Υπέρυθρες κάμερες VS Θερμικές κάμερες – Βασικές διαφορές, εφαρμογές και συμπεράσματα

 Στον τομέα της βιντεοεπιτήρησης πολλές φορές αναδύονται διάφορα διλλήματα σχετικά με τον εξοπλισμό που θα χρησιμοποιηθεί για να καλύψει τις εκάστοτε απαιτήσεις. Ένα από τα διλλήματα αυτά, αφορά τις κάμερες που χαρακτηρίζουμε με τους όρους υπέρυθρες και θερμικές.

Του Νέστωρα Πεχλιβανίδη

Τις τελευταίες δεκαετίες, τα ηλεκτρονικά συστήματα φυσικής ασφάλειας έχουν σημειώσει σημαντική εξέλιξη, ενώ το ίδιο φυσικά ισχύει και για τις επιμέρους δυνατότητες αυτών. Οι σύγχρονες επιχειρήσεις και τα μεγάλα συγκροτήματα κτιρίων, έχουν πλέον τη δυνατότητα να εκμεταλλευτούν μια ποικιλία επιλογών και λύσεων, εξοπλισμένες με πολυάριθμες, ταχύτατες και προσαρμοστικές τεχνολογίες για να ενισχύσουν την ασφάλεια τους. Ωστόσο, η επιλογή των κατάλληλων συστημάτων απαιτεί κάποιες γνώσεις επί του θέματος.

Η βιντεοεπιτήρηση, αν όχι η σημαντικότερη, είναι σίγουρα μία πολύ ουσιαστική πτυχή ενός αποτελεσματικού συστήματος ασφαλείας, με τις στατιστικές να δηλώνουν πως και μόνο η παρουσία καμερών, μπορεί να αποτρέψει έως και το 60% των παραβιάσεων. Εφόσον λοιπόν μία απλή εγκατάσταση καμερών έχει τέτοια αποτελέσματα, μπορεί κανείς να φανταστεί τι θα προσφέρει ένα ολοκληρωμένο σύστημα βιντεοεπιτήρησης προσαρμοσμένο στις ιδιαίτερες ανάγκες των εκάστοτε επιχειρήσεων.

Όταν βέβαια πρόκειται για την επιλογή λύσεων επιτήρησης με δυνατότητα καταγραφής βίντεο υψηλής ευκρίνειας και μάλιστα σε όλες τις πιθανές συνθήκες, θα πρέπει οι ενδιαφερόμενοι να δώσουν προτεραιότητα στις θερμικές και τις κάμερες υπερύθρων ή σε άλλες παρόμοιες τεχνολογίες.

Το παρόν άρθρο στοχεύει στο να αποτελέσει έναν σύντομο αλλά συνάμα πυκνό οδηγό για να δοθεί μία απάντηση στο δίλημμα των θερμικών έναντι των καμερών υπερύθρων.

Θερμικές και υπέρυθρες κάμερες: κύριες διαφορές

Οι όροι θερμικές και υπέρυθρες κάμερες χρησιμοποιούνται συχνά εναλλακτικά σε σχέση με τις λοιπές βιντεοκάμερες ασφαλείας, ωστόσο οι διαφορετικές ονομασίες, κρύβουν δύο διαφορετικές τεχνικές που βέβαια, βασίζονται στο ίδιο φυσικό μέγεθος, την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Όλες οι θερμικές κάμερες μπορούν να χαρακτηριστούν ως ένας τύπος κάμερας υπερύθρων, ωστόσο, οι κάμερες υπερύθρων δεν είναι όλες θερμικές.

Όταν κάποιος συγκρίνει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των υπέρυθρων έναντι των θερμικών καμερών, είναι σημαντικό να λάβει υπόψη την ακόλουθη διάκριση: Οι πρώτες  κάμερες υπερύθρων έχουν σχεδιαστεί για να εντοπίζουν και να καταγράφουν σημάδια υπέρυθρης ακτινοβολίας (ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με μεγαλύτερο μήκος κύματος από το ορατό φως). Αντίθετα, η θερμική κάμερα είναι ένας ειδικός τύπος υπέρυθρης κάμερας που έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει υπέρυθρες εκπομπές και να τις μετατρέπει σε θερμικές εικόνες με βάση τις μεταβολές της θερμότητας.

