玩玩紅外線網路攝影機

        最近因為工作的關係，接觸了紅外線的相關資料，為了要探究紅外線對圖像的影響，於是開始了一些有趣的實驗。一般WEBCAM要做影像識別，必須經過多道影像處理如去背、邊緣、二值化等手續，使得主體可以更容易做辨識，但是這個過程經過複雜的運算會讓執行效率降低，以紅外線光源為輔助光源，透過紅外線的照射處可讓影像凸顯，而將可見光濾除即可得到單純無背景之主體影像。這個原理就像是在黑暗中使用手電筒照射，投射的光線所及之處，人眼才看得到！        而早期的紅線外攝影，是利用紅外線底片，裝上可濾除可見光並通過紅外線之濾鏡( Infrared Filter )即可。紅外線攝影和一般攝影道理相同，只是一般可見光利用光線在物理上反射進入相機內的底片成像，人眼可看見的可見光波長在380-780nm之間(780nm以後的一部份範圍叫做紅外線，380nm以前的一部份範圍叫做紫外線)，而一般傳統底片設計也是在這個範圍內以對應人類視覺感應，即在可見光範圍內成像。所以相機要做紅外線攝影，必須使用紅外線專用的黑白底片。然而，一般的CCD/CMOS本身就可以感應到紅外線，只是數位裝置為了降低雜訊，會在CCD或CMOS在出廠前都裝有排除紅外線之濾鏡(IR cut filter)，所以看不出紅外線效應，有些夜視功能的攝影機，就是在夜間拍攝時關掉IR cut filter，利用紅外線照射來進行拍攝，即使在夜間眼睛看不見時，仍可利用紅外線拍攝影像成像。目前我沒打算把相機改造成紅外線專用相機，剛好也有機會可以改造正在玩的網路攝影機(WEBCAM)，從網路上的資料查出，最簡單的方法就是使用Microsoft VX系列的WEBCAM。開箱吧～～



        內容物很簡單說明書、驅動光碟、一顆WEBCAM......買來就要被拆掉.......它一開始的命運很坎坷，不過總是有利用的價值呀！


        我自己的NB沒有CAM，所以放上這一台倒是滿好的......好吧～至少他還會陪我一陣子......沒時間把手邊所有的WEBCAM玩疊疊樂......


       MS的VX系列WEBCAM的IR cut filter是以紅外線濾片的形式，所以在改裝加工上比較簡單。


        將外殼拆除，即可看到電路與鏡頭。結構很簡單，因為鏡頭是手動對焦的，所以只要用手將鏡頭旋下即可！


        將鏡頭旋下，即可看到底下的感光元件。


        將手上的鏡頭翻轉過來就可以看到背面的IR cut filter。準備動工把他拿下來吧～～


        只要一支小刀，就可以簡單完成拆除手術。再來就是再把他組裝回去就可以變成紅外線攝影機囉！


        如果你手上有一支紅外線遙控器，隨便去按某個發射按鈕，人眼是看不到前端紅外線LED所發出來的光線的！但是如果你拿自己手上普通的WEBCAM或者數位相機，應該是可以藉由視訊看到以下的影像。可以看到遙控器的紅外線LED閃爍喔！
 

        但是如果一旦IR cut filter拿掉之後，會從視訊看到這個LED發出來的光變強了！簡直就是一個LED手電筒呀～但是我們人眼完全看不到！而這一片IR cut filter的確過濾了大部分的紅外線......拿掉之後，紅外線的感應變得很靈敏！我在家裡把客廳關燈完全沒有光線，然後遙控器亂按，在視訊裡可以看到好像拿著手電筒在亂照，但是實際上人的眼睛看去來是一片漆黑......做給黃小真玩，他覺得很神奇......不過後來他還是不明白我到底玩這個有什麼意義......又不能當手電筒使用，完全看不到呀～～沒錯！就是人眼不會察覺，但是電子裝置可以看出來呀！看來可以做壞事了～～


        嚴格來說，紅外線攝影的照片應該是黑白的，因為紅外線是在可見光之外，只有可見光才會分成BGR三原色(一般是講RGB啦！電腦的資料都是講BGR講習慣了！)。灰階的明亮度就是代表紅外光的強弱！但是現在在攝影技術中，有人會把照片呈現成一種半紅外線攝影的面貌，讓原本的原色環境呈現不同的詭異氣氛。下列中上圖是原來的景色。下圖即是利用改裝的紅外線攝影機所拍攝的。唉......畫質不好，不能太嫌它......不然有一天會想不開去把20D改裝教學......網路上有教學文(點這裡)


        我的老長官在看完報告之後，就問了為什麼綠色的葉子在照片上是呈現白色的......這有點考倒我了，不過後來查找了一下網路資料得知。小時候我們可以利用三菱鏡把陽光分成可見光分成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫 7 種色光(這是牛頓教我們的喔～～)，而樹葉之所以會看起來是綠色，是因為他吸收了大部分的色光，而反射了較多的綠色光，當我們的受器-眼睛裡的感光細胞接收到綠色的光，告知我們葉子為綠色的！然而，樹葉裡的葉綠素除了會反射較多的綠色光之外，也會有很強的近紅外線反射效應，而且依照不同植物的種類和健康狀況，會有不同的反射強度！因為葉綠素行光合作用會利用可見光光解水分子，其中以紅、藍光的執行效率最好(養水草也是這個結論！)，而可見光外的紅外線會使得光敏素的光受器失去活性，使得植物降低合成與進行光合作用所需的酵素，間接影響光合作用的進行！所以囉！綠色植物為了行光合作用，就會反射大量的紅外線光線～在照片上，就會呈現白色的樹林囉！