Wie fotografiere ich entfernte Objekte (10 km)?

Wie fotografiere ich entfernte Objekte wie Menschen und Autos mit einer Auflösung, die ausreicht, um Gesichts- und Autonummern zu identifizieren? Ich suche nach Vorschlägen und Kosten, 10 km Reichweite, mit gutem Sonnenlicht. Vielen Dank.

Bitte nehmen Sie nicht buchstäblich 10 km. Ich dachte, es ist die sichere Entfernung, um es zu tun, ohne erwischt zu werden. Das Video dient als Referenz: https://youtu.be/AhLsQPuwQbQ .

Das kannst du nicht. Es ist mir egal, was Sie auf CSI gesehen haben, das ist in der realen Welt einfach nicht möglich. Selbst wenn man das lächerlich große 1200-mm-Objektiv von Canon nimmt (und jetzt eingestellt wird. Oh, und 100.000 US-Dollar), sagt The Digital Picture:

Gesichter waren in Entfernungen von bis zu einer Meile oder mehr erkennbar

Sie sprechen jedoch von der sechsfachen Entfernung. Sie könnten darüber nachdenken, ein Teleskop zu montieren, aber die Atmosphäre wird alle Aufnahmen ruinieren. Selbst bei der "relativ kurzen" Brennweite der 1200 mm stellte The Digital Picture dies fest

Unter dem Gesichtspunkt der Bildqualität eines entfernten Motivs sind die atmosphärischen Bedingungen für die 1200 L am problematischsten

und wieder möchten Sie das sechsfache Problem haben. Was auch immer Sie versuchen, es ist Zeit, einen anderen Plan zu finden, weil dieser nicht funktionieren wird.

Indem Sie angeben, dass Sie Ihre Überwachungsfotografie bei "gutem Sonnenlicht" machen möchten, haben Sie sich bereits in den Fuß geschossen. Die beste Zeit für diese Art der Fotografie ist nachts oder am frühen Morgen, bevor die Hitze der Sonne Zeit hat, die "Thermik" zu erzeugen, die extreme Telefotografie selbst mit der besten Ausrüstung fast unmöglich macht.

Angenommen, Sie arbeiten gerne nachts (oder gegen Morgengrauen), wenn das "Sehen" am besten ist, müssen wir uns überlegen, welche Art von Optik Sie benötigen, um dieses Kunststück zu vollbringen. Wenn wir aus Gründen der Argumentation sagen, dass die Zeichen auf einem Autokennzeichen aus Strichen von 1 cm Breite bestehen, müssen wir die Hälfte dieser Breite (0,5 cm) aus Ihrer angegebenen Reichweite von 10 km auflösen. Dies ergibt eine Winkelauflösung von 0,000028 Grad oder 0,1 Bogensekunden. Praktischerweise ist dies das Auflösungsvermögen des Hubble-Weltraumteleskops .

Hubbles sogenannte Winkelauflösung - oder Schärfe - wird als kleinster Winkel am Himmel gemessen, den es auflösen kann (dh scharf sehen). Dies ist 1/10 einer Bogensekunde (ein Grad entspricht 3600 Bogensekunden). Wenn Hubble die Erde betrachten würde - von ihrer Umlaufbahn von ungefähr 600 km über der Erdoberfläche - würde dies theoretisch 0,3 Metern oder 30 cm entsprechen. Ziemlich beeindruckend! Aber Hubble müsste durch die Atmosphäre nach unten schauen, was die Bilder verwischen und die tatsächliche Auflösung verschlechtern würde.

Bei perfekten atmosphärischen Bedingungen und einer Boot-Leg-Kopie des HST besteht Ihr nächstes Problem darin, Ihr Ziel zu finden und zu verfolgen und, was noch wichtiger ist, es im Fokus zu halten. Wenn Sie versucht haben, Wildtieren mit selbst anständiger Amateurausrüstung zu folgen, wissen Sie, wie schwer dies sein kann. Das HST hat übrigens keinen Autofokus.

Die Standardreferenz für Überwachungsfotografie ist Clandestine Photography von Siljander und Juusola. Bestellen Sie es bei Amazon, wenn Sie möchten, aber Ihre lokalen Sicherheitsdienste interessieren sich möglicherweise für Ihren Kauf.

In diesem Thread herrscht allgemeiner Konsens darüber, dass die detaillierte Fotografie eines Motivs aus einer Entfernung von 10 km mit handelsüblichen Geräten äußerst schwierig und wahrscheinlich unmöglich ist - und es gibt zahlreiche Belege dafür, dass dies in den anderen Antworten der Fall ist.

