Тепловизоры для смартфонов и планшетов: описание и характеристики

Камеры тепловидения широко используются во многих отраслях десятки лет: солдаты находят цели через термальные прицелы, полиция их устанавливает на вертолетах для поиска людей, а строители используют датчики для нахождения источников холодного воздуха, просачивающегося в дома. Чтобы выявить температурные отклонения у окружающих вещей, сегодня достаточно приобрести тепловизоры для смартфонов или планшетов в виде приставки.

Мастер на все руки

Возможно, охота на Арнольда Шварценеггера в классическом фильме 1987 года «Хищник» – не ваш конек. Но сегодня способов применения для тепловизора достаточно – найти пропавшую кошку, скрывающуюся в темноте под крыльцом, диагностировать блокировку трубы в ванной комнате или увидеть, сколько пропана осталось в баке газового гриля. Эти камеры позволяют увидеть невидимый ранее тепловой пейзаж, открывая удивительные миры вокруг нас.

Есть и свои ограничения. Например, стекло хорошо пропускает видимый свет, но фильтрует инфракрасное излучение, которое мы называем теплом. Это делает окна практически непрозрачными для тепловизоров. Прибор может показать температуру поверхности стекла, но если кто-то стоит позади окна, не прикасаясь к нему, то этот человек будет оставаться практически невидимым, хотя тепловое отражение в стекле увидеть можно. Вот почему объективы термальных камер из обычного стекла не делают, они требуют специальных материалов, таких как германий, которые пропускают свет в инфракрасном диапазоне.

Разрешение у них намного ниже, чем у обычных многомегапиксельных фотоаппаратов, встроенных в смартфоны сегодня. Изображения размыты и скорость видео небольшая. Но при всем этом ощущения человека, который смотрит в полную темноту и видит живой термический пейзаж, просто непередаваемы.

Flir One против Seek Thermal

Если поискать тепловизор для смартфона на Google, то производителей найдется не так много. Их можно пересчитать на пальцах одной руки. Даже китайский тепловизор для смартфона – большая редкость. Среди этой горстки производителей наиболее известными являются компании Seek Thermal и Flir Systems. Их камеры можно подключить к разъему телефона. Seek имеет преимущество в размерах: тепловизор для смартфона на базе Android меньше 9-вольтовой батареи, а Flir One немного шире iPhone 5S и почти в два раза толще. Оба устройства защищены от повреждений при ношении в сумке, но Seek, кроме того, водонепроницаем, и на вид гораздо прочнее.

Видео: Тепловизор для смартфона и планшета Seek Thermal

Тепловизор для смартфона Seek Thermal выключателя питания, батареи или порта для зарядки не имеет. Благодаря этому дизайн камеры очень элегантен, прост, без каких-либо дополнительных кабелей или зарядных устройств. Но она оказывает серьезную нагрузку на батарею телефона. У Flir другой подход, с внутренней батареей, которую необходимо заряжать с помощью прилагаемого мини-USB кабеля. Заряда батареи хватает на час непрерывного использования.

Другим отличием, которое в конечном итоге делает FLIR лучшим выбором для большинства людей, является наличие у него двух камер, – традиционной с VGA-разрешением и тепловой. В режиме реального времени изображение на телефоне составлено из двух каналов. При этом высококонтрастные контуры полноцветной камеры обеспечивают необходимую четкость температурных сгустков. Это особенно необходимо, когда потребуется вернуться к изображениям позже. В противном случае сложно понять, что именно запечатлено на снимке.

Обе камеры доступны для устройств, использующих интерфейс Lightning и для Android-устройств с разъемом micro-USB.

По форме тепловизор для смартфона и планшета Seek Thermal является приставкой, а FLIR ONE выполнен в виде бампера под iPhone. Несмотря на разные форм-факторы, устройства объединяет высокое качество сборки, стабильная работа и удобный дизайн.

FLIR ONE: тепловизор для смартфонов. Описание

В первом поколении FLIR ONE VGA-камера для видимого спектра и длинноволновой инфракрасный датчик Lepton объединялись в виде аккуратных съемных «салазок», которые можно выдвигать при необходимости. Бампер оставался на iPhone постоянно, а «салазки» отсоединялись для зарядки через микро-USB. В моделях для iOS и Android от такого решения отказались в пользу отдельной приставки.

В отличие от Seek, который питается от телефона, ONE имеет встроенный аккумулятор. Следует отметить, что ONE FLIR не выступает в качестве внешнего батарейного блока для iPhone, вся энергия потребляется термодатчиком и камерой.

