è scuro. Questa è una tipica scena scarsamente contrastata. Di notte, quando la mancanza di luce visibile riduce naturalmente il contrasto dell'immagine, le prestazioni delle telecamere a luce visibile ne risentono ancora di più.

Le termocamere non presentano alcuno di questi inconvenienti. In primo luogo, non hanno nulla a che fare con l'energia luminosa riflessa ma vedono il calore. Tutto ciò che ci circonda nella normale vita quotidiana ha una firma di calore. Questo è il motivo per cui avete maggiori possibilità di vedere qualcosa di notte con una termocamera che con una telecamera a luce visibile o a visione notturna.

Infatti, ogni cosa, persone comprese, genera un contrasto proprio perché genera il proprio calore. Le termocamere possono vedere bene perché non si limitano a fotografare il calore, ma fotografamo fanno le minime differenze in calore tra gli oggetti.

I dispositivi per la visione notturna hanno gli stessi svantaggi delle telecamere per la visione diurna e lowlight: hanno bisogno di un livello sufficiente di luce e contrasto per creare immagini utilizzabili. Al contrario le termocamere vedono chiaramente di giorno e di notte, e provvedono a creare un'immagine adeguatamente contrastata. Le termocamere sono senza dubbio la soluzione migliore per l'acquisizione di immagini 24 ore su 24.