熱成像VS微光夜視，誰(shuí)是全天候成像王者？

　　通常情況下，我們目光所及都是物體的反射光線(xiàn)。據麥姆斯咨詢(xún)介紹，日光相機、夜視裝置和人眼都遵循相同的基本原理：可見(jiàn)光能量在撞擊物體后會(huì )反射回來(lái)，再利用探測器來(lái)接收反射光線(xiàn)，并將其轉化為圖像。

　　無(wú)論是眼球，還是相機，這些“探測器”都必須接收到足夠的光線(xiàn)，否則就無(wú)法形成圖像。顯然，夜晚沒(méi)有陽(yáng)光形成反射光線(xiàn)，因此夜間成像往往受限于星光、月光和人造光。這種情況下，如果光線(xiàn)不足，這些探測器就無(wú)法工作。

　　熱像儀

　　與以上探測器相比，熱像儀完全不同。雖然，我們將熱像儀稱(chēng)為“相機”，但其實(shí)它的本質(zhì)是傳感器。要想了解它們是如何工作，首先要做的就是忘記你所知道的關(guān)于相機成像的一切。

　　FLIR產(chǎn)品就是利用熱能來(lái)拍攝照片的，而不是可見(jiàn)光。熱能(亦或紅外線(xiàn)、熱或能量)和光線(xiàn)都屬于電磁波譜的一部分，但是能探測可見(jiàn)光的相機卻探測不到熱能，對于熱像儀來(lái)說(shuō)反之亦然。

　　熱像儀(亦稱(chēng)紅外相機)能檢測到的不僅僅是熱能，還有小到0.01°C的微小熱能差異(對比度)，并在黑白視頻中顯示為不同色度的灰色陰影。這個(gè)可能有些難以理解，很多人不太理解這個(gè)概念，因此下面我們會(huì )花些時(shí)間來(lái)好好解釋一下。

　　圖為利用紅外相機拍攝的黑豹

　　我們在日常生活中所遇到的一切事物，即便是冰，都會(huì )散發(fā)出熱能。物體的溫度越高，釋放的熱能就越多。我們將這些釋放出的熱能稱(chēng)為“熱信號”。只要兩相鄰物體間的熱信號有細微差別，就會(huì )很明顯地出現在FLIR的熱像儀上，并且完全無(wú)需考慮光照條件。

　　熱能來(lái)源于各種熱輻射源的組合，這完全取決于當時(shí)看到的事物。如恒溫動(dòng)物(包括人類(lèi))、發(fā)動(dòng)機和機械等事物，無(wú)論是生物還是機械，都屬于可自己創(chuàng )造熱量的事物。如土地、巖石、浮標、植被等其他事物，是白天吸收太陽(yáng)熱量，夜間再釋放出去。

　　由于不同材料吸收和釋放熱能的速率不同，因此，我們認為應該是同一溫度的區域，事實(shí)上是由略微溫度差別的。這就是在水中連續浸沒(méi)數天的原木與水的溫度還是有差別的原因，但這些對于熱像儀來(lái)說(shuō)都是可見(jiàn)的。FLIR產(chǎn)品能夠探測到這些溫度差異，并可將它們轉化為圖像細節。

　　雖然以上理論聽(tīng)起來(lái)相當復雜，但現代熱像儀使用起來(lái)是非常容易的。熱像儀的圖像清晰易懂，無(wú)需任何訓練或解釋。只要你會(huì )看電視，就會(huì )使用FLIR熱像儀。

　　圖為FLIR ONE Pro

　　微光夜視裝置

　　我們在電影和電視中看到的那些綠色圖片，是來(lái)自于微光夜視儀(NVG)或使用相同核心技術(shù)的其他裝置。微光夜視儀可將接收的少量可見(jiàn)光放大，并投射到顯示器上。

　　夜視圖像展示

　　利用微光夜視技術(shù)制造的相機和肉眼有同樣的限制：如果沒(méi)有足夠的可見(jiàn)光，就無(wú)法看清楚。任何依賴(lài)于反射光線(xiàn)的物體成像性能，都會(huì )受到反射光線(xiàn)數量和強度的限制。

　　黃昏中，微光夜視儀和其他低照度相機并不是很有用，這是因為黃昏對它們來(lái)說(shuō)光線(xiàn)太足，但又無(wú)法提供可用肉眼看清的足夠光線(xiàn)。與之相反，熱像儀不受可見(jiàn)光的影響，因此即使對著(zhù)落日，它們也能給出清晰的圖像。事實(shí)上，即使把聚光燈對準熱像儀，它依然能給出完美的畫(huà)面。

　　紅外照明(I2)相機

　　I2相機通過(guò)投射其成像傳感器能夠感知的近紅外光，并接收從物體上的反射實(shí)現成像。這在一定程度上是可行的，但是I2相機仍需要依靠反射光成像，因此它們與其他依賴(lài)于反射光線(xiàn)的夜視相機一樣有局限性：拍攝范圍小、對比度差。

　　圖像對比度

　　這些所有的可見(jiàn)光相機(如日光相機、微光夜視儀和I2相機)均是通過(guò)探測反射光而工作的。然而，所接收到的反射光線(xiàn)數量并不是決定這些相機能否拍攝清楚的唯一因素：圖像對比度也很重要。

　　如果所拍攝的物體與周?chē)h(huán)境差異很大，那可見(jiàn)光相機拍攝清楚的機會(huì )就更大。如果對比度不夠，不管陽(yáng)光多么明亮，都沒(méi)辦法拍攝清楚。在黑暗背景下白色物體的對比度就很高。然而，在黑暗的背景下將很難拍攝到較暗的物體，這就是對比度較差。夜晚缺乏可見(jiàn)光，圖像對比度自然會(huì )降低，因此可見(jiàn)光相機的性能就會(huì )受到更大影響。

　　熱像儀就沒(méi)有以上缺點(diǎn)。首先，熱像儀成像無(wú)需反射光線(xiàn)，它們只需熱量。日常生活中的一切物體都有熱信號。這就是晚上使用熱像儀比可見(jiàn)光相機甚至夜視相機拍攝效果更好的根本原因。

　　事實(shí)上，平?？吹降脑S多事物，比如人類(lèi)，就可以自己產(chǎn)生對比度，這是因為事物會(huì )自己產(chǎn)生熱量，熱量差異就是對比度。熱成像儀可以有效地捕捉到這些熱量差異，這是由于熱像儀不只利用熱能成像，還可以辨別物體間的熱量差異并呈現為圖像。

　　微光夜視裝置有著(zhù)與日光和低照度相機相同的缺點(diǎn)：需要足夠的光線(xiàn)，并且需要足夠的對比度，才能產(chǎn)生有效的圖像。對比來(lái)看，無(wú)論在白天還是黑夜，熱成像儀都可以清晰地捕捉圖像和對比度。毫無(wú)疑問(wèn)，熱像儀才是全天候成像最佳選擇!