Come fotografare oggetti distanti (10 km)?

Come fotografare oggetti distanti come l'uomo e le auto, con risoluzioni sufficienti per identificare i numeri di volti e auto? Sto cercando suggerimenti e costi, 10 km di distanza, con una buona luce solare. Grazie.

Per favore, non prendere letteralmente 10 km. Ho pensato che fosse la distanza di sicurezza per farlo senza essere scoperto. Il video è qui per riferimento, https://youtu.be/AhLsQPuwQbQ .

Non puoi. Non mi interessa quello che hai visto su CSI, questo non è possibile nel mondo reale. Anche prendendo l' obiettivo Canon incredibilmente grande (e ora fuori produzione. Oh, e $ 100.000) 1200mm , The Digital Picture dice:

i volti erano riconoscibili a distanze fino a un miglio o più

Tuttavia, stai parlando di sei volte quella distanza. Potresti pensare di montare un telescopio, ma l'atmosfera rovinerà tutti i colpi. Anche alla lunghezza focale "relativamente corta" di 1200mm, The Digital Picture lo ha scoperto

Il più problematico per 1200 L da un punto di vista della qualità dell'immagine del soggetto distante sono le condizioni atmosferiche

e ancora, stai cercando di avere sei volte il problema. Qualunque cosa tu stia cercando di fare, è tempo di trovare un piano diverso perché questo non funzionerà.

Specificando che vuoi fare la tua fotografia di sorveglianza in "buona luce solare", ti sei già sparato al piede. Il momento migliore per fare questo tipo di fotografia è di notte o la mattina molto prima che il calore del sole abbia il tempo di creare le "termiche" che rendono quasi impossibile la fotografia con teleobiettivo estremo, anche con le migliori attrezzature.

Supponendo che tu sia felice di lavorare di notte (o intorno all'alba) quando il "vedere" è il migliore, dobbiamo considerare quale tipo di ottica ti servirà per realizzare questa impresa. Se, per amor di discussione, diciamo che i caratteri su una targa automobilistica sono costituiti da tratti larghi 1 cm, allora dovremo risolvere metà di quella larghezza (0,5 cm) dalla distanza dichiarata di 10 km. Ciò fornisce una risoluzione angolare di 0,000028 gradi o 0,1 secondi d'arco. Convenientemente, questo è il potere risolutivo del telescopio spaziale Hubble .

La cosiddetta risoluzione angolare di Hubble - o nitidezza - viene misurata come l'angolo più piccolo sul cielo che può risolvere (cioè vedere nitidamente). Questo è 1/10 di secondo d'arco (un grado è 3600 secondi d'arco). Se Hubble guardasse la Terra - dalla sua orbita di circa 600 km sopra la superficie terrestre - ciò in teoria corrisponderebbe a 0,3 metri o 30 cm. Piuttosto impressionante! Ma Hubble avrebbe dovuto guardare in basso attraverso l'atmosfera, che avrebbe offuscato le immagini e peggiorato la risoluzione effettiva.

Quindi, con condizioni atmosferiche perfette e armato di una copia dell'HST, il tuo prossimo problema sarà trovare e tracciare il tuo obiettivo e, soprattutto, tenerlo a fuoco. Se hai provato a seguire la fauna selvatica con attrezzature amatoriali anche decenti, saprai quanto può essere difficile. L'HST, a proposito, non ha la messa a fuoco automatica.

Il riferimento standard sulla fotografia di sorveglianza è la fotografia clandestina di Siljander e Juusola. Ordinalo da Amazon se vuoi, ma i tuoi servizi di sicurezza locali potrebbero interessarti al tuo acquisto.

Il consenso generale in questa discussione è che la fotografia dettagliata di un soggetto a una distanza di 10 km è estremamente difficile, e probabilmente impossibile usando attrezzature disponibili in commercio - e ci sono molte prove a sostegno di ciò nelle altre risposte.

