Тепловизоры: эволюция развития

Размещаю свою статью, вышедшую в каталоге CCTV-2012, посвященную развитию гражданского тепловизионного рынка за последние 10 лет.
В этой статье речь пойдет о развитии рынка тепловизоров за последние 10 лет. За это время тепловизоры прошагали путь от баснословно дорогих экзотических приборов до массового продукта с адекватной, экономически обоснованной ценой и высокой надежностью.

Рассматривая развитие рынка тепловизоров, сразу отмечу, что мы будем анализировать только тепловизоры на так называемой неохлаждаемой технологии тепловизионных детекторов. Во-первых, потому, что, по моим оценкам, эта технология распространена в системах коммерческого (не военного) видеонаблюдения в более чем 90% инсталляций. Во-вторых, потому, что "охлаждаемая" технология все еще очень дорогая, что не позволяет ей пройти на рынок коммерческого видеонаблюдения. В-третьих, "охлаждаемая" технология используется в основном в военных системах и не имеет широкого распространения в коммерческом секторе из-за экспортных ограничений стран -- владельцев технологии.
Под развитием технологии неохлаждаемых тепловизоров подразумевается и развитие целой отрасли тепловизоров для систем видеонаблюдения. Рассматривая его в таком длительном временном промежутке, можно отчетливо увидеть классическую маркетинговую схему жизненного цикла товара (рис. 1). Жизненный цикл состоит из этапа разработки и выведения на рынок, этапов роста, зрелости и упадка. На мой взгляд, сейчас мы находимся на этапе роста и уже вплотную приближаемся к этапу зрелости.

Рис.1 Этапы развития отрасли тепловизионного видеонаблюдения 

История развития рынка тепловизоров

Примерно в 1998 г. появились первые тепловизоры на "неохлаждаемой" технологии. Это был прорыв! Были уменьшены массо-габаритные характеристики тепловизоров, время старта, многократно повышена надежность и значительно снижена цена относительно тепловизоров на "охлаждаемой" технологии. Основные размеры детекторов в то время были 160х120 и 320х240 пкс. Средняя стоимость прибора колебалась в районе 40 тыс. долл.
В начале 2000-х гг. начался так называемый этап роста тепловизионной отрасли. В настоящее время стоимость тепловизионной камеры упала практически на порядок. За 4000 долл. в розницу можно приобрести полностью готовый к инсталляции тепловизор с дальностью обнаружения человека порядка 300 м.
Каждый этап развития отрасли характеризуется определенным набором присущих ему свойств, а действия фирм на рынке обуславливаются его состоянием и их возможностями. На рис. 2 красными галочками показаны свойства отрасли, которые уже стали прошлым или реальностью.

Рис.2 Состояние отрасли тепловизионного видеонаблюдения в 2012 г.

Десять лет назад в России тепловизорами торговали порядка пяти компаний. Мало кто решался на оснащение периметра тепловизионной техникой, так как бюджеты за оснащение нескольких сотен метров периметра переваливали за добрую сотню тысяч долларов. В середине 2000-х гг. цены на тепловизоры упали почти вдвое. Появились модели тепловизоров, максимально приближенных к обычным видеокамерам по возможностям интеграции в системы видеонаблюдения. Крупные промышленные предприятия, атомные и гидроэлектростанции, аэропорты, морские порты начали активно рассматривать возможности оснащения своих периметров и территорий тепловизионной техникой. Рынок явно начал расти.

Области применения тепловизоров

Давайте немножко отвлечемся от исторических сводок и все-таки посмотрим на технологию тепловидения в разрезе ее функциональных особенностей и попробуем предположить, как будут ее использовать на этапе зрелости. Что ни говори, а тепловизоры применяют в подавляющем большинстве случаев на улице, то есть вне помещений. На это есть объективная причина -- по тепловизионному изображению невозможно идентифицировать личность человека. Эта особенность закрывает для тепловизоров такие рынки, как розничная торговля, банки, административные здания и т.д. Однако есть определенный сектор, где такая особенность тепловизора -- одна из ключевых при выборе технологии видеонаблюдения. Это охрана элитного загородного жилья.
Установка тепловизоров для мониторинга внутренней части участка загородного дома одновременно решает две задачи. Первая и непосредственная -- видеонаблюдение за территорией, а вторая -- обеспечение скрытности частной жизни владельцев жилья. Устанавливая тепловизор, можно не опасаться, что фотографии или видеоролики с тепловизоров попадут в руки злоумышленников, так как на этих снимках чрезвычайно проблематично идентифицировать личность человека (рис. 3).