Εν ολίγοις, όλες οι θερμικές κάμερες μπορούν να ταξινομηθούν ως λύσεις υπέρυθρης ακτινοβολίας, καθώς είναι σε θέση να καταγράφουν πλάνα από υπέρυθρες εκπομπές. Ωστόσο, δεν διαθέτουν όλες οι κάμερες υπερύθρων λειτουργία θερμικής απεικόνισης.

Πώς λειτουργούν οι υπέρυθρες κάμερες;

Οι κάμερες υπερύθρων, γνωστές και ως IR, έχουν σχεδιαστεί για να καταγράφουν την υπέρυθρη ακτινοβολία που είτε εκπέμπεται είτε ανακλάται από αντικείμενα στο οπτικό τους πεδίο. Καθώς όλα τα αντικείμενα με θερμοκρασία πάνω από το απόλυτο μηδέν εκπέμπουν υπέρυθρη ακτινοβολία, οι κάμερες μπορούν να ανιχνεύσουν κίνηση ή σημάδια ύποπτης δραστηριότητας που μπορεί να μην είναι ορατά στα τυπικά πλάνα CCTV.

Προκειμένου να παράξουν ορατές εικόνες, οι κάμερες IR χρησιμοποιούν αισθητήρες εστιακού επιπέδου σε μορφή συστοιχιών (FPA-Field Plane Array). Οι αισθητήρες FPA περιέχουν πολλαπλά στοιχεία που μπορούν να ανιχνεύσουν και να μετρήσουν την ποσότητα υπέρυθρης ακτινοβολίας που δέχονται. Αυτή η απορροφούμενη ακτινοβολία μετατρέπεται στη συνέχεια σε ηλεκτρικά σήματα, η ισχύς των οποίων συνδέεται άμεσα με την ένταση της ακτινοβολίας IR.

Κάθε στοιχείο ανιχνευτή στέλνει ένα μοναδικό ηλεκτρικό σήμα σε μια μονάδα επεξεργασίας, η οποία συνδυάζει όλες τις πληροφορίες με αποτέλεσμα μια ενιαία προβαλλόμενη εικόνα. Οι περιοχές με περισσότερη ακτινοβολία εμφανίζονται πιο φωτεινές από εκείνες με λιγότερη, επιτρέποντας στο προσωπικό να βλέπει εικόνες ανεξάρτητα από τις συνθήκες φωτισμού.

Πώς λειτουργούν οι θερμικές κάμερες;

Όταν συγκρίνει κανείς τις υπέρυθρες με τις θερμικές κάμερες για πιθανή χρήση σε μια εγκατάσταση ασφαλείας, είναι σημαντικό να κατανοήσει τις μικρές διαφορές στον τρόπο με τον οποίο κάθε λύση καταγράφει εικόνες. Ενώ οι θερμικές κάμερες ανιχνεύουν τις υπέρυθρες εκπομπές παρόμοια με τις κάμερες υπέρυθρης ακτινοβολίας, οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται στις πρώτες διαφέρουν σημαντικά από εκείνους που υπάρχουν σε μια τυπική εγκατάσταση υπέρυθρης ακτινοβολίας.

Αντί να χρησιμοποιούν συστοιχίες FPA, οι περισσότερες θερμικές κάμερες σήμερα είναι εξοπλισμένες με αισθητήρες μικροβολομέτρων, μικροσκοπικές συσκευές που θερμαίνονται ανάλογα της ακτινοβολίας που απορροφούν. Αυτή η μεταβολή στην απορροφούμενη ακτινοβολία, μετατρέπεται στη συνέχεια σε ηλεκτρικό σήμα για την παραγωγή μιας εικόνας με βάση τις μεταβολές της θερμότητας, όπου τα χρώματα αντιπροσωπεύουν τη θερμοκρασία των αντικειμένων στο οπτικό πεδίο της κάμερας.

Έχοντας αυτό κατά νου, η βασική διαφορά μεταξύ των υπέρυθρων και των θερμικών καμερών είναι ότι οι υπέρυθρες κάμερες μπορούν να ανιχνεύσουν και να απεικονίσουν αντικείμενα με βάση τα γενικά επίπεδα της υπέρυθρης ακτινοβολίας που αντανακλούν και εκπέμπουν, ενώ οι θερμικές κάμερες βασίζονται στην θερμότητα που παράγεται από την προσπίπτουσα στους αισθητήρες ακτινοβολία και μπορούν να ‘’δουν’’ ακόμα και σε πλήρες σκοτάδι.

