Les photographies infrarouges contiennent-elles vraiment des couleurs infrarouges?

À l'école, nous avons tous appris que de la lumière blanche, nous ne pouvons percevoir que le spectre visible, mais nous ne pouvons pas voir les portions UV ou IR .

Si tel est le cas, comment se fait-il que nous puissions faire de la photographie infrarouge ?. D'accord, l'objectif peut le faire, mais comment peut- on voir les couleurs IR dans l'image finale? Comment savons-nous vraiment que c'est la lumière infrarouge et pas seulement les couleurs dramatiques?

La «couleur» est essentiellement une propriété de la distribution des longueurs d'onde de la lumière visible (telle que perçue par l'homme).

Les appareils photo numériques ne détectent que la quantité de lumière à chaque pixel, ils ne peuvent pas mesurer la longueur d'onde et ne peuvent donc pas enregistrer directement les couleurs. Les images en couleur sont produites en plaçant alternativement des filtres rouge / vert / bleu devant chaque pixel. En plaçant un filtre rouge (qui bloque la lumière verte et bleue) devant un pixel, vous pouvez ainsi mesurer la quantité de lumière rouge à cet endroit.

La photographie infrarouge avec des appareils photo numériques standard implique le filtrage de la lumière visible (et éventuellement la suppression du filtrage infrarouge intégré) afin que seule la lumière infrarouge soit enregistrée. Les filtres alternatifs rouge / vert / bleu restent en place.

Il existe différentes longueurs d'onde de la lumière infrarouge, mais ces longueurs d'onde ne correspondent pas à la "couleur" car elles sont invisibles à l'œil humain. L'infrarouge véritable, dans la plage de 850 nm et plus, passe plus ou moins également à travers chacun des filtres rouge / vert / bleu, vous vous retrouvez avec une image d'intensité uniquement (niveaux de gris), comme ceci:

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

Les longueurs d'onde qui sont plus proches du spectre visible, alors appelez près de l'IR dans la plage de 665 nm passera à travers les filtres RVB en différentes quantités afin qu'une image avec différentes valeurs RVB soit produite et donc lorsqu'elle est affichée sur l'ordinateur, vous obtenez une image couleur.

Mais les couleurs ne sont pas "réelles", dans le sens où la couleur est une propriété de la vision humaine et que ces longueurs d'onde sont en dehors de notre vision, donc le cerveau n'a pas défini de façon de nous les présenter. Les différentes couleurs que vous voyez dans une image infrarouge numérique (reproduite dans la plage visible par votre écran d'ordinateur) sont dues à une déficience des filtres bleu et vert.

Les filtres bleus sont conçus pour filtrer la lumière rouge et verte à basse fréquence, mais autour de la plage de spectre visible (car le filtre infrarouge de la caméra supprime normalement tout le reste). Lorsque la lumière visible est bloquée et que les fréquences deviennent vraiment basses (comme celles réfléchies par le feuillage via l' effet bois ), elles recommencent à traverser les filtres bleu et vert!

Donc, tout en bas du spectre visible / très proche IR (qui est abondant dans le ciel) excite principalement les pixels rouges car les filtres bleu et vert font toujours leur travail, près IR (réfléchi par les feuilles) commence à exciter le bleu et le vert pixels car les filtres fonctionnent en dehors de leur plage normale.

Le résultat est un ciel rouge et des arbres bleu / turquoise, comme ceci:

_{(source: wearejuno.com )}

Mais comme ces couleurs ne sont pas vraiment réelles, les photographes échangent souvent les canaux rouges / bleus, ce qui donne un ciel bleu et des arbres verts / jaunes plus normaux:

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

L'image que nous pouvons voir d'une caméra infrarouge est ce qu'on appelle une image en fausses couleurs . Cela signifie qu'une plage de longueurs d'onde dans le spectre infrarouge est rendue avec une longueur d'onde correspondante de lumière visible. Tout comme avec la lumière visible, une longueur d'onde particulière de la lumière infrarouge peut varier en intensité de juste au-dessus du noir (ombres) à presque saturation (reflets).

La façon dont chaque longueur d'onde et intensité de la lumière infrarouge est traduite en lumière visible que nous pouvons voir dépend beaucoup du but et de l'utilisation prévue de l'image infrarouge. Cela dépend également si l'image a été capturée avec une caméra conçue à partir du sol pour enregistrer la lumière dans le spectre infrarouge ou avec une caméra conçue pour capturer la lumière visible qui a été convertie pour capturer la lumière infrarouge en supprimant le filtre infrarouge trouvé sur la plupart des caméras et ajouter un filtre pour éliminer la lumière visible.

