Các bức ảnh hồng ngoại có thực sự chứa màu hồng ngoại?

21

Ở trường, tất cả chúng ta đều học được rằng từ ánh sáng trắng, chúng ta chỉ có thể cảm nhận được phổ khả kiến nhưng chúng ta không thể nhìn thấy các phần UV hoặc IR .

Nếu đây là trường hợp, vậy thì tại sao chúng ta có thể chụp ảnh hồng ngoại ? Được rồi, ống kính có thể làm điều đó nhưng làm thế nào chúng ta có thể thấy các màu IR trong hình ảnh cuối cùng? Làm thế nào để chúng ta thực sự biết rằng đó là ánh sáng hồng ngoại và không chỉ là màu sắc ấn tượng?

light human-vision-system infrared

— Amit
nguồn

Ái chà !! Tôi không mong đợi phản hồi như vậy nhưng phải, nó đã làm rõ những gì tôi đang tìm kiếm. Mặc dù có nhiều câu trả lời đúng vì vậy tôi sẽ chấp nhận một câu có ý nghĩa hơn với tôi. Cảm ơn mọi người!

— Amrit

vi.wikipedia.org/wiki/Channel_(digital_image)#RGB_color_sample bạn có thể thấy các kênh màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương ở đó. Nhưng bạn đang xem chúng dưới dạng hình ảnh thang độ xám, vì vậy mắt bạn không cần phải nhạy cảm với màu đỏ, xanh lá cây hoặc xanh lam để nhìn thấy chúng, chỉ với ánh sáng / tối. Bây giờ nếu kênh có IR xa, gần IR hoặc UV thì sao? Vẫn có thể xuất hiện dưới dạng thang độ xám, vẫn nhìn thấy được bằng mắt của bạn.

— Tim S.

27

"Màu sắc" thực chất là một tính chất của sự phân bố các bước sóng của ánh sáng khả kiến (theo cảm nhận của con người).

Máy ảnh kỹ thuật số chỉ phát hiện lượng ánh sáng ở mỗi pixel, chúng không thể đo bước sóng và do đó không thể ghi màu trực tiếp. Hình ảnh màu được tạo ra bằng cách đặt các bộ lọc màu đỏ / xanh / xanh xen kẽ trước mỗi pixel. Bằng cách đặt bộ lọc màu đỏ (bộ lọc chặn ánh sáng xanh lục và xanh lam) trước một pixel, do đó bạn có thể đo lượng ánh sáng đỏ tại vị trí đó.

Chụp ảnh hồng ngoại với máy ảnh kỹ thuật số tiêu chuẩn liên quan đến việc lọc ra ánh sáng khả kiến (và tùy ý loại bỏ bộ lọc hồng ngoại tích hợp) để chỉ ghi lại ánh sáng hồng ngoại. Các bộ lọc màu đỏ / xanh / xanh xen kẽ vẫn được giữ nguyên.

Có các bước sóng ánh sáng hồng ngoại khác nhau, tuy nhiên những bước sóng này không tương ứng với "màu sắc" vì chúng vô hình với mắt người. Hồng ngoại thực sự, trong phạm vi 850nm và dài hơn truyền nhiều hơn hoặc ít hơn bằng nhau qua từng bộ lọc màu đỏ / xanh / xanh lam để bạn kết thúc với hình ảnh cường độ duy nhất (thang độ xám), như thế này:

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

Bước sóng gần với phổ khả kiến hơn, do đó, gọi gần IR trong phạm vi 665nm sẽ đi qua các bộ lọc RGB với số lượng khác nhau để hình ảnh có các giá trị RGB khác nhau được tạo ra và do đó khi hiển thị trên máy tính bạn sẽ có được hình ảnh màu.

Nhưng màu sắc không phải là "thực", theo nghĩa là màu sắc là một đặc tính của tầm nhìn của con người và những bước sóng này nằm ngoài tầm nhìn của chúng ta nên não không xác định được cách trình bày chúng cho chúng ta. Các màu khác nhau bạn nhìn thấy trong hình ảnh hồng ngoại kỹ thuật số (được tái tạo trong phạm vi có thể nhìn thấy bằng màn hình máy tính của bạn) phát sinh do sự thiếu hụt trong các bộ lọc màu xanh lam và xanh lục.