Βασικές λειτουργικές διαφορές

Για τους ιδιοκτήτες επιχειρήσεων και ακινήτων που λαμβάνουν υπόψη τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των καμερών υπερύθρων έναντι των θερμικών για χρήση σε εγκαταστάσεις ασφαλείας, είναι σημαντικό να εξετάσουν πώς η κάθε λύση μπορεί να προσαρμοστεί στις μοναδικές ανάγκες ασφαλείας της εκάστοτε επιχείρησης. Ενώ και οι δύο τύποι των εν λόγω καμερών μπορούν να παρέχουν επιπλέον δυνατότητες στο συνολικό σύστημα ασφάλειας, υπάρχουν μερικές λειτουργικές διαφορές που μπορεί να βοηθήσουν τους ενδιαφερόμενους να καταλήξουν στη βέλτιστη λύση.

Οπτικοποίηση – Από πολλές απόψεις, η κύρια διαφορά μεταξύ των δύο καμερών είναι η αρχή λειτουργίας πάνω στην οποία βασίζονται για την καταγραφή και κατ’ επέκταση την απεικόνιση του καταγεγραμμένου υλικού. Σε περιπτώσεις όπου οι κάμερες ασφαλείας προορίζονται μόνο για την ανίχνευση της παρουσίας μη εξουσιοδοτημένων ατόμων που εισέρχονται σε ιδιωτικούς χώρους, οι θερμικές κάμερες μπορεί να είναι πιο αποτελεσματικές, καθώς έχουν σχεδιαστεί ειδικά για να ανιχνεύουν πηγές θερμότητας ενώ προσφέρουν μεγαλύτερη εμβέλεια.

Ωστόσο, εάν οι υπεύθυνοι ασφαλείας στοχεύουν να καταγράψουν αξιόπιστα πλάνα σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, και θέλουν πρόσθετες πληροφορίες, όπως τα πρόσωπα και τα οχημάτων ή επιθυμούν την ανάγνωση λεπτομερειών όπως οι πινακίδες κυκλοφορίας, τότε οι κάμερες υπερύθρων θα είναι πιο κατάλληλες.

Ποιότητα εικόνας – Η ποιότητα της εικόνας είναι μια ακόμα σημαντική παράμετρος κατά την επιλογή οποιασδήποτε λύσης καταγραφής και πρέπει επίσης να λαμβάνεται σοβαρά υπόψη. Τόσο οι θερμικές όσο και οι κάμερες υπερύθρων που διατίθενται στο εμπόριο, προσφέρουν ποικιλία αναλύσεων. Ωστόσο, υπάρχουν κάποιοι περιορισμοί.

Κατά κύριο λόγο, οι κάμερες υπερύθρων συχνά παράγουν καθαρότερες εικόνες λόγω του ότι οι αισθητήρες τους λαμβάνουν την ακτινοβολία IR ως μορφή φωτός, πράγμα που σημαίνει ότι αυτές είναι καταλληλότερες για περιπτώσεις νυχτερινής χρήσης.

Φάσμα λειτουργίας – Ενώ και οι δύο έχουν σχεδιαστεί για την ανίχνευση υπέρυθρης ακτινοβολίας, εντέλει ανιχνεύουν διαφορετικά μήκη κύματος. Πιο συγκεκριμένα, οι θερμικές κάμερες αξιοποιούν το υπέρυθρο φάσμα μεγάλου μήκους κύματος (8-14 μικρόμετρα-θερμική υπέρυθρη ακτινοβολία), πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να ανιχνεύσουν μεταβολές που σχετίζονται με τη θερμοκρασία των αντικειμένων που βρίσκονται στο οπτικό πεδίο της κάμερας.

Συγκριτικά, οι κάμερες υπερύθρων, μπορούν να λειτουργούν τόσο στο φάσμα μικρού όσο και μεγάλου μήκους κύματος, ανιχνεύοντας μεταβολές της υπέρυθρης ακτινοβολίας σε ένα πολύ ευρύτερο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Αυτό τους επιτρέπει να ανιχνεύουν με ακρίβεια τόσο την εκπεμπόμενη όσο και την ανακλώμενη υπέρυθρη ακτινοβολία, ώστε να παρέχουν μια πολύ πιο λεπτομερή εικόνα των αντικειμένων.