Es gibt jedoch eine Möglichkeit, extrem weit entfernte Ziele bis ins kleinste Detail zu fotografieren - es ist für die meisten Privatpersonen einfach nicht im Handel erhältlich. Die NASA und andere Weltraumagenturen verwenden diese Art von Hardware, um Starts visuell zu verfolgen.

Bild mit freundlicher Genehmigung der NASA, veröffentlicht als gemeinfrei.

Bei dieser Baugruppe handelt es sich um eine Langstrecken-Aufstiegsverfolgungskamera, die auf der Contraves-Goerz Kineto-Verfolgungshalterung montiert ist. Es ist wirklich eher ein Teleskop, aber es macht einen guten Job darin, entfernte Ziele in Details zu verfolgen, die für Raketenwissenschaftler gut genug sind.

Wikipedia behauptet, dass dieser Gerätetyp eine 200-Zoll-Videokamera (5.080 mm) sowie eine 400-Zoll-Filmkamera (10.160 mm) hat. Diese Kameras werden vom Playalinda Beach aus betrieben. Die direkte Entfernung von dort zur LC-39A, der südlichsten der beiden Ex-Space-Shuttle-Startrampen, beträgt 5,923 km. Diese Kamera wird jedoch später während eines Starts verwendet, wenn sich ein Fahrzeug viel weiter entfernt befindet. Es ist nicht schwer zu sagen, dass es detaillierte Bilder und Filmmaterial in 10 km Entfernung aufnehmen kann.

Laut der NASA- eigenen Website gibt es andere (FLIR / Infrarot) Kameras auf ähnlichen Halterungen mit Brennweiten zwischen 508 mm und 3.810 mm (20 bis 150 Zoll), die für die Verfolgung mittlerer Reichweite verwendet werden.

Leider kann ich keine Fotos finden, die als mit einem dieser Geräte speziell aufgenommen gekennzeichnet sind. Das Durchsuchen liefert im Allgemeinen Fotos der Kameras selbst.

BEARBEITEN: In diesem Video des Startfehlers von Orbital ATK Antares im Oktober 2014 sollen einige Teile mit der Langstrecken-Aufstiegskamera aufgenommen worden sein.

EDIT 2: Denken Sie mal darüber nach, Kameras, die auf Militärdrohnen eingesetzt werden, können in diesen Entfernungen möglicherweise ziemlich feine Details erkennen. Die Popkultur lässt Sie glauben, dass eine Drohne Gesichtszüge einer Person aus Reiseflughöhe erkennen kann.

Wikipedia behauptet, dass eine Reaper-Drohne auf 25.000 Fuß kreuzen wird, was ungefähr 7,5 km AMSL entspricht. Unter der Annahme, dass Hollywoods Annahme richtig ist und dass die Drohne nicht immer direkt nach unten schaut und dass die Service-Obergrenze doppelt so hoch ist wie die reguläre Reiseflughöhe (50.000 Fuß AMSL), ist es ziemlich vernünftig anzunehmen, dass die Kameras dort können Siehe Details bei 10 km, die Turbulenzen und schimmernde, heiße Luft berücksichtigen. Ich bin mir ziemlich sicher, dass Details zur Optik dieser Maschinen nicht öffentlich verfügbar sind.

Ich würde jedoch nicht wirklich erwarten, dass eine hochmoderne Militärdrohne für Zivilisten weit verbreitet ist!

Wie andere gesagt haben, sind 10 km aufgrund der Physik des Lichts und der atmosphärischen Verzerrung nicht möglich. Ich möchte jedoch auf einen anderen Aspekt eingehen, der noch nicht erwähnt wurde: Wenn jemand 10 km von Ihnen entfernt steht und Sie beide auf derselben Höhe sind, können Sie ihn nicht sehen, weil er es tut Sei hinter dem Horizont!

Wenn eine Person 1,8 Meter groß ist, ist der Horizont ~ 4,8 Kilometer entfernt.

Berechnet mit der Formel von 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

Um ein Foto von jemandem zu machen, der 10 Kilometer entfernt steht:

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

Mit anderen Worten, Sie müssten mindestens 25 Fuß über dem Boden relativ zu der anderen Person stehen, oder sie müssten relativ zu Ihnen 25 Fuß über dem Boden stehen oder einen Kompromiss zwischen Ihnen beiden eingehen.

Unabhängig davon ist Ihr Objektiv nicht so wichtig wie Ihr Blickwinkel in Bezug auf das Motiv des Fotos, da die Krümmung der Erde im Weg ist!

Nur eine andere Sache zu beachten.

Studien von US-amerikanischen Universitäten zeigen, dass ein Fach aus einer Entfernung von etwa 45 Metern erkannt werden kann. Um ein Motiv 10 Kilometer zu erkennen, benötigen Sie ein Teleskop mit ausreichender Leistung, damit das Motiv so aussieht, als wäre es nur 45 Meter entfernt. Mathematisch muss die Leistung eines solchen Teleskops 222X (10 x 1000 ÷ 45 = 222) betragen. Wenn Sie ein Instrument mit dieser Vergrößerung verwenden, erscheint das Motiv 45 Meter entfernt. Erhöhen wir als Versicherungspolice die Vergrößerung auf das 250-fache. Eine solche Verzurrung führt dazu, dass das Motiv nur 40 Meter lang erscheint (10 x 1000 ÷ 250 = 40).

Astronomen sind Teleskopexperten. Sie veröffentlichen, dass sie die Brennweite durch 50 teilen, wenn ein primäres Objektiv zum Fotografieren verwendet wird, um die Leistung des Instruments abzuleiten. Wenn Sie nach diesen Kriterien ein 50 x 250 = 12.000 mm großes Teleskopobjektiv montieren, können Sie theoretisch Ihr Ziel erreichen.

Ein Objektiv mit einer Brennweite von 12.000 mm scheint mir eine Knappheit zu sein. Aber warten Sie, unsere Kameras liefern ein Miniaturbild, das vergrößert werden muss. Andernfalls sind die von uns erstellten Bilder unbrauchbar. Wenn wir unsere Bilder auf einem Computer anzeigen oder wenn wir einen Druck mit einer Größe von 8 x 12 Zoll erstellen, wird die Software des Computers oder des Druckers bei Verwendung einer Vollbildkamera etwa 8-fach und bei Verwendung einer kompakten digitalen Kamera etwa 12-fach vergrößert. Diese Vergrößerung, die angewendet wird, um ein Anzeigebild zu erstellen, wirkt sich zu unseren Gunsten aus. Wir können die Brennweite des Teleobjektivs je nach verwendetem Format um den Faktor 8 oder 12 reduzieren. Das entspricht 12.000 ÷ 8 = 1.500 mm Objektiv für die Vollbildkamera oder 12.000 ÷ 12 = 1.000 mm für eine Kompaktkamera.

Mein Fazit: Um Ihr Ziel zu erreichen, müssen Sie ein hochwertiges Teleobjektiv mit einer Brennweite beschaffen, die mindestens der oben genannten entspricht. Die Verwendung eines so langen Objektivs auf einem sich bewegenden Ziel wie einem Auto ist eine Herausforderung. Mit anderen Worten, fast unmöglich, aber vielleicht können Sie triumphieren.

Da ist dieser Typ namens Trevor Paglen. Er hat ein Projekt über das Fotografieren klassifizierter Militärstützpunkte in abgelegenen Teilen der Vereinigten Staaten durchgeführt. Ihre Frage und das Video, das Sie geteilt haben, haben mich an seine Arbeit erinnert. Er entwickelte eine Technik namens "Limit Telephotography".

Von seiner Website: http://www.paglen.com/?l=work&s=limit

"Bei der Limit-Tele-Fotografie werden Landschaften fotografiert, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind. Bei dieser Technik werden Hochleistungsteleskope eingesetzt, deren Brennweiten zwischen 1300 mm und 7000 mm liegen. Bei dieser Vergrößerung werden verborgene Aspekte der Landschaft sichtbar."

Ich konnte nicht zu viel über die Technik selbst herausfinden, aber ich wollte sie teilen, weil sie hilfreich sein könnte. Mehr von seiner Website hier:

"Die Limit-Telephotographie ähnelt am ehesten der Astrofotografie, einer Technik, mit der Astronomen Objekte fotografieren, die möglicherweise Billionen Meilen von der Erde entfernt sind. In mancher Hinsicht ist es jedoch einfacher, die Tiefen des Sonnensystems zu fotografieren, als die Vertiefungen zu fotografieren Zwischen der Erde und dem Jupiter (500 Millionen Meilen entfernt) gibt es zum Beispiel etwa fünf Meilen dicke, atmungsaktive Atmosphäre. Im Gegensatz dazu gibt es zwischen einem Beobachter und den abgebildeten Orten mehr als vierzig Meilen dicke Atmosphäre in dieser Serie. "

edit: es gibt ein Video von dem Mann bei der Arbeit, den ich gerade gefunden habe: Trevor Paglen: Limit Telephotography | ART21 "Exklusiv"

Je nach Motiv und Zweck kann es hilfreich sein, