前方監視赤外線
タレス社のダモクレスFLIR照準ポッド

前方監視赤外線（FLIR）カメラは、通常、軍用機や民間機で使用され、赤外線を感知するサーモグラフィーカメラを使用しています。[ 1 ]

前方監視赤外線カメラに搭載されているセンサーは、他の熱画像カメラのセンサーと同様に、通常は熱源から放射される赤外線 (熱放射) を検出して、ビデオ出力用に組み立てられた画像を作成します。

夜間や霧の中での操縦や運転を支援するために、また、冷たい背景の中で温かい物体を検出するために使用できます。サーマルイメージングカメラが検出する赤外線の 波長は3～ 12μmで、可視光および近赤外線（0.4～1.0μm）の範囲 で動作する暗視装置とは大きく異なります。

デザイン

米海軍ヘリコプターからのFLIR画像: 麻薬密売容疑者がコロンビア海軍に逮捕されている。

赤外線は、長波と中波の2つの基本的な波長域に分類されます。長波赤外線（LWIR）カメラは、「遠赤外線」とも呼ばれ、8～12μmの波長域で動作し、数キロメートル離れた場所にある高温のエンジン部品や人体の熱などの熱源を捉えることができます。しかし、LWIRカメラでは、赤外線が空気や水蒸気によって 吸収、散乱、屈折されるため、より遠距離の観測は困難です。

一部の長波カメラは、使用前に検出器を極低温で冷却する必要があります。通常は数分間冷却する必要がありますが、中程度の感度を持つ赤外線カメラの中には、この必要がないものもあります。一部の前方監視型赤外線カメラ（一部のLWIR拡張ビジョンシステム（EVS）など）を含む多くの熱画像装置は、冷却を必要としません。

中波（MWIR）カメラは3～5μmの波長域で動作します。これらの周波数は水蒸気吸収の影響を受けにくいため、ほぼ同等の性能を発揮しますが、一般的に高価なセンサーアレイと極低温冷却が必要になります。

多くのカメラシステムは、画質を向上させるためにデジタル画像処理を用いています。赤外線イメージングセンサーアレイは、製造工程の制約により、ピクセルごとに感度が大きく異なることがよくあります。これを改善するために、工場で各ピクセルの応答を測定し、測定された入力信号を（通常は線形の）変換によって出力レベルにマッピングします。

一部の企業は、可視スペクトル画像と赤外線スペクトル画像を融合して、単一スペクトル画像のみよりも優れた結果を生み出す高度な「融合」技術を提供しています。[ 2 ]

プロパティ

レイセオンAN/AAQ-26などの熱画像カメラは、海軍艦艇、固定翼航空機、ヘリコプター、装甲戦闘車両、軍用スマートフォンなど、さまざまな用途に使用されています。[ 3 ]

戦争において、他の画像技術に比べて 3 つの明確な利点があります。

  1. イメージャー自体は、レーダーやソナーのようにターゲットから反射されたエネルギーを送信するのではなく、ターゲットから放射されたエネルギーを検出するため、敵が検出することはほぼ不可能です。
  2. 赤外線スペクトルの放射線を検出するため、カモフラージュが困難です。
  3. これらのカメラ システムは、可視光カメラよりも煙、霧、もや、その他の大気の遮蔽物を透過して見ることができます。

語源

「前方監視型」という用語は、固定式の前方監視型熱画像システムを、横方向追尾型赤外線システム（別名「プッシュブルーム」）や、ジンバル搭載型画像システム、手持ち型画像システムなどの他の熱画像システムと区別するために使用されます。プッシュブルーム型システムは、主に航空機や衛星に使用されています。

横方向追跡型撮像装置は通常、1次元（1D）のピクセル配列で構成され、航空機または衛星の動きに基づいて1D配列の視野を地上に沿って移動させ、時間の経過とともに2D画像を構築します。このようなシステムはリアルタイム画像化には使用できず、移動方向に対して垂直方向を撮影する必要があります。