Εκτιμήσεις κόστους – Κατά κανόνα, οι θερμικές κάμερες είναι ακριβότερες από τις υπέρυθρες. Αυτό οφείλεται κυρίως στο κόστος των εξειδικευμένων αισθητήρων μικροβολομέτρων που απαιτούνται για την ακριβή ανίχνευση των μεταβολών της θερμότητας, οι οποίοι μάλιστα απαιτούν βαθμονόμηση για να λειτουργήσουν αποτελεσματικά.

Καθώς οι κάμερες υπερύθρων καλύπτουν ευρύτερο φάσμα περιπτώσεων χρήσης, τα μοντέλα μπορούν να διατίθενται σε διάφορα επίπεδα πολυπλοκότητας και σε υψηλότερες τιμές. Αυτό σημαίνει ότι αν οι ιδιοκτήτες ακινήτων χρειάζονται μόνο τις βασικές λειτουργίες σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, μια αποτελεσματική κάμερα ασφαλείας IR θα είναι πιθανότατα πιο προσιτή. Αλλά οι συγκρίσιμες ποιότητες των καμερών IR έναντι των θερμικών καμερών θα έχουν πιθανότατα παρόμοιες τιμές.

Συνήθεις περιπτώσεις χρήσης

Ενώ η κατανόηση των διαφορών μεταξύ των εν λόγω καμερών μπορεί να οδηγήσει στην επιλογής της καταλληλότερης για την εκάστοτε εγκατάσταση, μερικά παραδείγματα σίγουρα θα ρίξουν περισσότερο φως στην υπόθεση. Παρακάτω παρατίθενται ορισμένες κοινές περιπτώσεις χρήσης τόσο για τις θερμικές όσο και για τις κάμερες υπερύθρων, ώστε να καταδειχθεί πού υπερέχει η κάθε συσκευή.

• Επιθεωρήσεις κτιρίων: Οι θερμικές κάμερες είναι ιδιαίτερα χρήσιμες για τον εντοπισμό της απώλειας θερμότητας στα κτίρια και ως εκ τούτου μπορούν να αξιοποιηθούν στον κατασκευαστικό τομέα ή ως εργαλεία κατά την διενέργεια συντηρήσεων. Κατ’ αυτό τον τρόπο μπορούν να εντοπιστούν ελαττώματα σε στέγες, σε κουφώματα, σε υδραυλικές εγκαταστάσεις και να πραγματοποιηθούν οι απαραίτητες επισκευές.
• Βιομηχανική συντήρηση: Μια άλλη εφαρμογή στην οποία οι θερμικές κάμερες πλεονεκτούν και ταιριάζουν περισσότερο είναι η συντήρηση βιομηχανικών μηχανημάτων. Μπορούν να ανιχνεύσουν σημάδια κόπωσης των μηχανημάτων (υπερθέρμανση, αόρατες μηχανικές στρεβλώσεις) που θα μπορούσαν να υποδηλώνουν μηχανικές και ηλεκτρικές βλάβες που απαιτούν ιδιαίτερη προσοχή, προλαμβάνοντας έτσι δυσάρεστες καταστάσεις χωρίς μάλιστα να επηρεαστεί η παραγωγή.
• Ασφάλεια κτιρίων: Οι θερμικές κάμερες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση εισβολών σε περιοχές με ελάχιστο ή καθόλου φυσικό φως, καθώς και σε περιβάλλοντα με ομίχλη, καπνό ή φυλλωσιές που θα μπορούσαν να εμποδίσουν το οπτικό πεδίο μιας υπέρυθρης κάμερας. Συνήθη παραδείγματα είναι οι περίμετροι κτιρίων και υπαίθριων χώρων γενικότερα , όπου μια μικρή μεταβολή στην θερμότητα μπορεί να είναι ευκολότερο να ανιχνευθεί σε σύγκριση με την ορατή παρουσία ενός ατόμου, καθώς και οι αποθηκευτικοί χώροι που μπορεί να μην φωτίζονται μόνιμα από συστήματα φωτισμού.
• Νυχτερινή όραση: Εάν κατά την επιλογή μεταξύ θερμικής ή κάμερας υπερύθρων είναι απαραίτητο κριτήριο η αξιόπιστη παρακολούθηση περιοχών υψηλού κινδύνου σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, τότε πρέπει να στραφούμε οπωσδήποτε στις δεύτερες, καθώς οι κάμερες υπέρυθρης απεικόνισης θα είναι σχεδόν πάντα η καλύτερη επιλογή. Οι συγκεκριμένες μπορούν όχι μόνο να ανιχνεύσουν την παρουσία μη εξουσιοδοτημένων εισβολέων στο απόλυτο σκοτάδι, αλλά και να παράγουν εικόνες υψηλότερης ποιότητας και με πρόσθετες λεπτομέρειες για να βοηθήσουν το προσωπικό να αναγνωρίσει με μεγαλύτερη ακρίβεια τους υπόπτους.
• Ανίχνευση απειλών: Οι υπερύθρων επίσης προτιμώνται έναντι των θερμικών, σε συστήματα ασφαλείας που έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν λειτουργίες ανίχνευσης απειλών και ταυτόχρονης απόκρισης, καθώς μπορούν να ανιχνεύσουν παράγοντες όπως η σύνθεση ενός υλικού, τα χαρακτηριστικά κάποιου προσώπου και να αναγνωρίσουν αντικείμενα, ενώ θα συνεργάζονται με το λογισμικό ανάλυσης βίντεο για την ενεργοποίηση αυτοματισμών.
• Αναγνώριση οχήματος: Οι υπέρυθρες κάμερες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό ύποπτων οχημάτων και την αναγνώριση πινακίδων κυκλοφορίας σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, μια διαδικασία που δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί με ακρίβεια με τη χρήση θερμικών καμερών. Εάν οι εγκατεστημένες κάμερες CCTV προορίζονται για την υποστήριξη πρωτοβουλιών παρακολούθησης οχημάτων 24 ώρες το 24ωρο, θα πρέπει να δοθεί προτεραιότητα στις λύσεις υπέρυθρης ακτινοβολίας.
• Παρακολούθηση HVAC: Ομοίως με τις θερμικές, ορισμένα μοντέλα καμερών υπερύθρων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό μη φυσιολογικών προτύπων θέρμανσης σε ενεργά συστήματα εξαερισμού. Αυτό σημαίνει ότι ορισμένοι τύποι καμερών υπερύθρων μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν κατά τις εργασίες συντήρησης ή εγκατάστασης συστημάτων κλιματισμού-θέρμανσης.

