Тепловидение для борьбы с хищниками и вредителями: возможности и ограничения

Тепловидение для борьбы с хищниками может облегчить обнаружение животных, отличающихся по термическим характеристикам, при слабом освещении, но обнаружение — это не то же самое, что идентификация.

Благодаря этому животное, отличающееся по термическому признаку, будет легче найти в темноте, при слабом освещении или в визуально загроможденной среде.

Однако тепловидение не следует рассматривать как технологию автоматической идентификации.

Видимого теплового сигнала может быть достаточно, чтобы обнаружить присутствие животного, но при этом он предоставляет слишком мало информации для уверенного определения вида, размера, ориентации или окружающих условий.

Таким образом, практическая ценность тепловизора зависит не только от характеристик детектора.

Это зависит от:

• тепловой контраст между целью и фоном;
• расстояние;
• разрешение детектора;
• объектив и поле зрения;
• фокусировка;
• атмосфера;
• растительности;
• местность;
• обработка изображения;
• способность пользователя интерпретировать сцену.

Основополагающий принцип визуализации см. что тепловизор может показать сверх того, что видит человеческий глаз.

Почему тепловидение может помочь в полевых работах в условиях низкой освещенности

Наблюдение в видимом свете зависит от отраженного света.

По мере падения освещенности визуальный контраст может исчезнуть.

Темное животное на фоне темной растительности может быть трудно отличить невооруженным глазом, даже если животное остается физически рядом.

Тепловидение подходит к сцене по-разному.

Если животное производит инфракрасный сигнал, существенно отличающийся от фона, детектор может четко определить эту разницу даже при чрезвычайно низкой видимой освещенности.

Это может сделать тепловидение особенно полезным для:

• локация движения по краям поля;
• сканирование открытой местности;
• наблюдение за территориями животноводства;
• проверка вероятных маршрутов путешествия;
• поиск местности после захода солнца.

Важным условием является:

до детектора должен дойти достаточный тепловой контраст.

Сама по себе темнота не гарантирует четкого теплового изображения.

Тепловидение не требует видимой темноты

Тепловому детектору не обязательно, чтобы сцена была темной.

Он может работать во время:

• дневной свет;
• сумерки;
• ночь;
• рассвет.

Детектор реагирует на тепловое инфракрасное излучение, а не ждет, пока солнце исчезнет.

Однако термическая картина меняется в течение дня.

Солнечный свет нагревает:

• грунта;
• рок;
• здания;
• растительности;
• оборудование;
• другие поверхности

по разным тарифам.

Эти поверхности также охлаждаются с разной скоростью после захода солнца.

В результате тепловой контраст между целью и фоном может сильно различаться при:

• полдень;
• поздний вечер;
• вскоре после захода солнца;
• середина ночи;
• раннее утро.

Подробнее об этой разнице см. как работает тепловидение при дневном свете.

Тепловой кроссовер может уменьшить контраст

Одним из наиболее важных ограничений поля является тепловой переход.

Тепловое пересечение происходит, когда видимый тепловой сигнал цели и фона сближается.

Например, фон, поглотивший солнечную энергию в течение дня, может оставаться теплым после захода солнца.

Если окружающая земля, растительность, конструкции и цель излучают одинаковые видимые тепловые сигналы, цель может стать труднее отделить.

Позже, когда окружающая среда остынет, контраст может снова увеличиться.

Вот почему тепловое изображение никогда не следует оценивать только по времени суток.

Реальный контраст сцены имеет значение.

Обнаружение — это первый шаг, а не окончательный ответ

Тепловидение часто особенно эффективно при ответе на следующие вопросы:

Есть ли в этой области термически отличающийся объект?

Это задача обнаружения.

Однако на больших расстояниях животное может занимать лишь небольшое количество образцов детектора.

Изображение может показать:

• присутствие;
• движение;
• приблизительное местоположение;
• широкий размер.

Это может не дать достаточно информации, чтобы точно определить, что это за животное.

Распознавание требует больше пространственной информации

Узнавание становится возможным, когда изображение содержит достаточно информации для более широкой классификации предмета.

Полезные сигналы могут включать в себя:

• общая форма;
• относительный размер;
• поза;
• схема движения;
• видимые пропорции тела.