Такое решение немного "полнит" стройный профиль iPhone 5s. Выпуклая форма и вырез для объектива и вспышки визуально утяжеляют конструкцию из мягкого поликарбоната больше, чем это есть на самом деле.

Кроме двух логотипов, дизайн без излишеств соответствует дизайну остальной высококачественной продукции компании. Порт micro-USB, индикатор состояния зарядки и вырез для наушников расположены в нижней части, а тепловизор, переключатель режима и крышка объектива находятся сзади. Многоцветный светодиод установлен прямо над камерами для сигнализации о состоянии питания и успешной калибровки.

На тонком бампере имеются вырезы для доступа к клавишам контроля громкости и отключения звука, заднего объектива и Lighting-порта, динамика, гнезда для наушников, микрофона и даже для логотипа Apple.

Seek Thermal: тепловизор для смартфонов. Характеристики

По размеру Seek не превышает такового большого пальца руки и в подключенном состоянии добавляет 2,5 см общей высоты телефона. Толщина устройства достаточна, чтобы не слишком выходить за профиль смартфона.

Магниевый корпус Seek почти невесом, но понадобится время, чтобы привыкнуть к дополнительному «подбородку». Поскольку разъем Lightning iPhone или micro-USB Android являются единственной точкой соприкосновения с телефоном, тонкий металлический выступ несет на себе функцию поддержки всей конструкции, то есть модуль может просто упасть при столкновении.

Внешне тепловизор для смартфона и планшета привлекателен, небольшого размера с концентрическими кругами вокруг объектива из халькогенидном линзы, материала, который обычно используется в фотонике. На традиционных линзах эти гребни отклоняют отраженный свет, но здесь они больше для вида.

В комплект входит крепкий футляр, заполненный плотной защитной резиной с выемкой под устройство для надежной защиты при транспортировке.

Технология MSX

Тепловизоры для смартфонов FLIR и Seek используют совершенно разные аппаратные и программные средства.

Как упоминалось выше, в FLIR используются два специализированных датчика для вывода гибридного термического изображения. Продвигаемая под названием MSX, система объединяет визуальную информацию камеры VGA и данные о температуре, захваченные 80х60 матрицей Lepton компании FLIR. Такой подход дает впечатляющие результаты, придающие четкую форму размытым тепловым пятнам.

На практике двойной датчик откалиброван так, что нет необходимости постоянно регулировать параллакс, если объекты находятся на достаточном расстоянии от телефона (более одного метра).

Видео: CAT S60 — первый телефон с тепловизором

При этом MSX-смешивание незаметно, но на близких дистанциях параллакс становится все более важной проблемой. Чтобы компенсировать это, необходимо воспользоваться приложением FLIR ONE Closeup, которое позволяет пользователям вручную настраивать точки слияния MSX по горизонтали. Программа работает в стандартных цветовых режимах, но ей не хватает более тонких настроек, предлагаемых основной программой FLIR, таких как установка коэффициентов излучения для корректировки способности материала излучать тепловую энергию.

Полезные инструменты

Отклик изображения мгновенный – задержка чувствуется только при панорамировании. Обработка фотографий такая же быстрая. Видеосъемка начинается без промедления, и инструменты настройки изображения, предоставляемые FLIR ONE, - высокого класса. Из них наиболее полезным является точечный измеритель, который может расшифровать значение тепловой сигнатуры в виде показаний термометра любой выбранной точки.

Есть один неудобный аспект дизайна FLIR ONE – это механизм самокалибровки. Время от времени приложение требует сдвинуть вниз переключатель, расположенный чуть ниже двойного объектива. Так как палец, как правило, уже находится в нужном положении, то это сделать несложно, но программа просит выполнять эту процедуру постоянно. Переключение заставляет двигаться весь телефон, что портит качество видеозаписи.

Калибровка сбрасывает сенсор, а не MSX-параллакс, поэтому выполнение данной операции настройки не является такой уж необходимой для качества изображения. Для точных показаний, однако, периодическая корректировка необходима.

Надежное ПО FLIR ONE

Компания FLIR, с ее богатой историей военных и профессиональных тепловизионных решений, обеспечила свои аппаратные средства надежными программами, которые позволяют различные режимы работы, способы отображения температур и многое другое. К сожалению, многие возможности распределены между разными приложениями, что не очень удобно.

Понятно, что некоторые функции могут не понадобиться пользователям – профессионалам не нужна тепловая панорама, но множество файлов захламляет экран и требует постоянного переключения между программами, чтобы найти подходящий инструмент. Консолидация просто необходима.