Các bộ lọc màu xanh lam được thiết kế để lọc ánh sáng đỏ và xanh lục tần số thấp hơn, nhưng xung quanh dải phổ khả kiến (vì bộ lọc hồng ngoại của máy ảnh thường lấy đi mọi thứ khác). Khi ánh sáng khả kiến bị chặn và tần số trở nên rất thấp (giống như ánh sáng được phản chiếu bởi tán lá thông qua Hiệu ứng Gỗ ), chúng bắt đầu chuyển qua các bộ lọc màu xanh lam và xanh lục một lần nữa!

Vì vậy, phần dưới cùng của phổ nhìn thấy / rất gần IR (rất phong phú trên bầu trời) chủ yếu kích thích các pixel màu đỏ vì các bộ lọc màu xanh lam và xanh lục vẫn đang hoạt động, gần IR (phản chiếu từ lá) bắt đầu kích thích màu xanh lam và xanh lục pixel khi các bộ lọc đang hoạt động ngoài phạm vi bình thường của chúng.

Kết quả là một bầu trời màu đỏ và những cái cây màu xanh lam / ngọc lam, như thế này:

_{(nguồn: wearejuno.com )}

Nhưng vì những màu này không có thật, nên các nhiếp ảnh gia thường hoán đổi các kênh màu đỏ / xanh xung quanh, điều này mang lại bầu trời xanh trông bình thường hơn và cây xanh / vàng:

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

— Matt Grum
nguồn

1

Tôi nghĩ màu sắc là một tài sản hoàn toàn nhận thức. Nó có một số ánh xạ tới một quang phổ , nhưng không phải là một thứ rất tốt vì mắt dễ bị đánh lừa bởi các siêu vật liệu, hoặc bị mù màu.

— Nick T

1

thực ra màu xanh lam và màu xanh lá cây cũng nhạy cảm với NIR. Chúng mở ra một cái nhìn 850nm và vượt qua độ nhạy đỏ ở đó. Màu đỏ rơi ra đều để vượt qua những cái khác ở 850nm và chúng rơi xuống cùng nhau tới 1100nm, bị cắt ở đó. không ai trong số họ nhạy cảm với IR trừ khi bạn sử dụng máy ảnh InGaAs.

— Michael Nielsen

@MichaelNielsen đã cố gắng làm cho nó đơn giản, tôi đã cập nhật nó để tôi nghĩ rằng nó chính xác ngay bây giờ.

— Matt Grum

1

Đúng trong lý thuyết, nhưng không thực hành: "lọc ra ánh sáng khả kiến ... vì vậy chỉ có ánh sáng hồng ngoại được ghi lại." Trên thực tế (ngoài phương pháp khoa học), nhiếp ảnh IR bao gồm việc lọc hầu hết ánh sáng nhìn thấy do đó chủ yếu là IR & gần như IR ánh sáng được ghi lại. Sự khác biệt trong đó tập hợp con "nhất" của ánh sáng khả kiến được lọc tạo cho các bộ phim / máy ảnh / ống kính IR khác nhau "ngoại hình" độc đáo của chúng. Ngoài ra, các phim / máy ảnh / ống kính khác nhau có độ nhạy khác nhau đối với các bước sóng IR khác nhau, do đó, các "màu" IR được ghi lại không nhất quán. Khai thác những khác biệt này là nhiều nghệ thuật của nhiếp ảnh IR.

— Jonathan Van Matre

Tốt đẹp. Hiệu ứng Gỗ cũng có thể được nhìn thấy khi nhìn qua bộ tăng cường hình ảnh (phạm vi ánh sáng sao) nhạy nhất ở gần IR. Tán lá xuất hiện khá sáng.