Но эти сигналы все еще могут быть неоднозначными.

Животные с одинаковым размером или геометрией тела могут создавать схожие тепловые силуэты с низкой детализацией.

Идентификация снова становится более требовательной

Идентификация требует достаточно надежной информации для точного различения, которое имеет оперативное значение.

Этот порог зависит от задачи.

Источник тепла, который достаточно очевиден, чтобы его можно было обнаружить на одном расстоянии, все же может оказаться непригодным для уверенной идентификации вида.

По этой причине:

Указанную дальность обнаружения ни в коем случае нельзя рассматривать как дальность идентификации.

Полное объяснение можно найти в нашем руководстве по тепловое обнаружение, распознавание и идентификация.

Маленькие животные особенно требовательны

Мелкие вредители могут стать трудной тепловой мишенью по простой причине:

они занимают меньшее количество выборок детектора на заданном расстоянии.

Это означает, что детали изображения могут быстро исчезнуть с увеличением расстояния.

Результат зависит от:

• размер животного;
• ориентация;
• разрешение детектора;
• шаг пикселя;
• фокусное расстояние объектива;
• поле зрения;
• фокусировка;
• тепловой контраст.

Объект меньшего размера не исчезает автоматически при термическом воздействии.

Но для обеспечения полезной пространственной детализации обычно требуется более благоприятное расстояние и условия съемки.

Растительность может скрывать тепловые цели

Тепловидение не делает растительность прозрачной.

Теплое животное может оставаться частично видимым через щели в:

• трава;
• ветви;
• редкая кисть.

Это прямая видимость через щели.

Это не проникновение через растительность.

Плотный:

• листья;
• кисть;
• стволы деревьев;
• сельскохозяйственные культуры;
• местность

может частично или полностью блокировать прямой тепловой сигнал.

Научные исследования дикой природы также определяют плотность растительности и пологого покрова как важные ограничения для теплового обнаружения и идентификации видов.

Местность может полностью скрыть цель

Детектор принимает излучение только от поверхностей, находящихся в пределах прямой видимости.

Животное позади:

• хребет;
• земляной банк;
• большой камень;
• здание;
• плотный твердый барьер

невозможно просто реконструировать с помощью тепловидения.

Это звучит очевидно, но это важно при реальном сканировании.

Широкое поле зрения может помочь в эффективном поиске, а различные положения наблюдения могут выявить области, скрытые от исходной прямой видимости.

Погодные изменения Полезный диапазон

Тепловое инфракрасное излучение должно пройти через атмосферу, прежде чем достичь детектора.

Поэтому атмосферные условия могут снизить полезный контраст.

Соответствующие факторы включают в себя:

• влажность;
• туман;
• дождь;
• расстояние;
• разница температур;
• аэрозольные условия.

Легкий туман все же может позволить провести полезные тепловые наблюдения в условиях плохой видимой контрастности.

Плотный туман или сильный дождь могут значительно сократить тепловой диапазон.

Технически корректная формулировка:

тепловидение может сохранять преимущество перед видимым наблюдением в некоторых условиях плохой видимости, но оно не устраняет атмосферное ослабление.

Подробное объяснение см. в материале как погода влияет на тепловизионное изображение.

Разрешение детектора имеет значение, но само по себе оно не работает

Разрешение детектора определяет, сколько собственных тепловых образцов доступно.

Большее количество выборок детектора может предоставить больше пространственной информации, когда другие переменные сопоставимы.

Но само по себе разрешение не определяет производительность поля.

Детектор с более высоким разрешением не может полностью компенсировать:

• слабый тепловой контраст;
• плохую фокусировку;
• чрезмерное расстояние;
• неподходящий выбор линз;
• густая растительность;
• атмосферное затухание.

Поэтому разрешение детектора следует оценивать как часть всей системы визуализации.

NETD имеет значение, когда разница температур становится небольшой

NETD — это мера термической чувствительности в определенных условиях испытаний.

Когда контраст между целью и фоном сильный, небольшие различия в чувствительности могут быть менее важными.

Когда тепловые сигналы сближаются, системный шум становится более значительным.

Более низкий NETD может помочь сохранить меньшие температурные различия в сопоставимых условиях.

