Vídeo detectores con visión nocturna, ¿cómo funciona su tecnología?

Siempre hemos querido mejorar las capacidades e imperfecciones de nuestros sentidos a través de los avances tecnológicos. Uno de ellos es el relacionado con la visión nocturna, una propiedad que sólo poseen algunos animales.

Por este motivo, en las últimas décadas se han investigado diferentes fórmulas para resolver el problema, creándose múltiples aproximaciones o soluciones que primero estuvieron disponibles en el ámbito militar y que posteriormente han dado paso a un enorme enjambre de dispositivos civiles (principalmente cámaras de vigilancia) capaces de ver y grabar en completa oscuridad. ¿Cómo funcionan?

Tres modos diferentes para ver en la oscuridad

Aunque existen muy variadas fórmulas para poder detectar y grabar objetos en plena oscuridad o en situaciones de baja iluminación, tres son las alternativas que más éxito han cosechado y que se han instalado en la tecnología de uso cotidiano con mayor aceptación: amplificación, iluminación extra y uso de información adicional.

Amplificación fotónica: Se utiliza en situaciones en las que la cantidad de luz disponible es muy reducida, insuficiente para que veamos con claridad y para que los sensores de las cámaras convencionales puedan grabar imágenes, pero suficiente como para detectar los pocos fotones que haya disponibles y amplificarlos hasta cantidades observables por el ser humano.

Ofrecen una calidad de imagen relativamente baja, generalmente en tonos verdosos-amarillentos y aunque funcionan bien con poca luz, no tanto en plena oscuridad ni si de repente hay iluminación extra en la escena, ya que tienden a saturarse rápidamente.

Uso de información adicional: Otra de las posibilidades pasa por utilizar otro tipo de información no óptica para elaborar mediante el procesado digital un mapa visual de lo que queremos ver en la oscuridad.

Las dos opciones más comunes son el uso de frecuencias ultrasónicas o superiores para recrear el espacio a modo de murciélagos digitales, pero también se está volviendo habitual la utilización del calor como sistema para ver en la oscuridad mediante las cámaras térmicas.

En el siguiente vídeo podéis ver la diferencia entre un sistema de visión basado en amplificación y otro térmico:

Iluminación adicional: La idea es utilizar algún tipo de iluminación extra sobre el objeto o escena que deseamos ver en la oscuridad pero que no se encuentre en el rango de espectro visible del ser humano ni tampoco en el de los sensores de vídeo convencionales.

Todo lo que somos capaces de ver los humanos, todas las formas y colores, se encuentran en una relativamente pequeña porción de espectro electromagnético comprendida entre los rayos infrarrojos y los ultravioleta.

Por tanto, si somos capaces de radiar energía fuera de ese espectro, iluminar con ella y después capturarla, podemos mejorar considerablemente la visión nocturna. Normalmente en las cámaras de uso civil se emplea radiación infrarroja adicional, invisible para nosotros pero que es capaz de iluminar considerablemente bien cualquier escenario, incluso en plena oscuridad.

Esta iluminación infrarroja es la mejor tecnología que podemos emplear tanto para los sistemas de visión nocturna como para los de detección presencial, ya que crea haces de luz invisibles por los intrusos, de ahí su importancia en las aplicaciones de seguridad. En el siguiente vídeo podéis ver cómo funciona uno de estos sistemas con y sin la iluminación activada:

Cámaras de vigilancia con iluminación infrarroja

La mayoría de sistemas de videovigilancia diseñados para uso civil (tanto doméstico como profesional) utilizan algún tipo de cámara con iluminación en el espectro infrarrojo. ¿Por qué? Pues muy sencillo, porque son muy eficaces y muy eficientes.

Es decir, son sistemas que por un relativo bajo coste (ya que los LEDs de infrarrojo son muy económicos) son capaces de realizar perfectamente la función para la que han sido diseñados (grabar imágenes en completa oscuridad o en condiciones de baja iluminación) y consumiendo poca energía adicional en el proceso.

La forma más inmediata de reconocer que una cámara tiene este tipo de visión nocturna es fijarse en si alrededor de su objetivo hay colocados una serie de LEDs, que aparentemente no hacen nada, pero que son los encargados de emitir la luz infrarroja invisible para nosotros.

Entre sus ventajas encontramos la posibilidad de capturar imágenes con muy buena calidad, sobre todo si hay algo de luz adicional, aunque sea muy poca (por ejemplo en exteriores con iluminación perimetral) y que ofrecen una gran resolución. Podemos ver un ejemplo de la iluminación infrarroja aplicada a cámaras de vigilancia en el siguiente vídeo:

Otra gran ventaja es el precio. Incorporar un sistema de visión nocturna con iluminación infrarroja a una cámara convencional es tan barato que en los últimos años se ha venido haciendo en la mayoría de dispositivos de consumo de gama media-baja.

Ya no solo están disponibles en las caras videocámaras profesionales, ahora los encontramos también en cámaras web, IP e incluso en modestos sistemas para vigilar bebés. En el siguiente vídeo podéis ver una de estas cámaras para uso doméstico:

Entre sus principales desventajas podemos señalar la tendencia hacia la saturación si hay mucha luz ambiental (en este caso hay que desconectar la iluminación LED de la cámara) y sobre todo la falta de información sobre el color en los modelos actuales, ya que como habéis podido comprobar en los vídeos anteriores, la imagen tiene una tonalidad de grises.

No obstante, algunas de las principales empresas fabricantes de sensores para cámaras del sector ya están trabajando en modelos capaces incluso de procesar el color en plena oscuridad por medio de un complejo software para mostrarnos unas imágenes en color bastante realistas, como muestra este vídeo:

¿El futuro de la videodetección nocturna? Pues seguramente se encuentre en la combinación de varias de las tecnologías que hemos ido viendo a lo largo del artículo. Es decir, lo habitual dentro de unos pocos años será que las cámaras de vigilancia para nuestros hogares y negocios sean capaces de utilizar la iluminación infrarroja junto con la amplificación lumínica e incluso superponiendo la visión térmica.

Gracias al uso de todos estos sistemas en poco tiempo podremos capturar imágenes nocturnas con una calidad casi tan buena como de día e incluso con otras ventajas como la visión a través de obstáculos como la niebla o el humo.