Tuttavia, v'è un modo per fotografare obiettivi estremamente distanti in estremo dettaglio - non è solo disponibile in commercio per la maggior parte dei cittadini privati. La NASA e altre agenzie spaziali utilizzano questo tipo di hardware per tracciare visivamente i lanci.

Immagine per gentile concessione della NASA, rilasciata nel pubblico dominio.

Questo gruppo è la telecamera di localizzazione dell'ascesa a lungo raggio, montata sul supporto di tracciamento Kineto Contraves-Goerz. È davvero più un telescopio, ma fa un buon lavoro nel tracciare obiettivi distanti in dettaglio abbastanza buono per gli scienziati missilistici.

Wikipedia afferma che questo tipo di dispositivo ha una videocamera da 200 pollici (5.080 mm) e una videocamera da 400 pollici (10.160 mm). Queste telecamere sono gestite da Playalinda Beach; la distanza della linea di comando da lì a LC-39A, la più meridionale delle due piattaforme di lancio dell'ex Space Shuttle, è di 5,923 km, tuttavia questa telecamera sarà utilizzata più avanti durante un lancio, quando un'imbarcazione è molto più in basso. Non è difficile dire che potrebbe catturare immagini dettagliate e filmati a 10 km.

Secondo il sito Web della NASA , ci sono altre fotocamere (FLIR / infrarossi) su supporti simili con lunghezze focali comprese tra 20 e 150 pollici (da 508 mm a 3.810 mm), utilizzate per il rilevamento a medio raggio.

Sfortunatamente, non riesco a trovare le foto che sono state contrassegnate come prese appositamente con uno di questi dispositivi; la ricerca in giro produce generalmente foto delle telecamere stesse.

EDIT: Questo video del fallimento del lancio di Orkital ATK Antares di ottobre 2014 presumibilmente ha alcune parti girate con la telecamera di tracciamento dell'ascesa a lungo raggio.

EDIT 2: Vieni a pensarci bene, le telecamere utilizzate sui droni militari potrebbero essere in grado di individuare dettagli abbastanza fini a queste distanze. La cultura pop ti farebbe credere che un drone possa vedere le caratteristiche facciali di una persona dall'altitudine di crociera.

Wikipedia afferma che un drone Reaper viaggerà a 25.000 piedi, che è di circa 7,5 km AMSL. Supponendo che l'ipotesi di Hollywood sia corretta e che il drone non guardi sempre dritto verso il basso, e tenendo presente che il suo tetto di servizio è il doppio della sua normale altezza di crociera (50.000 piedi AMSL), è abbastanza ragionevole presumere che le telecamere presenti possano vedere i dettagli a 10 km, tenendo conto di turbolenze e luccichio, aria calda. Sono abbastanza sicuro che i dettagli sull'ottica di queste macchine non sono disponibili al pubblico.

Non mi aspetterei davvero che un drone militare all'avanguardia sia ampiamente disponibile per i civili!

Come altri hanno già detto, 10 km non sono fattibili a causa della fisica della luce e della distorsione atmosferica. Tuttavia, vorrei affrontare un altro aspetto di questo che non è stato ancora menzionato: se qualcuno si trova a 10 km da te e sei entrambi alla stessa altitudine non sarai in grado di vederli perché lo faranno essere dietro l'orizzonte!

Se una persona è alta 1,8 metri (~ 6 piedi) l'orizzonte è ~ 4,8 chilometri di distanza.

Calcolato con la formula da 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

Per fare una foto a qualcuno in piedi a 10 chilometri di distanza:

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

In altre parole, dovresti essere in piedi almeno 25 piedi sopra il suolo rispetto all'altra persona, o dovrebbero essere in piedi 25 piedi sopra il suolo rispetto a te, o qualche compromesso tra voi due.

Indipendentemente da ciò, il tuo obiettivo non conta tanto quanto il tuo punto di vista rispetto al soggetto della foto poiché la curvatura della Terra si metterà in mezzo!

Solo un'altra cosa da considerare.

Studi condotti da università statunitensi indicano che una materia può essere riconosciuta da una distanza di circa 45 metri. Per riconoscere un soggetto a 10 chilometri, è necessario un telescopio con una potenza sufficiente per far apparire il soggetto come se fosse a soli 45 metri di distanza. Matematicamente, la potenza di un tale telescopio deve essere 222X (10 X 1000 ÷ 45 = 222). L'uso di uno strumento con questo ingrandimento fa apparire il soggetto distante 45 metri. Come polizza assicurativa, aumentiamo l'ingrandimento a 250X. Una tale sferzata fa apparire il soggetto a soli 40 metri (10 X 1000 ÷ 250 = 40).

Gli astronomi sono esperti di telescopi. Pubblicano che quando un obiettivo primario viene utilizzato per fotografare fotograficamente, dividono la lunghezza focale per 50 per derivare la potenza dello strumento. Utilizzando questi criteri, se si monta un obiettivo telescopico 50 X 250 = 12.000 mm, si potrebbe teoricamente raggiungere il proprio obiettivo.

Mi sembra che una lente con una lunghezza focale di 12.000 mm sia una scarsità. Ma aspetta, le nostre macchine fotografiche producono un'immagine in miniatura che deve essere ingrandita; altrimenti le immagini che realizziamo sono inservibili. Quando visualizziamo le nostre immagini su un computer o quando realizziamo una stampa che misura 8 X 12 pollici, il software del computer o della stampante applica un ingrandimento di circa 8X se utilizziamo una fotocamera full frame e circa 12X se utilizziamo un digitale compatto. Questo ingrandimento applicato per far funzionare un'immagine a nostro favore. Possiamo ridurre la lunghezza focale del teleobiettivo di un fattore di 8 o 12, a seconda del formato utilizzato. Funziona con 12.000 ÷ 8 = obiettivo da 1.500mm per la fotocamera full frame o 12.000 ÷ 12 = 1.000mm per una fotocamera compatta.

La mia conclusione: per raggiungere il tuo obiettivo, devi procurarti un teleobiettivo di qualità con una lunghezza focale uguale o migliore di quanto sopra. Usare una lente così lunga su un bersaglio in movimento come un'auto è un'impresa impegnativa. In altre parole, quasi impossibile ma forse puoi trionfare.

C'è questo ragazzo chiamato Trevor Paglen. Ha realizzato un progetto per fotografare basi militari classificate situate in parti remote degli Stati Uniti. La tua domanda e il video che hai condiviso mi hanno ricordato il suo lavoro. Ha sviluppato una tecnica chiamata "Limit Telephotography".

Dal suo sito Web: http://www.paglen.com/?l=work&s=limit

"La tele-fotografia limite prevede la fotografia di paesaggi che non possono essere visti ad occhio nudo. La tecnica impiega telescopi ad alta potenza le cui lunghezze focali variano tra 1300 mm e 7000 mm. A questo livello di ingrandimento, diventano evidenti aspetti nascosti del paesaggio."

Non sono riuscito a trovare troppo sulla tecnica stessa, ma volevo condividerla perché potrebbe essere utile. Altro dal suo sito Web qui:

"La limofotografia assomiglia più da vicino all'astrofotografia, una tecnica che gli astronomi usano per fotografare oggetti che potrebbero essere trilioni di miglia dalla Terra. In qualche modo, tuttavia, è più facile fotografare le profondità del sistema solare che fotografare i recessi del complesso industriale militare. Tra la Terra e Giove (a 500 milioni di miglia di distanza), ad esempio, ci sono circa cinque miglia di atmosfera spessa e traspirante. Al contrario, ci sono verso l'alto di quaranta miglia di atmosfera spessa tra un osservatore e i siti raffigurati in questa serie ".

modifica: c'è un video dell'uomo al lavoro che ho appena trovato: Trevor Paglen: Limit Telephotography | ART21 "Esclusivo"

A seconda del soggetto e dello scopo, avere la videocamera modificata per l'IR può aiutare a ottenere un'immagine più leggibile. L'IR può tagliare la foschia notevolmente meglio della luce visibile.

