黑暗环境中的成像技术_红外线摄影

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1、————红外线摄影中国科学院遥感应用研究所(北京100101)钱育华11前言在黑暗环境中,以及在星光、月光等低照度微光下获取目标物的可视影像信息,对某些生物学及医学试验研究;对采集暗环境中的心理学和医学的某些行为信息;对了解暗环境中动物行为的速写和植物生态学特征;对公安破案及罪行调查;对采集剧场、歌舞厅内观众对某演出活动的反映信息以及对暗环境中的军事活动事件的记录等等,都具有实用意义和应用前景。在黑暗环境中获取目标物的可视影像信息,可采用的技术方法有:红外线摄影法、红外线光电阴极的电子光学变换器法、热红外线成像法

2、。其中,最简便实用的是红外线摄影。电子光学变换及热红外线成像技术需要专门的技术装备,影像分辨率较低,一般使用者多感不方便。本文中专门讨论在黑暗环境中的红外线摄影。1959年,前苏联出版的《ПРАКТИЧЕСК2ИЕПРИМЕНИЯИНФРАКРАСНЦХЛУЧ2ЕЙИ》专著;1959年,中国电影出版社出版的索拉维也夫著《红外线摄影》;1985年,文化艺术出版社出版的张汉玺译《特种摄影》;1986年,中国电影出版社出版的[苏]尼·尼·库德拉绍夫著《特种电影摄影》;1987年出版的《摄影技术大会》;贺修桂等编著的《摄

3、影手册》以及笔者在1996年《感光材料》杂志上发表的《红外照相技术及应用》,都在有关章节中对红外线摄影的理论和技术作了介绍,阐明了红外线摄影获取暗环境中目标物的可视影像信息在理论和实践上是可行的。21红外线的特性红外线是人们肉眼感觉不到的,只能用间接的方法发现它的存在。红外线在可见光谱的红色端以外,是波长从760～1100×106的不可见光。但由于红外线感光乳剂层nm仅对近红外光敏感,所以实际应用红外线摄影的是波长在760～1350nm的一段。红外线摄影是从1925年开始应用的。红外线摄影的价值是由其自身的某些性

4、质所决定的。①红外线很少受到大气中以致混浊气体中散射光的影响。它能够更好地透过空中的烟雾及薄云,因此有利于很远处目标物的摄影成像。②红外线的吸收及反射有时比可见光好。因此,若干目标物在红外线摄影成像信息中,会得出完全不同的色调显示,这样就有可能发现目标物影像的许多有趣的及重要的信息。例如健康树木的叶绿素、青草植被能强烈地吸收短波而反射红外线的大部分。此外,叶绿素吸收紫外线时会在红外线区发出荧光。因此,在红外黑白照片上,绿色植被成为白色影像,在彩色红外照片上成为不同程度的红色。对于人眼感到很亮的许多染料,由于红外线

5、几乎全被吸收,因而在红外照片上成为黑色影像。③红外线可以透过可见光不能透过的介质。对可透过红外线的人体皮肤进行红外线摄影,可以清楚地看到血管的影像信息。红外线能穿透除黑纸以外的纸张、皮革、绸布、薄木片、硬橡胶、昆虫与植物的黑壳。1997年第6期感光材料·39·312红外线照相机在黑暗环境中摄影,除了专用的红外线31暗环境中红外线摄影311人工红外线辐射源红外线是非可见光。用红外线照明目标物进行摄影,实质上就是在黑暗环境中摄影。在黑暗环境中目标物自身辐射的热红外线对红外感光胶片是不敏感的,只有反射短波红外线才能使红

6、外胶片敏感,因此必须给目标物以足够的红外线照明。在黑暗环境中进行红外线摄影,一定要解决好人工红外线辐射源。选择利用发热到足够温度的热辐射器,一般采用钨丝白炽灯,并匹配适用的红外滤光镜,就可以在红外线光谱区内达到足够的辐射能照射被摄黑暗环境中的目标物。图1所示是白炽钨丝灯的光谱辐射能分布,它是最适宜的红外线摄影照明光源。在光源辐射方向加上红外滤光镜后,完全排除了白炽灯辐射的可见光,从而成为一个非可见的照明光源。此时,在黑暗中摄影,在照相机镜头前不必再用红外滤光镜。为了获得理想的非可见光照明,最好把灯泡接在降低的电压

7、上,例如把两个灯泡串联起来,以便减少白炽灯的可见光辐射。其它辐射红外线的非可见光源也可以用。以上是在有电源的情况下非可见的红外线照明。在没有动力电源的黑暗环境中,为了在随机黑暗环境条件下进行隐蔽的红外线摄影,可携带方便的专业红外线摄影闪光灯,如NOCTO480型、森帕克牌红外线400型闪光灯。照相机外,常用的各型照相机均可用于红外线摄影,只是不同类型的照相机采用不同规格的红外胶片。另外,由于红外线能穿透某些物质,故必须选用能防止红外线透过的金属机身箱体及暗盒。红外线比可见光波长长,因此,在摄影调焦清楚后,应将距离

8、标度挪动与红外标志红色“R”对准,才能获得清晰影像。313红外滤光镜对不同类型的红外胶片,应选不同类型的红外滤光镜与之匹配。如在黑暗中用红外线摄影闪光灯,则不必用红外滤光镜。适用于红外线摄影的滤光镜类型很多,如柯达公司的WRATTENFILTERNo15,25,29,70,87,87A,87B,87C,88A,89B。选择何种滤光镜取决于所用的红外胶片和对影像效果的要求。