— doug

17

Hình ảnh chúng ta có thể nhìn thấy từ camera hồng ngoại là hình ảnh màu giả . Điều này có nghĩa là một phạm vi bước sóng trong phổ hồng ngoại được biểu hiện với bước sóng tương ứng của ánh sáng khả kiến. Cũng giống như với ánh sáng khả kiến, một bước sóng cụ thể của ánh sáng hồng ngoại có thể thay đổi cường độ từ ngay phía trên màu đen (bóng tối) đến gần bão hòa (nổi bật).

Làm thế nào mỗi bước sóng và cường độ của ánh sáng hồng ngoại được chuyển thành ánh sáng khả kiến mà chúng ta có thể thấy phụ thuộc rất nhiều vào mục đích và mục đích sử dụng của hình ảnh hồng ngoại. Nó cũng phụ thuộc vào việc hình ảnh được chụp bằng máy ảnh được thiết kế từ mặt đất để ghi lại ánh sáng trong phổ hồng ngoại hay với máy ảnh được thiết kế để thu ánh sáng khả kiến đã được chuyển đổi để thu ánh sáng hồng ngoại bằng cách loại bỏ bộ lọc hồng ngoại có trên hầu hết các máy ảnh và thêm một bộ lọc để loại bỏ ánh sáng nhìn thấy.

Hình ảnh từ các thiết bị thiên văn chụp ảnh bầu trời đêm bằng tia hồng ngoại có xu hướng được xử lý sao cho chúng trông giống như bầu trời đêm có thể nhìn thấy mặc dù những gì nhìn thấy trên thiên đàng và những gì không khác biệt trong hình ảnh hồng ngoại so với những gì nhìn thấy được hình ảnh ánh sáng. Thông thường, các bước sóng ngắn hơn của ánh sáng hồng ngoại sẽ được hiển thị khi các bước sóng ngắn hơn của ánh sáng khả kiến (màu xanh lam), bước sóng trung bình của ánh sáng hồng ngoại sẽ được hiển thị dưới dạng bước sóng trung bình của ánh sáng khả kiến (màu xanh lá cây) và bước sóng dài hơn trong phổ hồng ngoại sẽ được hiển thị càng dài bước sóng trong phổ ánh sáng khả kiến (màu đỏ).

Mặt khác, hình ảnh được sử dụng để nhìn thấy con người trong bóng tối (hình ảnh "tầm nhìn ban đêm") sẽ thường hiển thị các cường độ khác nhau có cùng bước sóng (10 thépm - bước sóng mà con người tỏa nhiệt nhiều nhất) sử dụng các màu khác nhau. Trong trường hợp đó, màu trắng có thể biểu thị cường độ cao nhất ở 10 10m, màu đỏ có thể biểu thị cường độ thấp hơn một chút ở mức 10 rung, màu xanh lục có cường độ thậm chí thấp hơn, v.v. Các bước sóng khác của ánh sáng hồng ngoại hoàn toàn không thể được hiển thị.

Ví dụ về từng tình huống trên có thể nhìn thấy ở gần đầu bài viết Wikipedia về Hồng ngoại .

— Michael C
nguồn

1

Một bức ảnh IR màu thật sẽ cực kỳ nhàm chán ... một trường màu đen.

— Nick T

Hầu hết các thiết bị "nhìn đêm" không nhìn thấy IR phát ra từ con người mà khuếch đại một lượng nhỏ khả năng nhìn thấy và đặc biệt là gần ánh sáng hồng ngoại thường thấy vào ban đêm. Để xem IR từ con người, hoặc bất kỳ nguồn nào, người ta cần một thiết bị IR thật, chẳng hạn như FLIR hoặc máy ảnh nhiệt. en.wikipedia.org/wiki/Thermographic_camera Đây là khá thuận tiện cho việc tìm kiếm những thứ như rò rỉ nước và cách nhiệt kém trong các bức tường và trần nhà và sử dụng ống kính đặc biệt kể từ khi kính là đục ở bước sóng hồng ngoại nhiệt (5 đến 15um)

— Doug

@doug Nếu chúng không hình ảnh hồng ngoại, thì chúng không phải là thiết bị hồng ngoại (và câu trả lời hoàn toàn không đề cập đến các thiết bị đó). Có các thiết bị "nhìn đêm" hồng ngoại phát hiện cường độ ở mức 10 rung.