Τελική ετυμηγορία

Τόσο οι θερμικές όσο και οι υπέρυθρες κάμερες είναι μία πολύ σημαντική προσθήκη σε υφιστάμενες εγκαταστάσεις βίντεο-επιτήρησης, εξασφαλίζοντας την καταγραφή χρήσιμου οπτικού υλικού ανεξάρτητα από τις συνθήκες φωτισμού, αλλά ποια είναι καλύτερη; Κατά την επιλογή μεταξύ θερμικών και υπέρυθρων λύσεων, οι ενδιαφερόμενοι πρέπει πρώτα να εξετάσουν τις ανάγκες ασφαλείας των εγκαταστάσεων, καθώς οι πληροφορίες αυτές ενδεχομένως θα οδηγήσουν στην απάντηση.

Εάν οι διαχειριστές επιχειρήσεων σκοπεύουν να αναπτύξουν συστήματα που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση της παρουσίας μη εξουσιοδοτημένων εισβολέων και η λεπτομέρεια στην εικόνα δεν είναι απαραίτητη προϋπόθεση, οι θερμικές κάμερες μπορεί να είναι η καταλληλότερη λύση.

Ωστόσο, εάν οι αναβαθμίσεις των συστημάτων CCTV έχουν ως στόχο να παρέχουν στο προσωπικό ασφαλείας λεπτομερείς εικόνες ύποπτης δραστηριότητας σε όλες τις συνθήκες φωτισμού, καθώς και να υποστηρίζουν τη λειτουργία των συστημάτων ανίχνευσης απειλών και παρακολούθησης οχημάτων κατά τη διάρκεια της νύχτας, οι υπέρυθρες κάμερες υψηλής ανάλυσης είναι η καλύτερη επιλογή.

Εντέλει, αν και οι δύο τύποι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αναβάθμιση συστημάτων επιτήρησης, η τελική ετυμηγορία θα εξαρτηθεί από τις μοναδικές ανάγκες της εκάστοτε εγκατάστασης.