Но NETD не определяет:

• размера цели;
• пространственное разрешение;
• дистанцию идентификации;
• поле зрения;
• препятствие прямой видимости.

Это одна часть системы.

Объектив и поле зрения меняют рабочий процесс сканирования

Фокусное расстояние объектива и размер детектора определяют угловое поле зрения.

Более широкое поле зрения может облегчить сканирование:

• большие поля;
• линии деревьев;
• животноводческие территории;
• близлежащая местность.

Более узкое поле зрения может разместить большую часть доступной выборки детектора на сцене с меньшими углами.

Это может помочь удаленным объектам занять большую часть изображения.

Но компромиссом является уменьшение охвата сцены.

Это создает практический выбор:

более широкий угол обзора для поиска

против:

более узкий угол обзора для более отдаленных деталей.

Не существует универсального лучшего фокусного расстояния для съемки хищников или вредителей.

Цифровой зум не создает новую информацию о детекторе

Цифровой зум увеличивает данные, уже записанные детектором.

Это может облегчить осмотр объекта на дисплее.

Он не добавляет новые образцы собственных детекторов.

Если животное занимает всего несколько собственных пикселей, увеличение дисплея не сможет восстановить информацию, которая никогда не была захвачена.

Обработка и сверхвысокое разрешение могут улучшить представление изображения на продуктах, поддерживающих эти функции.

Их все равно следует отличать от собственного разрешения детектора.

Лазерный дальномер может добавить полезную информацию о расстоянии

Некоторые тепловизионные устройства оснащены лазерным дальномером.

Там, где он присутствует, LRF может предоставить информацию о расстоянии, которую трудно оценить визуально только по тепловизионному изображению.

Это может быть полезно, поскольку тепловые сцены могут содержать меньше знакомых визуальных сигналов расстояния, чем дневные оптические изображения.

Но LRF не улучшает идентификацию видов.

Оно отвечает:

Как далеко находится измеряемая точка?

Не отвечает:

Что такое тепловая тема?

Реализация LRF, диапазон измерения дальности, алгоритм измерения и интеграция зависят от конкретного продукта.

Более широкое сравнение см. Сравнение тепловизоров LRF и не-LRF.

Баллистические функции отделены от теплового обнаружения

Некоторые тепловые платформы могут включать в себя программное обеспечение, связанное с баллистикой.

Эти функции не следует путать с характеристиками теплового изображения.

Баллистический инструмент может использовать такие входные данные, как:

• измеряемая дальность;
• данные снаряда;
• ноль информации;
• экологические предположения.

Не улучшается:

• разрешение детектора;
• NETD;
• фокусировка;
• теплового контраста;
• видовая идентификация.

Поэтому баллистические функции следует рассматривать как функции рабочего процесса, а не как возможности тепловидения.

Они также должны быть проверены на предмет конкретного продукта.

Запись может поддерживать документацию

Некоторые тепловые устройства обеспечивают:

• захват неподвижного изображения;
• видеозапись;
• внутреннее хранилище.

Там, где это возможно, запись может помочь документировать:

• наблюдаемая активность животных;
• шаблоны расположения;
• повторные визиты;
• оценка оборудования;
• полевые условия.

Запись может быть полезна в рабочих процессах борьбы с вредителями, когда наблюдения необходимо просмотреть позже.

Но его не следует описывать как универсальную функцию тепловизора.

Емкость памяти и функции записи различаются в зависимости от модели.

Тепловизионное изображение может помочь отделить поиск от подтверждения

Полезный рабочий процесс в поле разделяет несколько задач.

Найдите

Используйте тепловое изображение для поиска аномальных тепловых сигнатур.

Оценить

Обратите внимание:

• движение;
• размер;
• местоположение;
• окружающая местность;
• тепловой контраст.

Подтвердить

Не полагайтесь только на неопределенный источник тепла, когда идентификация вида имеет значение.

Получите достаточно информации для подтверждения:

• виды;
• позиция;
• соответствующее окружение;
• соответствует ли ситуация местным требованиям.

Измеряйте там, где это поддерживается

Если устройство оснащено LRF, к оценке можно добавить информацию о расстоянии.

Запись там, где поддерживается

Если запись доступна, наблюдения можно документировать для последующего просмотра.