Les images d'instruments astronomiques qui photographient le ciel nocturne dans l'infrarouge ont tendance à être traitées de sorte qu'elles ressemblent au ciel nocturne visible, même si ce qui est visible dans le ciel et ce qui ne l'est pas sera différent dans une image infrarouge de ce qui est visible dans un visible. image claire. En règle générale, les longueurs d'onde plus courtes de la lumière infrarouge seront rendues comme des longueurs d'onde plus courtes de la lumière visible (bleu), les longueurs d'onde moyennes de la lumière infrarouge seront rendues comme des longueurs d'onde moyennes de la lumière visible (vert) et les longueurs d'onde plus longues dans le spectre infrarouge seront rendues comme plus longues longueurs d'onde dans le spectre de la lumière visible (rouge).

D'un autre côté, les images utilisées pour voir les humains dans le noir (images de "vision nocturne") affichent souvent des intensités différentes de la même longueur d'onde (10 µm - la longueur d'onde à laquelle les humains rayonnent le plus de chaleur) en utilisant des couleurs différentes. Dans ce cas, le blanc peut indiquer l'intensité la plus élevée à 10 µm, le rouge peut indiquer une intensité légèrement inférieure à 10 µm, le vert une intensité encore plus faible, etc. Les autres longueurs d'onde de la lumière infrarouge peuvent ne pas être restituées du tout.

Des exemples de chacun des scénarios ci-dessus sont visibles en haut de l'article Wikipedia sur l' infrarouge .

Oui, la photographie infrarouge enregistre les longueurs d'onde infrarouges. Habituellement, un filtre est utilisé pour s'assurer qu'aucune lumière visible n'est enregistrée. Les capteurs et les films ne sont pas basés sur l'œil humain, leurs limites sont donc différentes. Nous pouvons voir la lumière infrarouge sur les photographies résultantes, car elle est affichée dans une autre couleur (s) que l'infrarouge.

En photographie, les couleurs de la photographie résultante correspondent rarement exactement à la vue originale; en fait, il faut beaucoup d'efforts pour empêcher les couleurs de changer tout au long du flux de travail. Il existe plusieurs techniques qui profitent plus ou moins de la mutation des couleurs, comme le traitement croisé, le HDR, le noir et blanc, etc. et la photographie infrarouge n'est que l'un d'entre eux. L'imagerie par rayons X est un autre exemple de transformation de longueurs d'onde invisibles en longueurs d'onde visibles.

La caméra est une grille de capteurs qui compte les photons d'une gamme donnée. Ils comptent ces photons et produisent un tableau montrant la fréquence des photons (combien de photons par unité de temps, pas leur fréquence EM) pour chaque capteur sur la grille.

Dans la pratique, les caméras ont des capteurs optimisés pour capter les photons rouges, bleus et verts, mais ils captent également les infrarouges. À l'aide de filtres, vous ne pouvez autoriser que l'IR sur les capteurs. Vous obtiendrez alors un tableau de nombres montrant la fréquence des photons dans la gamme IR.

Vous êtes maintenant libre de faire ce que vous voulez avec cette table. Vous pouvez le tracer comme une fonction 3D avec la fréquence comme hauteur. Vous pouvez mapper des nombres faibles au noir et des nombres élevés au blanc, pour produire une image en niveaux de gris. Vous pouvez mapper des nombres bas au noir, des nombres moyens au jaune orangé et des nombres élevés pour imiter la façon dont le métal chauffé au rouge brille.

La raison pour laquelle vous pouvez voir les couleurs IR est que la caméra ne produit pas une image avec exactement les mêmes couleurs (IR) qu'elle a vues. Il produit une image transformée, où chaque longueur d'onde infrarouge est mappée à une longueur d'onde visible. Cela ne se fait pas par logiciel, mais cela se produit par lui-même: les capteurs captent normalement à la fois le visible et l'IR, mais le logiciel suppose que tout est visible car il existe un filtre IR bloquant les photons avec des longueurs d'onde IR. Mais certaines personnes retirent les filtres.

Il est tout à fait possible de fabriquer des caméras thermiques spéciales, où les capteurs sont réellement optimisés pour capter l'IR. Ceux-ci auraient probablement un logiciel convertissant explicitement l'IR en lumière visible.