Рис.3 Изображение человека в тепловизоре.
Идентифицировать личность крайне трудно

Таким образом, понятно, что область применения тепловизоров -- это всевозможные периметры объектов и открытые пространства. На заре своего развития тепловизоры конкурировали с камерами с инфракрасной подсветкой. Постепенно эта конкуренция сошла на нет по следующим причинам:

1. тепловизор обеспечивает однородно-качественное изображение на всей дальности своего действия;
2. тепловизор не слепнет при снегопаде;
3. упала цена и часто тепловизоры экономически эффективнее;
4. повысилась информированность отрасли безопасности о различии технологий инфракрасной подсветки и тепловидения. Каждая из технологий решает свою задачу.

Первые производители

Посмотрим на динамику маркетингово-производственной составляющей тепловизионного рынка. В начале 2000-х гг. в России занималось коммерческим охранным тепловидением несколько компаний, которые можно было пересчитать по пальцам. Это были компании-дистрибьюторы западных (американских) представителей, и в зачаточном состоянии было представлено несколько китайских брендов. Производство тепловизионных детекторов расположено в США и Франции и изначально было ориентировано на военные нужды. Создавались тепловизионные прицелы и тепловизионные бинокли. Эта была техника военного и двойного назначения. Поставки за пределы США были крайне затруднительны, так как такая техника попадала под действия экспортного контроля.
Среди первых производителей тепловизоров для систем видеонаблюдения стали США и Израиль. Они выпускали приборы, внешне похожие на видеокамеры, но с тепловизионным детектором внутри. Это были только аналоговые модели с небольшим выбором объективов (2--3). Кстати говоря, на тепловизорах до сих пор не взаимозаменяемые объективы. Это значит, что объектив на тепловизор устанавливается на заводе и в таком собранном виде поставляется заказчику. На это есть ряд объективных технологических причин, которые до сих пор не решены. Поэтому нельзя выбирать отдельно тепловизор и отдельно объектив, собирать из них необходимую камеру и устанавливать ее в гермокожух. Обычные гермокожухи для тепловизоров не подходят, так как тепловизор не видит через стеклянное входное окно гермокожуха. Для решения этой проблемы либо объективы тепловизоров выводят непосредственно наружу гермокожуха, либо вместо стекла устанавливают германий. Таким образом, тепловизоры поставляют в виде готового к установке решения с определенным детектором, определенным объективом и определенным гермокожухом.

Типы тепловизоров

В настоящее время линейка тепловизоров какого-либо производителя состоит из 5--20 моделей, отличающихся между собой размером детекторов (320х240 или 640х480 пкс) и набором объективов, перекрывающих дальности обнаружения человека от сотни метров до пары километров. Большинство тепловизоров можно поделить на три типа: стационарные, поворотные и комбинированные. Комбинированные тепловизоры -- это такие системы, в которые входят тепловизор, зум-видеокамера, установленные на едином поворотном устройстве. На рис. 4 приведены схемы, как можно ранжировать тепловизоры по функционально-техническим типам.

Рис.4 Функционально-технические типы тепловизоров

Однозначно видно, что в настоящее время производятся тепловизоры трех типов: аналоговые, IP и гибридные. В IP и гибридных тепловизорах встречаются модели со встроенной аналитикой. Например, непосредственно в тепловизорах уже реализованы такие алгоритмы, как детектор движения, "саботаж", подсчет объектов, остановка машин и некий алгоритм, который я бы назвал "праздношатание", когда в поле зрения тепловизора попадают люди или машины, находящиеся в каких-либо зонах больше заданного интервала времени. Тем не менее пока доля аналоговых тепловизоров по-прежнему превалирует над цифровыми моделями. Но то, что большинство новых моделей тепловизоров -- IP- или гибридные, -- это факт.
Конечно, в настоящее время не составляет большого труда выпускать гибридные модели, чтобы охватить все возможные рынки. Вопрос в цене: если она сопоставима с аналоговой моделью, то тогда стратегия выпуска гибридных моделей может быть очень эффективной. Этой стратегии придерживаются американские компании Pelco и FLIR. Однако Pelco, помимо цифрового интерфейса, еще имеет на борту тепловизора систему видеоаналитики. Компания AXIS выпускает только IP-тепловизоры, не отступая от своей философии компании, выпускающей только IP-системы. Samsung предлагает всего две аналоговых модели, отличающиеся друг от друга фокусным расстоянием объектива. Bosch выпускает стационарные гибридные тепловизоры и аналоговые комбинированные.
Драйвер моды в тепловизионном видеонаблюдении сейчас, пожалуй, -- компания FLIR, однако такие мощные компании, как Pelco, AXIS и Bosch также выкладывают новые технологические козыри, обладая значительно большим опытом в области охранного видеонаблюдения. Сейчас, я полагаю, мы находимся на этапе перехода со второй в третью фазу развития тепловизионного рынка (от роста к зрелости). Тепловизоры из мелких зеленых плодов превратились в сочные и красивые фрукты. Сейчас мы в шаге от тепловизионного рая для потребителя -- приходи на рынок и выбирай тепловизор на любой вкус, цвет, размер и кошелек!