¿Las fotografías infrarrojas realmente contienen colores infrarrojos?

El "color" es esencialmente una propiedad de la distribución de longitudes de onda de la luz visible (tal como la perciben los humanos).

Las cámaras digitales solo detectan la cantidad de luz en cada píxel, no pueden medir la longitud de onda y, por lo tanto, no pueden registrar los colores directamente. Las imágenes en color se producen colocando filtros alternantes rojo/verde/azul delante de cada píxel. Al colocar un filtro rojo (uno que bloquea la luz verde y azul) frente a un píxel, puede medir la cantidad de luz roja en esa ubicación.

La fotografía infrarroja con cámaras digitales estándar implica filtrar la luz visible (y, opcionalmente, eliminar el filtrado IR incorporado) para que solo se registre la luz infrarroja. Los filtros alternantes rojo/verde/azul permanecen en su lugar.

Hay diferentes longitudes de onda de luz infrarroja, sin embargo, estas longitudes de onda no corresponden al "color" porque son invisibles para el ojo humano. El infrarrojo verdadero, en el rango de 850 nm y más largo, pasa más o menos por igual a través de cada uno de los filtros rojo/verde/azul, por lo que termina con una imagen de solo intensidad (escala de grises), como esta:

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

Las longitudes de onda que están más cerca del espectro visible, por lo que el IR cercano en el rango de 665 nm pasará a través de los filtros RGB en diferentes cantidades, por lo que se produce una imagen con diferentes valores RGB y, por lo tanto, cuando se muestra en la computadora, se obtiene una imagen en color.

Pero los colores no son "reales", en el sentido de que el color es una propiedad de la visión humana y estas longitudes de onda están fuera de nuestra visión por lo que el cerebro no ha definido una forma de presentárnoslas. Los diferentes colores que ve en una imagen infrarroja digital (reproducida en el rango visible por el monitor de su computadora) surgen debido a una deficiencia en los filtros azul y verde.

Los filtros azules están diseñados para filtrar la luz roja y verde de baja frecuencia, pero alrededor del rango del espectro visible (ya que el filtro IR de la cámara normalmente elimina todo lo demás). Cuando la luz visible está bloqueada y las frecuencias son realmente bajas (como las reflejadas por el follaje a través del efecto de madera ), ¡comienzan a pasar a través de los filtros azul y verde nuevamente!

Así que la parte inferior del espectro visible/IR muy cercano (que es abundante en el cielo) excita principalmente los píxeles rojos mientras los filtros azul y verde siguen haciendo su trabajo, el IR cercano (reflejado por las hojas) comienza a excitar el azul y el verde. píxeles ya que los filtros funcionan fuera de su rango normal.

El resultado es un cielo de aspecto rojo y árboles de aspecto azul/turquesa, como este:

_{(fuente: wearejuno.com )}

Pero dado que estos colores no son realmente reales, los fotógrafos a menudo intercambian los canales rojo/azul, lo que da un aspecto más normal de cielos azules y árboles verdes/amarillos:

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

La imagen que podemos ver de una cámara infrarroja es lo que se conoce como imagen en falso color . Lo que esto significa es que un rango de longitudes de onda en el espectro infrarrojo se representa con una longitud de onda correspondiente de luz visible. Al igual que con la luz visible, una longitud de onda particular de la luz infrarroja puede variar en intensidad desde justo por encima del negro (sombras) hasta casi la saturación (iluminación).

La forma en que cada longitud de onda e intensidad de la luz infrarroja se traduce en la luz visible que podemos ver depende mucho del propósito y el uso previsto de la imagen infrarroja. También depende de si la imagen se capturó con una cámara diseñada desde cero para registrar la luz en el espectro infrarrojo o con una cámara diseñada para capturar la luz visible que se convirtió para capturar la luz infrarroja quitando el filtro infrarrojo que se encuentra en la mayoría de las cámaras. y agregar un filtro para eliminar la luz visible.

Las imágenes de los instrumentos astronómicos que fotografían el cielo nocturno en infrarrojo tienden a procesarse para que se vean como el cielo nocturno visible, aunque lo que es visible en los cielos y lo que no lo es será diferente en una imagen infrarroja de lo que es visible en un visible. imagen de luz Por lo general, las longitudes de onda más cortas de luz infrarroja se representarán como longitudes de onda más cortas de luz visible (azul), las longitudes de onda medias de luz infrarroja se representarán como longitudes de onda medias de luz visible (verde) y las longitudes de onda más largas del espectro infrarrojo se representarán como longitudes de onda más largas. longitudes de onda en el espectro de luz visible (rojo).

Por otro lado, las imágenes utilizadas para ver humanos en la oscuridad (imágenes de "visión nocturna") a menudo mostrarán diferentes intensidades de la misma longitud de onda (10 µm, la longitud de onda a la que los humanos irradian más calor) usando diferentes colores. En ese caso, el blanco podría denotar la intensidad más alta a 10 µm, el rojo podría denotar una intensidad ligeramente más baja a 10 µm, el verde una intensidad aún más baja, y así sucesivamente. Es posible que las otras longitudes de onda de la luz infrarroja no se reproduzcan en absoluto.

Los ejemplos de cada uno de los escenarios anteriores se pueden ver cerca de la parte superior del artículo de Wikipedia sobre infrarrojos .

Sí, la fotografía infrarroja registra longitudes de onda infrarrojas. Por lo general, se usa un filtro para asegurarse de que no se registre ninguna luz visible. Los sensores y las películas no se basan en el ojo humano, por lo que sus limitaciones son diferentes. Podemos ver la luz infrarroja en las fotografías resultantes porque se muestra en algún otro color que no sea el infrarrojo.

En fotografía, los colores de la fotografía resultante rara vez coinciden exactamente con la vista original; de hecho, se necesita un gran esfuerzo para evitar que los colores cambien a lo largo del flujo de trabajo. Hay varias técnicas que aprovechan la mutación de colores más o menos, como el procesamiento cruzado, HDR, blanco y negro, etc.; y la fotografía IR es solo una de ellas. Las imágenes de rayos X son otro ejemplo de convertir longitudes de onda invisibles en visibles.

La cámara es una red de sensores que cuentan fotones de un rango determinado. Cuentan estos fotones y producen una tabla que muestra la frecuencia de los fotones (cuántos fotones por unidad de tiempo, no su frecuencia EM) para cada sensor en la red.

En la práctica, las cámaras tienen sensores optimizados para captar fotones rojos, azules y verdes, pero también captan infrarrojos. Usando filtros, puede permitir solo IR en los sensores. Luego obtendrá una tabla de números que muestra la frecuencia de los fotones en el rango IR.

Ahora eres libre de hacer lo que quieras con esta mesa. Puede trazarlo como una función 3D con la frecuencia como altura. Puede asignar números bajos a negro y números altos a blanco para producir una imagen en escala de grises. Puede asignar números bajos a negro, números medios a naranja-amarillo y números altos para imitar la forma en que brilla el metal al rojo vivo.

La razón por la que puede ver los colores IR es porque la cámara no produce una imagen con exactamente los mismos colores (IR) que vio. Produce una imagen transformada, donde cada longitud de onda IR se asigna a una longitud de onda visible. Esto no lo hace el software, pero sucede por sí solo: los sensores normalmente captan tanto el visible como el IR, pero el software asume que todo es visible porque hay un filtro IR que bloquea los fotones con longitudes de onda IR. Pero algunas personas eliminan los filtros.

Es posible hacer cámaras térmicas especiales, donde los sensores están realmente optimizados para captar IR. Estos probablemente tendrían un software que convierte explícitamente IR en luz visible.