Этот материал посвящён обнаружению, распознаванию и идентификации объектов, видимых с помощью тепловизора, а также мерам безопасности для владельцев таких приборов.
Тепловизионные прицелы, получившие широкое распространение среди охотников, существенно повысили возможности стрелкового вооружения. Благодаря тепловизору эффективность работы пары «оружие — боеприпас» возросла за счёт обнаружения и опознания целей на больших расстояниях.
Ранее функцию обнаружения и распознавания цели выполняли оптические прицелы. Из-за конструкции приборов обнаружение и распознавание цели происходило изменением значений кратности. Увеличение кратности позволяло засечь и идентифицировать цель на больших расстояниях, недоступных человеческому зрению, за счет увеличения «картинки» при помощи ручного регулирования системы линз.
Область применения оптики обусловлена простотой конструкции, небольшими размерами и весом. Однако эффективность ее работы заметно понижается при плохой видимости: во время снегопада, дождя, тумана и так далее.
Тепловизионный прицел эффективен независимо от погодных условий, перепадов влажности и ограниченной видимости. Это возможно благодаря его принципу действия: приборы данного типа используют инфракрасное излучение для обнаружения и распознавания целей, то есть обнаруживают источники тепла и помогают их идентифицировать.
Первичные данные обрабатываются и преобразуются в изображение на экране. Стрелок наблюдает его через окуляр прибора. Программа анализирует информацию, сравнивая её с показаниями инфракрасного излучателя и встроенного лазерного дальномера. После сбора всех данных программа формулирует расчетную модель для вычисления параметров выстрела и внесения поправок. На дисплее появляется метка, показывающая точку попадания. Стрелок совмещает её с прицельным маркером и производит выстрел.
Система функционирует так, что точное попадание не составляет большой трудности. Программное обеспечение отличается точными и быстрыми расчётами; воздействие человеческого фактора при этом существенно уменьшается.
Точность расчётов баллистики выстрела обеспечивается работой баллистического калькулятора. Использование тепловизора в упрощённом формате позволяет сделать вывод о том, что его наличие само по себе является гарантом как успешности охоты, так и её безопасности. Задача стрелка заключается в наведении стрелкового комплекса на примерное местонахождение цели, предварительно обнаруженной прибором, и плавном нажатии спусковой кнопки. Это утверждение верно лишь отчасти.
Обнаружение цели, ее распознавание и идентификация – главные задачи охотника. Без успешного выполнения этих этапов дальнейшие действия до выстрела будут бессмысленны или приведут к травме животного или несчастному случаю. Для ясности рассмотрим процессы обнаружения цели тепловизором, ее распознавания и идентификации.
Тепловизор, подобно тому как театр начинается с вешалки, начинается с линзы объектива. Для её изготовления используется редкоземельный химический элемент германий, имеющий физические свойства, позволяющие улавливать источники теплового излучения. К таковым относятся все тела, температура поверхности которых выше абсолютного нуля.
Работоспособность германиевой линзы прямо связана с ее диаметром. Чем он больше, тем вероятнее и быстрее прибор обнаруживает тепловые источники. Такое свойство легко объяснить: чем шире объектив, тем большее пространство он может охватить и контролировать одновременно.
Следует отметить закономерный вопрос: если точность выявления тепловых источников зависит от диаметра линзы, почему не повысить ее путем увеличения объектива? Теоретически это кажется наиболее логичным решением. Однако в реальности увеличение размеров линз сопряжено с рядом существенных ограничений.
Увеличение диаметра объектива влечет увеличение размеров системы оборачивающих линз, матрицы и прочих элементов прибора. В результате тепловизор существенно увеличится в габаритах и массе, что повлияет на эргономику стрелкового комплекса, где он используется.
Германий в земной коре почти не встречается в чистом виде, а включается в кристаллическую структуру других элементов. Поэтому концентрация германия может достигать от десятков или сотен граммов на тонну породы до 5–10 кг/т. Сложность добычи, выделения его в чистом виде и дороговизна производства линз неизбежно влияют на цену тепловизора. Именно поэтому средний диаметр объектива у приборов данного типа колеблется в пределах 35–50 мм.
Объектив фиксирует ИК-излучение, волны проходят через него и линзы в корпусе тепловизора, затем попадают на светочувствительную матрицу. Матрица состоит из сенсоров — микроболометров из оксида ванадия или аморфного кремния.
Средняя температура большинства физических тел окружающей среды колеблется от -50 до +50 °С. Длина волн, испускаемых ими в инфракрасном диапазоне, составляет 7–14 мкм. Именно такой спектр улавливает объектив тепловизионных прицелов, применяемых как на охоте, так и в службе. При попадании ИК-излучения на поверхность микроболометра изменяется его электрическое сопротивление. Эти изменения регистрируются, измеряются и вводятся в формулу для расчета температур наблюдаемых объектов.
В составе каждой матрицы сенсоров (микроболометров) расположено количество пикселей, определяющее детализацию изображения отображаемого объекта на дисплее. Размерность и четкость «картинки» зависят от этого количества.
Рабочие параметры тепловизора обязательно включают количество пикселей в каждом сенсоре и общее их число на дисплее (разрешение). Важны также размеры пикселей и шаг – расстояние между центрами, измеряемое в микронах. Качество функций распознавания и идентификации объектов зависит от этих параметров.
Характеристика разрешения сенсоров матрицы получается умножением количества пикселей в строке на их число в столбце. Разрешение дисплея вычисляется в количестве пикселей на один квадратный дюйм его площади (PPI). Концентрация пикселей определяет максимальное расстояние, с которого можно обнаружить и опознать цель, а также степень детализации изображения на дисплее — контуров туши, ее выступающих частей (рогов, ушей, хвоста и так далее).
Параметры объектива, матрицы и экрана непосредственно влияют на дальность обнаружения и опознания объектов.
Для этого важен критический размер наблюдаемого предмета.
Минимально различимым размером цели считается ее критический размер. По результатам наблюдений, основываясь на этой информации, определяются геометрические параметры объекта. Например, при охоте с тепловизором удобнее использовать длину туши животного в качестве показателя. В служебной сфере применения устройства КР может представлять рост человека, габариты техники и т.п.
Пороговое расстояние обнаружения и наблюдения цели определяется её температурным режимом и пространственным разрешением прибора. Последний параметр — это способность устройства раздельного отображения двух объектов, излучающих тепло, расположенных близко друг к другу и на предельном расстоянии от наблюдателя. Как правило, показателем пространственного разрешения тепловизора выступает характеристика микроболометра матрицы.
Чем больше пикселей тепловизора «охватывают» объект при наведении, тем отчетливее и детальнее будет его изображение. Обнаружение происходит, когда площадь объекта равна площади двух или более пикселей.
На экране появится яркое светящееся пятно с размытыми границами и маленькой площадью. В результате наблюдатель получит общее, но неточное представление о наличии объекта типа «там что-то есть». Определить характеристики цели и ее вид при этом невозможно.
Распознавание происходит на близких расстояниях. Чтобы установить тип объекта, излучающего инфракрасное излучение, нужно «покрыть» его критической площадью шестью, или большим числом сенсорных пикселей. При этом возможно распознавание. В результате наблюдатель определит, на что направлен объектив тепловизора, например, автомобиль от человека или животного.
Последним этапом наблюдения является определение объекта. Характерной чертой этого этапа является возможность наблюдателя установить вид животного или отличить вооруженного человека от незащищенного. Успешное определение происходит, когда размер цели в кадр попадает не менее чем на 12 пикселей.
Использование тепловизионного прицела в стрелковом комплексе существенно повышает эффективность охоты. Тем не менее, владельцы таких устройств должны помнить, что усиление возможностей стрелкового комплекса несет с собой возрастающую ответственность.
Эффективность удара на расстоянии зависит от параметров боеприпаса, независимо от наличия тепловизора. Даже малоимпульсный патрон 5,56х45 мм способен поражать цели на расстоянии до 500-600 метров. Большие калибры имеют ещё более высокую дальность поражения.
По этой причине у стрелков с тепловизорами часто возникает желание вести огонь на дистанциях от 300 до 400 метров и дальше. Такое поведение обусловлено убежденностью в точности прибора, воздействием адреналина и неподчинением азарту.
Такая уверенность крайне опасна, часто влечет за собой трагические исходы как для объектов охоты, так и для самих охотников или случайных людей, попавших в зону обстрела. Дело в том, что дорогой и качественный тепловизор работает по тем же алгоритмам, что и недорогая простая модель. Разница между ними состоит прежде всего в дальности действия и качестве изображения. Но точность распознавания и идентификации наблюдаемого объекта всегда равна 50 на 50 процентов, независимо от цены и функционала устройства.
Погода, рельеф местности и другие факторы влияют на конечный результат обнаружения, распознавания и идентификации цели тепловизором. Производитель устанавливает погрешность измерений в базовые параметры прибора, которая может меняться в зависимости от перечисленных выше условий. Поэтому выстрел следует производить только тогда, когда охотник с полной уверенностью идентифицировал объект.
На большой дистанции отличить косулю от кабана-сеголетка, медведя от квадроцикла и грибника, принявшего позу ребенка лося на лежке, от детеныша лося крайне сложно. наименьшим злом в таких случаях будет поражение животного, на добычу которого не оформлена путевка. В остальных ситуациях все будет гораздо хуже.
Выстрел, произведенный после обнаружения цели, но до ее распознания и идентификации, скорее всего, уйдет в габариты объекта, так как траекторию и поправки выстрела рассчитывает баллистический калькулятор. Однако при приближении к объекту неумелый стрелок может с ужасом увидеть, что пуля попала в технику, случайно заблудившееся животное или человека, собирающего грибы.
Чтобы предотвратить несчастные случаи, случающиеся на охоте, необходимы контроль за окружением, самодисциплина и спокойствие. Главное правило, которым следовали опытные охотники и которое пропагандируют современные сторонники практической стрельбы — «Не уверен — не стреляй».
Ответственность за все последствия выстрела полностью лежит на обладателе оружия, вне зависимости от расстояния до цели. Не имеет значения, слышал ли он треск кустов или засек источник ИК-излучения в тепловизор. В обоих случаях стрелять наугад, основываясь только на предположениях, запрещено. Последствия выстрела по шороху сквозь кусты и выстрела по «фонящему» объекту, обнаруженному тепловизором, могут быть одинаково разрушительными.
Термоприцел расширяет возможности охотника, но возлагает на него большую ответственность.