歴史

1956 年、テキサス インスツルメンツ社は赤外線技術の研究を開始し、いくつかのライン スキャナ契約を獲得しました。また、2 つ目のスキャン ミラーを追加することで、1963 年に初の前方監視赤外線カメラが発明され、1966 年に生産が開始されました。1972 年には、コストを大幅に削減し、共通コンポーネントの再利用を可能にする共通モジュール コンセプトを導入しました。

用途

フランス空軍ヘリコプターに搭載されたFLIRポッド
捜索救助活動中の米空軍ヘリコプターに搭載されたFLIRシステム
  • 交通ビデオ検出と監視[ 4 ]
  • 哺乳類の監視および/または捕獲
    • トラックに隠れた不法移民の検出
    • 鹿による突然の道路障害についてドライバーに警告
    • 煙やもやを通した位置特定
  • 特に森林地帯や水域での行方不明者の捜索救助活動
  • 軍用機または民間機による目標捕捉と追跡
  • 流域温度モニタリング[ 5 ]および野生動物の生息地モニタリング
  • エネルギー損失や消費、絶縁欠陥 の検出
    • HVAC のエネルギー消費を削減するために断熱レベル（パイプ、壁、ジョイントなど）をマッピングする
    • 特に電気設備の品質管理（画像により、負荷が予想よりも高いかどうか、または不良で故障の可能性がある接合部がわかる）
    • 麻薬製造工場や屋内大麻生産者を探す（特に夜間）
  • 低視程（ IMC）状況での航空機の操縦
  • 消火活動中に発火源を正確に特定する
  • 活火山の監視
  • 電気接合部、接続部、コンポーネントの故障または過熱を検出する
  • 夜間運転
  • 敵の地上車両または人員の識別または視覚的捕捉

料金

安価なポータブルおよび固定式の赤外線検出器と、微小電気機械技術に基づくシステムが商業、工業、軍事用途向けに設計・製造されて以来、熱画像装置のコストは全般的に劇的に低下している。 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]また、古いカメラの設計では、回転ミラーを使用して画像を小さなセンサーにスキャンしていた。最近のカメラではこの方法は使用されておらず、簡素化によりコストが削減されている。多くのEnhanced Flight Vision System (EFVS または EVS) 製品で利用できる非冷却技術により、パフォーマンスは同等でありながら、古い冷却技術に比べて数分の1にコストを削減している。[ 9 ] [ 10 ] EVS は、シーラスやセスナの航空機 から大型ビジネスジェット機まで、多くの固定翼機や回転翼機の運航者で急速に主流になりつつある。

警察の行動

2001年、米国最高裁判所は、キロ対アメリカ合衆国の訴訟において、捜査令状なしに法執行機関による熱画像カメラを用いた私有財産の監視（表向きは大麻の密造栽培に使用されている高出力の栽培用ライトの検出）を行うことは、不当な捜索や押収からの保護を定めた憲法修正第4条に違反するとの判決を下した。[ 11 ]

2004年のR.対テスリング判決[ 12 ]で、カナダ最高裁判所は、警察による監視のための空中FLIRの使用は捜索令状を必要とせずに許可されると判断しました。裁判所は、FLIRによって収集されたデータの一般的な性質は居住者の個人情報を明らかにするものではなく、したがって権利と自由の憲章（1982年）で与えられたテスリングの第8条の権利を侵害していないと判断しました。イアン・ビニーは、キロ判決に関してカナダ法を区別し、過度の熱、煙の痕跡、不審な臭い、無臭のガス、空中粒子、または放射性放出など、いずれも地域社会への危険を特定できる公共の領域での放出を公務員が感知するために感覚や機器を回避する必要はないというキロ少数派に同意しました。

2014年6月、赤外線センサーを搭載したカナダ国家航空監視プログラムのDHC-8M-100航空機は、モンクトンでカナダ王立騎馬警察隊員3人を殺害した逃亡犯、ジャスティン・ボークの捜索に大きく貢献しました。機体の乗組員は、搭載された高性能熱感知カメラを用いて、真夜中の深い茂みの中でボークの熱信号を発見しました。[ 13 ]