Что же касается самих приложений, то FLIR ONE Paint, например, позволяет разрисовать тепловыми показаниями обычную фотографию. Программа разбивает MSX-данные фотографии на два различные изображения, которые затем могут быть смешаны вручную.

FLIR ONE Timelapse – еще один полезный инструмент, позволяющий делать снимки с интервалом в несколько секунд или минут и воспроизводить их в режиме видео.

Истинный температурный датчик

Тепловизор для Android-смартфонов Seek использует «истинный термодатчик», или микроболометр на основе оксида ванадия, способный обнаруживать длинноволновое инфракрасное излучение в диапазоне от 7,2 до 13 микрон. Согласно технической спецификации, сенсор имеет в общей сложности 32,136 термопикселей на матрице размером 206 на 156 точек.

Тепловизоры для смартфонов Seek и FLIR используют совершенно разные сенсоры. Поскольку первый полагается исключительно на термодатчик, его выходное изображение получается шаровидным и нечетким. Без резких границ и контрастных тонов, как у двухлинзового FLIR, снимки Seek обманчиво размыты. С более высоким числом пикселей, True Thermal Sensor снимает гораздо больше информации, чем Lepton FLIR.

Другой областью, в которой Seek превосходит FLIR, является диапазон обнаруживаемых температур –от -40°C до 330°C, и тесты это подтверждают. Максимум, на что способен FLIR ONE – это 100°C. При замерах температуры значительно выше 330° программное обеспечение Seek дает сбой и начинает показывать значения в десятки тысяч градусов. Но это, скорее всего, какая-то незначительная ошибка.

Вместо постоянной ручной перенастройки термодатчика, Seek выполняет эту задачу автоматически при изменении температуры камеры. Работа электромеханического затвора сопровождается небольшим щелчком, но его слышимость минимальна.

Seek предлагает 3 уровня ИК-чувствительности, обнаружения, распознавания и идентификации для расстояний 300, 75 и 45 м. Поле зрения в 36° неудобно при съемке вблизи. Можно использовать цифровой зум, но качество при этом настолько падает, что им практически нельзя пользоваться.

Богатые возможности

Единственное приложение Seek хорошо отлажено, со множеством замечательных возможностей, которые удовлетворят как профессионалов, так и любителей. Наряду с несколькими режимами просмотра – цветным, белым, черным и т. д., – программа отображает максимальные и минимальные температуры, что очень полезно при поиске объектов в темноте. Также доступен пороговый режим для обнаружения тепловых сигнатур выше определенного уровня, который полезен при использовании в горячих средах, таких как моторный отсек автомобиля.

Программа Thermal+ похожа на приложение FLIR Paint и накладывает данные о температуре поверх нормального снимка. К сожалению, эта функция использует камеру, которая находится в 12 см на противоположном конце телефона. Параллакс рассчитывается не совсем точно, в результате чего изображение неправильно совмещается.

Плюсы и минусы

При цене 250 $ тепловизор для смартфона на базе Android FLIR ONE может стоить больше, чем телефон, к которому он крепится, но для некоторых позиционная точность, предлагаемая технологией MSX, того стоит.

Цена Seek Compact такая же и устройство имеет более высокое разрешение датчика, хотя создаваемые им снимки не столь безупречны.

FLIR ONE – тепловизор для смартфона, отзывы пользователей о котором наиболее благожелательны. Покупатели в восторге от MSX-наложения, детализирующего изображение, наличия собственной аккумуляторной батареи и мощного программного обеспечения для визуализации.

Видео: CAT S60 — первый «неубиваемый» смартфон с тепловизором на MWC 2016

Среди недостатков – необходимость в периодической калибровке сенсора, специфичный для iPhone 5/5s дизайн модели-бампера, ПО, разбитое на отдельные составляющие.

Положительным качеством Seek Thermal является наличие быстрого самокалибрующегося датчика, а отрицательными – узкое поле зрения и небольшая детализация изображения.

С точки зрения общего качества FLIR ONE находится на одном уровне с конкурентом, но отстает, когда дело касается распознавания теплового излучения. Но нехватка чувствительности сенсора Lepton компенсируется наложением на изображение VGA-камеры, что позволяет достичь невероятной детализации. Снимки FLIR ONE выглядят просто потрясающе, а ПО – надежное, хотя и фрагментированное. Тем не менее, какие тепловизоры для смартфонов ни были бы выбраны, любой из них позволит взглянуть на мир, никогда прежде не виданный, несмотря на то что он всегда был перед нашими глазами.