Этот рабочий процесс более оправдан, чем рассматривать первый видимый тепловой сигнал как полный ответ.

Фермы и животноводческие помещения создают тепловой беспорядок

Сельскохозяйственная среда часто содержит множество объектов с сильными тепловыми характеристиками.

Примеры могут включать:

• животные;
• здания;
• техника;
• хранящиеся материалы;
• нагретая солнцем земля;
• водные системы;
• транспортные средства.

Это может создать тепловой беспорядок.

Яркая или теплая подпись не является автоматически предполагаемым предметом.

Знание сцены остается важным.

Камни и конструкции могут создавать ложные визуальные сигналы

Неодушевленные предметы могут оставаться теплыми после поглощения солнечной энергии.

Камень, стена, крыша, корпус оборудования или участок земли могут оказаться термически заметными.

На большом расстоянии или при низком пространственном разрешении такие объекты изначально могут напоминать тепловую аномалию размером с животное.

Движение и дополнительная пространственная информация могут помочь в интерпретации.

Это еще одна причина, по которой обнаружение не следует приравнивать к идентификации.

Активность хищников и вредителей — не единственная переменная

Поведение животных меняется при:

• сезон;
• наличие еды;
• погоды;
• беспокойство;
• времени суток;
• среда обитания;
• местное управление.

Тепловидение может помочь наблюдать за тем, что находится в пределах возможностей устройства.

Он не может гарантировать, что конкретный вид появится в определенной области или в определенный график.

Поэтому в этой статье избегаются обещания об успехе или возврате инвестиций.

Тепловидение не снижает затраты автоматически

Тепловое оборудование может повысить эффективность наблюдения в подходящих условиях.

Но принесет ли это экономическую выгоду, зависит от таких факторов, как:

• размер операции;
• труд;
• частота использования;
• целевые виды;
• местная среда;
• стоимость оборудования;
• цели управления.

Без реальных эксплуатационных данных высказывания типа:

«термоокупается»

или:

«затраты на управление тепловыми сокращениями сокращаются на X%»

технически не обоснованы.

Время автономной работы становится ограничением на местах

Длительные сеансы наблюдения делают важным управление питанием.

Фактическое время работы может зависеть от:

• емкость аккумулятора;
• яркости дисплея;
• записи;
• беспроводных функций;
• использование LRF;
• температуры окружающей среды;
• перерабатывающая нагрузка.

Поэтому опубликованное время выполнения должно быть привязано к конкретному продукту и заявленным условиям тестирования.

Общая статья не должна переносить время работы одной модели на всю тепловую категорию.

Защита окружающей среды зависит от продукта

Полевое оборудование может столкнуться с:

• дождь;
• пыль;
• грязь;
• перепады температуры;
• конденсат.

Однако степень защиты корпуса зависит от модели.

Текущий продукт с рейтингом IP можно описать этим проверенным рейтингом.

Всю категорию не следует описывать как:

водонепроницаемый
устойчивый к атмосферным воздействиям
всепогодный

без квалификации.

Юридические и эксплуатационные требования различаются

Борьба с хищниками, борьба с вредителями, наблюдение в ночное время и использование теплового оборудования регулируются по-разному в разных юрисдикциях.

Правила могут зависеть от:

• виды;
• местоположение;
• сезон;
• земельная собственность;
• времени суток;
• тип оборудования;
• метод контроля.

То, что тепловое устройство технически способно вести наблюдение в ночное время, не означает, что его конкретное использование разрешено законом повсюду.

Перед использованием в полевых условиях всегда проверяйте действующие местные правила и требования к землепользованию.