— Michael C

Các thiết bị nhìn đêm làm hình ảnh IR vì chúng nhạy với IR hơn ánh sáng khả kiến, Nhiều người thậm chí còn gắn đèn LED hồng ngoại để cung cấp tầm nhìn trong bóng tối hoàn toàn hoặc khi không có ánh sáng sao xung quanh. Các thiết bị nhìn đêm, như thường được gọi là, không phải là hình ảnh nhiệt. "Tốt thôi, ống kính có thể làm được" Câu hỏi không đề cập đến các máy ảnh nhiệt sử dụng phép đo hình học và không sử dụng ống kính thủy tinh. Xem: vi.wikipedia.org/wiki/Night-vision_device

— doug

6

Có, chụp ảnh hồng ngoại ghi lại bước sóng hồng ngoại. Thông thường, một bộ lọc được sử dụng để đảm bảo không có ánh sáng nhìn thấy được ghi lại. Cảm biến và phim không dựa trên mắt người, vì vậy những hạn chế của chúng là khác nhau. Chúng ta có thể thấy ánh sáng hồng ngoại trên các bức ảnh thu được vì nó được hiển thị ở một số màu khác ngoài hồng ngoại.

Trong nhiếp ảnh, màu sắc trong ảnh kết quả hiếm khi phù hợp chính xác với chế độ xem ban đầu; trong thực tế, cần rất nhiều nỗ lực để giữ cho màu sắc không thay đổi trong suốt quá trình làm việc. Có một số kỹ thuật lợi dụng việc thay đổi màu sắc ít nhiều, chẳng hạn như xử lý chéo, HDR, đen trắng, v.v. và chụp ảnh IR chỉ là một trong số đó. Hình ảnh X quang là một ví dụ khác về việc biến các bước sóng vô hình thành các bước nhìn thấy được.

— Imre
nguồn

3

Máy ảnh này là một mạng lưới các cảm biến đếm các photon từ một phạm vi nhất định. Họ đếm các photon này và tạo ra một bảng hiển thị tần số của photon (bao nhiêu photon trên một đơn vị thời gian, không phải tần số EM của chúng) cho mỗi cảm biến trên lưới.

Trong thực tế, máy ảnh có các cảm biến được tối ưu hóa để bắt các photon đỏ, xanh lam và xanh lục, nhưng chúng cũng bắt được tia hồng ngoại. Sử dụng các bộ lọc, bạn chỉ có thể cho phép IR vào các cảm biến. Sau đó, bạn sẽ nhận được một bảng số hiển thị tần số của photon trong phạm vi IR.

Bây giờ bạn có thể tự do làm bất cứ điều gì bạn thích với bảng này. Bạn có thể vẽ nó dưới dạng hàm 3D với tần số là chiều cao. Bạn có thể ánh xạ các số thấp thành số đen và số cao thành màu trắng, để tạo ra hình ảnh thang độ xám. Bạn có thể ánh xạ các số thấp thành màu đen, số trung bình sang màu vàng cam và số cao để mô phỏng cách phát sáng của kim loại nóng đỏ.

Lý do bạn có thể thấy các màu IR là vì máy ảnh không tạo ra hình ảnh có cùng màu (IR) mà nó nhìn thấy. Nó tạo ra một hình ảnh biến đổi, trong đó mọi bước sóng IR được ánh xạ tới bước sóng khả kiến. Điều này không được thực hiện bởi phần mềm, nhưng nó tự xảy ra: Các cảm biến thường bắt được cả nhìn thấy và IR, nhưng phần mềm cho rằng tất cả đều có thể nhìn thấy vì có một bộ lọc IR chặn các photon có bước sóng IR. Nhưng một số người loại bỏ các bộ lọc.

Tất cả đều có thể chế tạo máy ảnh nhiệt đặc biệt, trong đó các cảm biến thực sự được tối ưu hóa để bắt IR. Đây có lẽ sẽ có phần mềm chuyển đổi rõ ràng IR thành ánh sáng nhìn thấy được.

— Tuyệt vời nhất
nguồn