Jak fotografować odległe obiekty (10 km)?

Jak fotografować odległe obiekty, takie jak ludzie i samochody, z rozdzielczością wystarczającą do zidentyfikowania numerów twarzy i samochodów? Szukam sugestii i kosztów, zasięg 10 km, przy dobrym świetle słonecznym. Dzięki.

Proszę nie brać dosłownie 10 km. Myślałem, że jest to bezpieczna odległość, aby zrobić to bez przyłapania. Wideo jest tutaj w celach informacyjnych, https://youtu.be/AhLsQPuwQbQ .

Nie możesz Nie obchodzi mnie to, co widziałeś w CSI, to po prostu niemożliwe w prawdziwym świecie. Nawet biorąc za absurdalnie duży (i już wycofany) Canon o wartości 1200 000 dolarów , The Digital Picture mówi:

twarze były rozpoznawalne w odległości do mili lub więcej

Mówisz jednak o sześciokrotnie większej odległości. Można pomyśleć o zamontowaniu teleskopu, ale atmosfera zrujnuje wszelkie strzały. Nawet przy „stosunkowo małej” ogniskowej 1200 mm, Digital Picture to odkrył

Najbardziej kłopotliwe dla 1200 L z odległego punktu widzenia jakości obrazu obiektu są warunki atmosferyczne

i znowu, masz sześć razy większy problem. Cokolwiek próbujesz zrobić, czas znaleźć inny plan, ponieważ ten nie zadziała.

Określając, że chcesz robić zdjęcia z monitoringu w „dobrym świetle słonecznym”, już zastrzeliłeś się w stopę. Najlepszą porą na zrobienie tego rodzaju fotografii jest noc lub wczesny poranek, zanim ciepło słoneczne zdąży stworzyć „termikę”, która sprawia, że ​​ekstremalne teleobiektyw jest prawie niemożliwy, nawet przy użyciu najlepszego sprzętu.

Zakładając, że chętnie pracujesz w nocy (lub około świtu), kiedy „widzenie” jest najlepsze, musimy zastanowić się, jakiego rodzaju optyki będziesz potrzebować, aby wykonać ten wyczyn. Jeśli, ze względu na argument, mówimy, że znaki na tablicy rejestracyjnej samochodu składają się z kresek o szerokości 1 cm, wówczas musimy rozwiązać połowę tej szerokości (0,5 cm) z podanego zakresu 10 km. Daje to rozdzielczość kątową 0,000028 stopnia lub 0,1 sekundy łukowej. Dogodnie jest to moc rozdzielcza Kosmicznego Teleskopu Hubble'a .

Tak zwana rozdzielczość kątowa Hubble'a - lub ostrość - jest mierzona jako najmniejszy kąt na niebie, który może on rozwiązać (tj. Zobaczyć ostro). Jest to 1/10 sekundy łukowej (jeden stopień to 3600 sekund łukowych). Gdyby Hubble spojrzał na Ziemię - z jej orbity około 600 km nad powierzchnią ziemi - teoretycznie odpowiadałoby to 0,3 metra lub 30 cm. Całkiem imponujące! Ale Hubble musiałby spojrzeć w dół przez atmosferę, co zamazałoby obrazy i pogorszyło rzeczywistą rozdzielczość.

Tak więc, przy idealnych warunkach atmosferycznych i uzbrojonej w kopię HST, kolejnym problemem będzie znalezienie i śledzenie celu, a co ważniejsze, utrzymywanie go w centrum uwagi. Jeśli próbujesz podążać za dziką przyrodą za pomocą nawet przyzwoitego sprzętu amatorskiego, będziesz wiedział, jak trudne może to być. Nawiasem mówiąc, HST nie ma automatycznego ustawiania ostrości.

Standardowe odniesienie do fotografii inwigilacyjnej to Clandestine Photography autorstwa Siljander i Juusoli. Zamów go w Amazon, jeśli chcesz, ale lokalne usługi bezpieczeństwa mogą zainteresować się zakupem.

W tym wątku panuje ogólna zgoda co do tego, że szczegółowe fotografowanie obiektu w odległości 10 km jest niezwykle trudne i prawdopodobnie niemożliwe przy użyciu dostępnego w handlu sprzętu - i jest wiele dowodów na poparcie tego w innych odpowiedziach.

Jednak nie jest to sposób, aby sfotografować bardzo odległe cele w ekstremalnych szczegółowo - to nie tylko komercyjnie dostępne dla większości obywateli prywatnych. NASA i inne agencje kosmiczne używają tego rodzaju sprzętu do wizualnego śledzenia startów.

Zdjęcie dzięki uprzejmości NASA, udostępnione publicznie.

Ten zespół to kamera do śledzenia wznoszenia dalekiego zasięgu, zamontowana na uchwycie śledzącym Kinraves-Goerz Kineto. To naprawdę bardziej teleskop, ale dobrze śledzi odległe cele w szczegółach wystarczająco dobrych dla rakietowców.

Wikipedia twierdzi, że ten typ urządzenia ma kamerę wideo 200 cali (5080 mm), a także kamerę filmową 400 cali (10 160 mm). Aparaty te obsługiwane są z Playalinda Beach; odległość od tej linii do LC-39A, najbardziej wysuniętego na południe z dwóch wyrzutni kosmicznego promu kosmicznego, wynosi 5,923 km, jednak kamera ta byłaby używana później podczas startu, gdy jednostka jest znacznie dalej niżej. Nietrudno powiedzieć, że może rejestrować szczegółowe zdjęcia i filmy w odległości 10 km.

Według własnej strony internetowej NASA istnieją inne kamery (FLIR / podczerwień) na podobnych mocowaniach o ogniskowej od 20 do 150 cali (508 mm do 3810 mm), używane do śledzenia średniego zasięgu.

Niestety nie mogę znaleźć zdjęć oznaczonych jako zrobione konkretnym urządzeniem; przeszukiwanie ogólnie daje zdjęcia samych aparatów.

EDYCJA: W tym filmie z niepowodzenia premiery Orbital ATK Antares w październiku 2014 r. Podobno zostały sfilmowane kamerę dalekiego zasięgu do śledzenia wynurzania.

EDYCJA 2: Pomyśl o tym, kamery używane na dronach wojskowych mogą dostrzec dość dokładne szczegóły na tych odległościach. Popkultura chciałaby, abyś uwierzył, że dron może zobaczyć rysy twarzy z lotu ptaka.

Wikipedia twierdzi, że dron Reaper będzie podróżował na wysokości 25 000 stóp, co stanowi około 7,5 km AMSL. Zakładając, że hollywoodzkie założenie jest słuszne i że dron nie zawsze patrzy prosto w dół, i mając na uwadze, że jego pułap serwisowy jest dwa razy większy niż normalna wysokość przelotowa (50 000 stóp AMSL), rozsądnie jest założyć, że kamery tam zobacz szczegóły w odległości 10 km, uwzględniając turbulencje i lśniące, gorące powietrze. Jestem pewien, że szczegóły dotyczące optyki na tych maszynach nie są publicznie dostępne.

Jednak nie spodziewałbym się, że najnowocześniejszy dron wojskowy będzie powszechnie dostępny dla ludności cywilnej!

Jak powiedzieli inni, 10 km nie jest możliwe ze względu na fizykę światła i zniekształceń atmosferycznych. Chciałbym jednak odnieść się do innego aspektu tego, o którym jeszcze nie wspomniano: jeśli ktoś stoi 10 km od ciebie i oboje jesteś na tej samej wysokości, nie będziesz mógł ich zobaczyć, ponieważ być za horyzontem!

Jeśli dana osoba ma 1,8 metra wysokości, horyzont znajduje się w odległości około 4,8 kilometra.

Obliczony według wzoru z https://en.wikipedia.org/wiki/Horizon

distance (kilometers) = 3.57 * sqrt(height (meters))
distance = 3.57 * sqrt(1.8 m)
distance = 3.57 * 1.34
distance = 4.7838 km

Aby zrobić zdjęcie osobie stojącej w odległości 10 kilometrów:

3.57 * sqrt(height) = 10 km
height = (10/3.57)^2
height = (2.80)^2
height = 7.84 m
1 meter = 3.28 ft
height = 7.84 m = 25.72 ft

Innymi słowy, musiałbyś stać co najmniej 25 stóp nad ziemią w stosunku do drugiej osoby, lub musiałby stać 25 stóp nad ziemią w stosunku do ciebie, lub jakiś kompromis między wami.

Niezależnie od tego Twój obiektyw nie będzie miał tak dużego znaczenia, jak punkt obserwacyjny w stosunku do fotografowanego obiektu, ponieważ zakrzywienie Ziemi stanie na przeszkodzie!

Jeszcze jedna rzecz do rozważenia.

Badania przeprowadzone przez uniwersytety w USA wskazują, że przedmiot można rozpoznać z odległości około 45 metrów. Aby rozpoznać obiekt 10 kilometrów, potrzebujesz teleskopu o wystarczającej mocy, aby sprawić, że obiekt pojawi się tak, jakby znajdował się zaledwie 45 metrów od niego. Matematycznie moc takiego teleskopu musi wynosić 222X (10 X 1000 ÷ 45 = 222). Korzystanie z instrumentu w tym powiększeniu powoduje, że obiekt wydaje się znajdować w odległości 45 metrów. Jako polisa ubezpieczeniowa zwiększmy powiększenie do 250X. Takie uderzenie powoduje, że obiekt wydaje się mieć tylko 40 metrów (10 X 1000 ÷ 250 = 40).

Astronomowie są ekspertami od teleskopów. Publikują, że kiedy do fotograficznego fotografowania używana jest soczewka podstawowa, dzielą ogniskową przez 50, aby uzyskać moc instrumentu. Stosując te kryteria, jeśli zamontujesz soczewkę teleskopową 50 X 250 = 12 000 mm, teoretycznie możesz osiągnąć swój cel.

Wydaje mi się, że obiektyw o ogniskowej 12 000 mm to niedobór. Ale poczekaj, nasze kamery dają miniaturowy obraz, który należy powiększyć; w przeciwnym razie obrazy, które wykonujemy, nie nadają się do użytku. Kiedy oglądamy nasze obrazy na komputerze lub kiedy wykonujemy wydruk o wymiarach 8 x 12 cali, oprogramowanie komputera lub drukarki stosuje powiększenie około 8X, jeśli używamy aparatu pełnoklatkowego i około 12X, jeśli używamy kompaktowego aparatu cyfrowego. To powiększenie zastosowane do wyświetlenia obrazu działa na naszą korzyść. Możemy zmniejszyć ogniskową teleobiektywu o współczynnik 8 lub 12, w zależności od zastosowanego formatu. Działa to z obiektywem 12 000 ÷ 8 = 1500 mm dla kamery pełnoklatkowej lub 12 000 ÷ 12 = 1000 mm dla kompaktowego aparatu.

Mój wniosek: aby osiągnąć swój cel, musisz uzyskać wysokiej jakości teleobiektyw o ogniskowej równej lub lepszej od powyższej. Używanie tak długiej soczewki na ruchomym celu, jak samochód, jest trudnym przedsięwzięciem. Innymi słowy, prawie niemożliwe, ale może uda ci się zwyciężyć.

Jest ten facet o imieniu Trevor Paglen. Zrobił projekt dotyczący fotografowania tajnych baz wojskowych znajdujących się w odległych częściach Stanów Zjednoczonych. Twoje pytanie i udostępnione wideo przypomniały mi o jego pracy. Opracował technikę zwaną „Limit teleobiektywem”.

Z jego strony internetowej: http://www.paglen.com/?l=work&s=limit

„Limit teleobiektywu obejmuje fotografowanie krajobrazów, których nie można zobaczyć gołym okiem. Technika ta wykorzystuje teleskopy o dużej mocy, których ogniskowe wynoszą od 1300 mm do 7000 mm. Na tym poziomie powiększenia widoczne są ukryte aspekty krajobrazu”.

Nie mogłem znaleźć zbyt wiele na temat samej techniki, ale chciałem się nią podzielić, ponieważ może być pomocna. Więcej z jego strony tutaj:

„Limit teleobiektywu najbardziej przypomina astrofotografię, technikę, której astronomowie używają do fotografowania obiektów, które mogą być trylionami mil od Ziemi. Jednak pod pewnymi względami łatwiej jest fotografować głębokości Układu Słonecznego niż fotografować wnęki wojskowego kompleksu przemysłowego. Na przykład między Ziemią a Jowiszem (500 milionów mil stąd) jest około pięć mil gęstej, oddychającej atmosfery. Natomiast między obserwatorem a przedstawionymi miejscami jest ponad czterdzieści mil gęstej atmosfery w tej serii ”.

edytuj: jest wideo mężczyzny w pracy, które właśnie znalazłem: Trevor Paglen: Limit teleobiektywu | ART21 „Exclusive”

W zależności od tematu i celu zmodyfikowanie aparatu na podczerwień może pomóc uzyskać bardziej czytelny obraz. IR może przenikać przez mgłę zauważalnie lepiej niż światło widzialne.

Może to zrobić wyspecjalizowana usługa w wielu modelach aparatów. Chciałbyś, aby filtr podczerwieni był wstępnie zainstalowany, aby kamera stała się urządzeniem tylko na podczerwień. Nie wszystkie obiektywy dobrze współpracują z podczerwienią, niektóre tworzą tak zwane gorące punkty. Musisz samodzielnie przeprowadzić dodatkowe badania lub testy soczewek.

Będziesz potrzebował bardzo dobrej stabilizacji obiektywu - prawdopodobnie używając bardzo dobrego statywu i głowicy statywu.

Myślę, że tego rodzaju soczewki, których możesz szukać, to tak naprawdę tylko średniej wielkości teleskopy. Być może dobrym wyborem byłby 8-calowy Newton lub katadioptryk.

Patrzyłem na pojedyncze drzewa w odległych górach> 10 km i widziałem większe gałęzie. Nie były zbyt jasne ani szczegółowe, ale można je było rozróżnić i były naprawdę DALEKIE. Kłopoty będą stale śledzić i skupiać się na tej odległości. Przy tych powiększeniach małe ruchy przekładają się na znacznie większe. Na pewno nie będziesz tego robić, trzymając aparat w pozycji stojącej, a nawet siedzącej.

Innym pomysłem, o którym chyba jeszcze nikt nie wspominał, jest wykorzystanie wideo w połączeniu z oprogramowaniem do wizji komputerowej w celu kompensacji ruchu atmosferycznego. Adaptacyjna optyka jest potrzebna częściowo do astrofotografii, ponieważ poziomy światła są niskie. W ciągu dnia teoretycznie możesz po prostu nagrać kilka sekund wideo w ... powiedzmy 100 fps, a następnie użyć algorytmu analizy wektora ruchu międzyramkowego, aby wykonać kompensację ruchu częściowego w celu uzyskania klatki o wyższej rozdzielczości przestrzennej i mniejszych zniekształceniach niż dowolna pojedyncza ramka w zestawie.

IIRC, tego rodzaju technika została wykorzystana (między innymi) do celowego blokowania wideo mającego na celu ukrycie rysów twarzy. Dzięki uważnemu śledzeniu ruchu obiektu w ramce i wykorzystaniu wiedzy o algorytmie rozmycia - w szczególności badacze byli w stanie określić, w jaki sposób mniejsze części oryginalnego obrazu wpłynęły na kolor większych bloków w różnych ramkach, a następnie byli w stanie zrekonstruować szorstki, zdemaskowany obraz tematu filmu.

Podejrzewam, że te same techniki można zastosować do twojego problemu. Takie podejście prawdopodobnie kwalifikuje się jako jeszcze bardziej szalone niż optyka adaptacyjna, ale zamienia to, co w innym przypadku stanowi problem związany ze sprzętem, w trudny problem z oprogramowaniem do obróbki końcowej, który może, ale nie musi być lepszy, w zależności od sytuacji. :-)

Oczywiście nadal zakłada się, że można ustawić aparat wystarczająco wysoko, aby uzyskać pole widzenia. :-)

To, czego szukasz, to system kamer bezpieczeństwa granicznego. Kombinowany system śledzenia EO / IR, który może identyfikować i śledzić interesujące cele we wszystkich warunkach pogodowych w dzień / w nocy. Oto jeden przykład:

https://www.x20.org/product/m7-ptz-long-range-thermal-imager/

Ale tak naprawdę nie chodzi o fotografię ...

Czy ktoś myślał o technologii gigapixel? To 320 Gigapikselowe zdjęcie (360 stopni), które zostało zrobione z wieży BT w Londynie, pozwala zobaczyć pojedyncze osoby z boku londyńskiego oka (około 1,7 mil), nie wystarczy zobaczyć rysy twarzy, ale możesz zobacz osobę z niebieską kurtką i szaro-czarnymi spodniami z białym / jasnym plecakiem odchodzącą od londyńskiego oka (po lewej)

Jeśli szukałeś określonego miejsca, myślę, że możesz uzyskać większy dystans, wybierając inny aparat / obiektywy i inny zakres zdjęć, które mają być zrobione (nie 360). Zgadzam się jednak ze wszystkimi, że atmosfera będzie twoim wrogiem przed sprzętem .