2015年のボルチモア抗議活動中、FBIは4月29日から5月3日にかけて10回の空中監視ミッションを実施し、「赤外線および昼間カラー、フルモーションFLIRビデオ証拠」の収集を行ったと、FBI報道官クリストファー・アレン氏は述べている。[ 14 ]夜間のデータ収集には、照明用に赤外線レーザーポインター（一般の観察者には見えない）を搭載したFLIR Talonマルチセンサーカメラシステムが使用された。[ 15 ]アメリカ自由人権協会（ ACLU ）は、新しい監視技術が司法指導や公的な議論なしに導入されているという事実に懸念を表明した。[ 16 ] ACLUの弁護士ネイサン・ウェスラー氏によると、「これは監視技術の進歩において繰り返し見られる現象です。詳細が漏洩する頃には、プログラムはしっかりと定着しており、元に戻すことはほぼ不可能です。また、制限や監視を導入することも非常に困難です。」[ 14 ]

参照

参考文献

  1. ^ 「夜間視力・電子センサー局」。米国陸軍CERDEC。2014年10月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年4月24日閲覧。
  2. ^ 「Three-Band Video Fusion Demo : Sarnoff Corporation」 Sarnoff.com、2008年5月。 2011年11月24日閲覧。
  3. ^ 「FLIR Leptonサーマルカメラを搭載したBlackview BV9800 Proが発売開始」 Teledyne、2020年1月7日。 2022年3月12日閲覧。
  4. ^ 「交通ビデオの検出と監視」（PDF）flirmedia.com。 2015年3月22日時点のオリジナル（PDF）からのアーカイブ。
  5. ^「マルチスケール温熱避難所と河川生息地の関連性」.生態学的応用. 9 : 301. 1999. doi : 10.1890/1051-0761(1999)009[0301:MTRASH]2.0.CO;2 . ISSN 1051-0761 . 
  6. ^ Niklaus, F., Vieider, C., & Jakobsen, H. (2007年11月). MEMSベースの非冷却赤外線ボロメータアレイ：レビュー. SPIE - 国際光工学協会, 2008年3月.
  7. ^赤外線技術と応用XLI、2015年4月20～23日、SPIE論文集、第9451巻の一部。
  8. ^ドン・リーゴ博士、米国陸軍 CERDEC 夜間視覚・電子センサー局長。NVESDにおけるセンサー技術の最新動向（Wayback Machineに 2016 年 3 月 4 日アーカイブ） SPIE DSS IR テクノロジー & アプリケーション XLIカンファレンス基調講演（2015 年 4 月 20～23 日、ボルチモア）（配布声明 A：一般公開承認済み）
  9. ^ Willardson, RK, Weber, ER, Skatrud, DD, & Kruse, PW (1997).非冷却赤外線イメージングアレイおよびシステム (第47巻).アカデミックプレス.
  10. ^ホワイトペーパー: 非冷却赤外線検出器が新たな性能レベルとコスト目標を達成、 Wayback Machineに 2015 年 12 月 7 日にアーカイブ Sofradir EC, Inc.
  11. ^ 「KYLLO V. UNITED STATES (99-8508) 533 US 27 (2001) 190 F.3d 1041、逆転・差し戻し」 Law.cornell.edu . 2008年12月11日閲覧。
  12. ^ “R v Tessling, (2004) 3 SCR 432, 2004 SCC 67” . 2012年4月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年4月6日閲覧。
  13. ^ ctvnews.ca：「亡くなったカナダ騎馬警察隊員3名の葬儀が火曜日にモンクトンで執り行われる」2014年6月7日
  14. ^ a b FBIの偵察機はフレディ・グレイの騒乱後、ボルチモア上空を飛行する際に熱画像技術を使用、ワシントン・ポスト、2015年10月30日
  15. ^ Talon 高性能マルチセンサー
  16. ^ FBI文書がボルチモア監視飛行に関する新たな情報を明らかに、ACLU、2015年10月30日
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