Тепловидение для борьбы с хищниками и вредителями: практическое сравнение

Фактор	В чем может помочь тепловидение	Важное ограничение
Тьма	Обнаружение теплового контраста без видимого освещения	Контраст по-прежнему зависит от сцены
Обнаружение	Найдите термически отличающихся животных	Обнаружение ≠ идентификация
Мелкие вредители	Покажите тепловой сигнал на подходящем расстоянии	Меньше пикселей на маленьких объектах
Растительность	Могут быть видны открытые части через зазоры	Не видно сквозь плотное укрытие
Дневной свет	Может продолжать работать	Солнечное отопление меняет контраст
Погода	В некоторых условиях может превосходить видимую визуализацию	Туман, дождь и влажность уменьшают дальность действия.
Большое расстояние	Тепловые сигнатуры могут оставаться обнаруживаемыми	Пространственная детализация уменьшается с расстоянием
LRF	Можно добавить данные о расстоянии, если есть	Не определяет виды
Баллистическое программное обеспечение	Может поддерживать рабочий процесс, если имеется	Не улучшает тепловое изображение
Запись	Может документировать наблюдения, если имеется	Специфический для продукта
Полевая выносливость	Возможность портативного наблюдения	Батарея/время автономной работы имеют значение
Экономическая выгода	Может улучшить рабочий процесс в подходящих случаях	Окупаемость инвестиций требует реальных эксплуатационных данных

Цель этой таблицы — показать, где тепловидение дает информацию, а где оно не заменяет оценку на месте.

Когда тепловидение особенно полезно

Тепловидение может быть особенно полезно в следующих случаях:

• наблюдение происходит после захода солнца;
• видимый контраст слабый;
• зона поиска достаточно открыта для сохранения прямой видимости;
• теплотелое животное, скорее всего, термически отличается от фона;
• имеет значение быстрое сканирование;
• активное видимое освещение нежелательно;
• Полезно повторное наблюдение за активностью животных.

Фактическое значение по-прежнему зависит от конкретной среды и продукта.

Когда тепловидение становится сложнее

Производительность может стать более сложной, если:

• растительность густая;
• цели очень малы;
• расстояние большое;
• целевая и фоновая температуры совпадают;
• местность блокирует прямую видимость;
• присутствует сильный туман или дождь;
• тепловая сцена содержит множество теплых структур или объектов.

Эти условия не обязательно делают тепловидение бесполезным.

Они уменьшают количество или надежность доступной информации.

Текущий тепловой продукт Yubeen следует оценивать по всей системе

Текущие тепловые продукты Yubeen сочетают в себе детектор, тепловую оптику, обработку изображений, дисплей, элементы управления, силовое и механическое оборудование.

Точные возможности необходимо брать из актуальной документации конкретной модели.

Не переносить:

• разрешение детектора;
• NETD;
• объектив;
• возможности LRF;
• записи;
• баллистическим функциям;
• время выполнения;
• класс IP;
• рабочая температура

от одной модели Yubeen к другой.

Цель статьи — объяснить, как тепловидение поддерживает приложение, а не превратить одну модель в универсальное представление каждого тепловизионного продукта.

Можно ознакомиться с актуальную линейку тепловизионных продуктов Yubeen после определения поля зрения, расстояния, чувствительности и требований к интеграции, которые важны для приложения.

Как оценить тепловизионный прицел на предмет работы с хищниками или вредителями

Используйте следующий контрольный список:

1. Какого размера животное необходимо обнаружить?
2. На каком реальном расстоянии?
3. Достаточно ли обнаружения или требуется уверенная идентификация?
4. Насколько густая растительность?
5. Какую площадь необходимо сканировать?
6. Какое поле зрения подходит?
7. Какое разрешение детектора и NETD доступны?
8. Требуется ли встроенное измерение дальности?
9. Требуется ли запись?
10. Какое время выполнения реалистично для выездной сессии?
11. Какую защиту от атмосферных воздействий обеспечивает конкретная модель?
12. Какие местные правила регулируют использование по назначению?

Это более надежный метод выбора, чем выбор из заголовка диапазона обнаружения.

Тепловидение — это инструмент, а не автоматический результат

Тепловая технология может облегчить обнаружение животных, когда их инфракрасный сигнал отделяется от окружающей среды.

Это существенное преимущество во многих ситуациях при слабом освещении и в ночное время.

Но система остается ограниченной:

• теплового контраста;
• выборка детектора;
• оптика;
• атмосфера;
• растительности;
• расстояние;
• линия обзора.

И самое главное:

увидеть тепловую сигнатуру — это не то же самое, что точно знать, что ее создало.

A technically sound predator- or pest-management workflow therefore uses thermal imaging as an information tool—supported by proper identification, realistic range expectations, product-specific features and local operating requirements. For species-specific selection factors, see our guide to choosing a thermal scope for coyote and hog hunting.

Часто задаваемые вопросы