Questo può essere fatto da un servizio specializzato su molti modelli di fotocamere. Si desidera preinstallare il filtro IR in modo che la videocamera diventi solo dispositivo IR. Non tutti gli obiettivi funzionano bene con l'IR, alcuni creano i cosiddetti hot spot. Dovresti fare ulteriori ricerche o testare le lenti da solo.

Avrai bisogno di un'ottima stabilizzazione dell'obiettivo, probabilmente usando un ottimo treppiede e una testa per treppiede.

Penso che il tipo di obiettivi che potresti cercare siano in realtà solo telescopi di medie dimensioni. Forse un 8 "newtoniano o un catadiottrico sarebbero buone scelte.

Ho osservato singoli alberi su montagne lontane> 10 km e ho potuto vedere i rami più grandi. Non erano molto chiari o dettagliati, ma si potevano distinguerli ed erano davvero LONTANI. Il problema sarà il monitoraggio costante e la messa a fuoco a quella distanza. A quegli ingrandimenti, i piccoli movimenti si traducono in movimenti molto più grandi. Sicuramente non lo farai mentre tieni la fotocamera in piedi o addirittura seduto.

Un'altra idea che non credo sia stata ancora menzionata è l'utilizzo di video combinato con software di visione artificiale per compensare il movimento atmosferico. L'ottica adattiva è necessaria per l'astrofotografia in parte perché i livelli di luce sono bassi. Durante il giorno, in teoria potresti semplicemente girare un paio di secondi di video a ... diciamo 100 fps, quindi utilizzare un algoritmo di analisi del vettore di movimento interframe per eseguire una compensazione del movimento a fotogramma parziale per produrre un fotogramma con una risoluzione spaziale più elevata e una distorsione inferiore rispetto a qualsiasi fotogramma individuale nel set.

IIRC, questo tipo di tecnica è stata utilizzata (tra le altre cose) per annullare video deliberatamente bloccati intesi a nascondere le caratteristiche del viso. Tracciando attentamente il movimento del soggetto nella cornice e sfruttando la conoscenza dell'algoritmo di sfocatura, in particolare, i ricercatori sono stati in grado di determinare in che modo le parti più piccole dell'immagine originale hanno influenzato il colore dei blocchi più grandi in cornici diverse, e quindi sono state in grado di ricostruire un'immagine approssimativa e non mascherata del soggetto del video.

Ho il sospetto che le stesse tecniche potrebbero essere applicate al tuo problema. Questo approccio probabilmente si qualifica come ancora più folle dell'ottica adattiva, ma trasforma quello che altrimenti è un problema hardware duro in un problema software di post-elaborazione, che può essere o meno migliore, a seconda della situazione. :-)

Ciò presuppone comunque che tu possa mettere la telecamera abbastanza in alto da ottenere una linea di mira, ovviamente. :-)

Quello che stai cercando è un sistema di telecamere di sicurezza di confine. Un sistema combinato di tracciamento EO / IR in grado di identificare e tenere traccia degli obiettivi di interesse in tutte le condizioni meteorologiche giorno / notte. Ecco un esempio:

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

Ma questo non riguarda la fotografia ...

Qualcuno ha pensato alla tecnologia gigapixel? Questa immagine da 320 Gigapixel (360 gradi di vista) scattata dalla torre bt di londra ti consente di vedere le singole persone al lato dell'occhio di londra (a circa 2,7 miglia di distanza), non è sufficiente vedere le caratteristiche del viso ma puoi vedere una persona con una giacca blu e pantaloni grigi / neri con uno zaino bianco / chiaro che si allontana dall'occhio di Londra (alla sua sinistra)

Se stavi cercando un punto specifico, penso che potresti ottenere più distanza scegliendo una fotocamera / obiettivi diversi e una gamma diversa per le foto da scattare (non 360) Ma sono d'accordo con tutti gli altri che l'atmosfera sarà il tuo nemico prima dell'hardware .