As fotografias infravermelhas realmente contêm cores infravermelhas?

Na escola, todos aprendemos que, com a luz branca, só podemos perceber o espectro visível, mas não podemos ver as porções UV ou IR .

Se for esse o caso, como podemos fazer fotografia infravermelha ? Tudo bem, a lente pode fazer isso, mas como podemos ver as cores IR na imagem final? Como sabemos realmente que é a luz infravermelha e não apenas as cores dramáticas?

"Cor" é essencialmente uma propriedade da distribuição dos comprimentos de onda da luz visível (conforme percebida pelos seres humanos).

As câmeras digitais detectam apenas a quantidade de luz em cada pixel, não podem medir o comprimento de onda e, portanto, não podem gravar cores diretamente. As imagens coloridas são produzidas colocando filtros vermelhos / verdes / azuis alternados na frente de cada pixel. Ao colocar um filtro vermelho (que bloqueia a luz verde e azul) na frente de um pixel, você pode medir a quantidade de luz vermelha naquele local.

A fotografia infravermelha com câmeras digitais padrão envolve filtrar a luz visível (e, opcionalmente, remover a filtragem infravermelha incorporada) para que apenas a luz infravermelha seja registrada. Os filtros vermelho / verde / azul alternados permanecem no lugar.

Existem diferentes comprimentos de onda da luz infravermelha, no entanto esses comprimentos de onda não correspondem à "cor" porque são invisíveis ao olho humano. O infravermelho verdadeiro, na faixa de 850 nm e mais, passa mais ou menos igualmente por cada um dos filtros vermelho / verde / azul, para que você tenha uma imagem apenas de intensidade (escala de cinza), como esta:

http://www.mattgrum.com/photo_se/IR_1.jpg

Comprimentos de onda que estão mais próximos do espectro visível; portanto, a chamada próxima ao infravermelho na faixa de 665nm passará pelos filtros RGB em diferentes quantidades, para que uma imagem com diferentes valores RGB seja produzida e, portanto, quando exibida no computador, você obtém uma imagem colorida.

Mas as cores não são "reais", no sentido de que a cor é uma propriedade da visão humana e esses comprimentos de onda estão fora da nossa visão, de modo que o cérebro não definiu uma maneira de apresentá-las a nós. As diferentes cores que você vê em uma imagem infravermelha digital (reproduzida na faixa visível pelo monitor do computador) surgem devido a uma deficiência nos filtros azul e verde.

Os filtros azuis são projetados para filtrar a luz vermelha e verde de frequência mais baixa, mas em torno da faixa de espectro visível (como o filtro infravermelho da câmera normalmente tira todo o resto). Quando a luz visível é bloqueada e as frequências ficam realmente baixas (como aquelas refletidas pela folhagem através do Efeito Madeira ), elas começam a passar pelos filtros azul e verde novamente!

Portanto, a parte inferior do espectro visível / IR muito próximo (que é abundante no céu) excita principalmente os pixels vermelhos, pois os filtros azul e verde ainda estão fazendo seu trabalho, perto do IR (refletido nas folhas) começa a excitar azul e verde pixels, pois os filtros estão operando fora da faixa normal.

O resultado é um céu vermelho e árvores azuis / turquesas, assim:

_{(fonte: wearejuno.com )}

Mas como essas cores não são reais, os fotógrafos costumam trocar os canais vermelho / azul, o que dá um céu azul com aparência mais normal e árvores verdes / amarelas:

http://www.mattgrum.com/photo_se/IR_2.jpg

A imagem que podemos ver de uma câmera infravermelha é conhecida como imagem de cores falsas . O que isto significa é que uma gama de comprimentos de onda no espectro infravermelho é renderizada com um comprimento de onda correspondente da luz visível. Assim como na luz visível, um comprimento de onda específico da luz infravermelha pode variar em intensidade, logo acima do preto (sombras) até a quase saturação (realces).

Como cada comprimento de onda e intensidade da luz infravermelha é traduzido para a luz visível que podemos ver depende muito da finalidade e uso pretendido da imagem infravermelha. Também depende se a imagem foi capturada com uma câmera projetada do zero para registrar a luz no espectro infravermelho ou com uma câmera projetada para capturar a luz visível que foi convertida para capturar a luz infravermelha, removendo o filtro infravermelho encontrado na maioria das câmeras e adicionando um filtro para remover a luz visível.

As imagens de instrumentos astronômicos que fotografam o céu noturno no infravermelho tendem a ser processadas para parecerem com o céu noturno visível, mesmo que o que é visível no céu e o que não é seja diferente em uma imagem de infravermelho do que o que é visível em um visível imagem clara. Normalmente, comprimentos de onda mais curtos da luz infravermelha serão renderizados como comprimentos de onda mais curtos da luz visível (azul), comprimentos de onda médios da luz infravermelha serão renderizados como comprimentos de onda médios da luz visível (verde) e comprimentos de onda mais longos no espectro infravermelho serão renderizados por mais tempo comprimentos de onda no espectro da luz visível (vermelho).

Por outro lado, imagens usadas para ver seres humanos no escuro (imagens de "visão noturna") geralmente exibem intensidades diferentes do mesmo comprimento de onda (10 µm - o comprimento de onda no qual os humanos irradiam mais calor) usando cores diferentes. Nesse caso, o branco pode denotar a intensidade mais alta a 10 µm, o vermelho pode denotar uma intensidade um pouco menor a 10 µm, o verde uma intensidade ainda mais baixa e assim por diante. Os outros comprimentos de onda da luz infravermelha podem não ser renderizados.

Exemplos de cada um dos cenários acima são visíveis na parte superior do artigo da Wikipedia sobre infravermelho .

Sim, a fotografia infravermelha registra comprimentos de onda infravermelhos. Geralmente, um filtro é usado para garantir que nenhuma luz visível seja registrada. Sensores e filmes não são baseados no olho humano, portanto, suas limitações são diferentes. Podemos ver a luz infravermelha nas fotografias resultantes, porque ela é exibida em outras cores que não o infravermelho.

Na fotografia, as cores na fotografia resultante raramente são uma correspondência exata com a visualização original; de fato, é preciso um grande esforço para impedir que as cores mudem durante o fluxo de trabalho. Existem várias técnicas que tiram vantagem da mutação de cores mais ou menos, como processamento cruzado, HDR, preto e branco etc; e a fotografia infravermelha é apenas uma delas. A radiografia é outro exemplo de como transformar comprimentos de onda invisíveis em visíveis.

A câmera é uma grade de sensores que contam fótons de um determinado intervalo. Eles contam esses fótons e produzem uma tabela mostrando a frequência dos fótons (quantos fótons por unidade de tempo, e não a frequência EM) para cada sensor na grade.

Na prática, as câmeras possuem sensores otimizados para captura de fótons vermelhos, azuis e verdes, mas também capturam infravermelho. Usando filtros, você pode permitir apenas infravermelho nos sensores. Você receberá uma tabela de números mostrando a frequência de fótons na faixa de infravermelho.

Agora você está livre para fazer o que quiser com esta tabela. Você pode plotá-lo como uma função 3D com a frequência como altura. Você pode mapear números baixos para preto e números altos para branco, para produzir uma imagem em escala de cinza. Você pode mapear números baixos para pretos, números médios para amarelo alaranjado e números altos para imitar a maneira como o metal em brasa brilha.

O motivo pelo qual você pode ver as cores IR é que a câmera não produz uma imagem com exatamente as mesmas cores (IR) que viu. Produz uma imagem transformada, onde cada comprimento de onda IR é mapeado para um comprimento de onda visível. Isso não é feito pelo software, mas acontece por si só: os sensores normalmente capturam tanto o visível quanto o infravermelho, mas o software assume que tudo é visível porque existe um filtro de infravermelho que bloqueia fótons com comprimentos de onda de infravermelho. Mas algumas pessoas removem os filtros.

É possível criar câmeras térmicas especiais, onde os sensores são realmente otimizados para capturar infravermelho. Provavelmente, eles teriam um software que converte explicitamente o IR em luz visível.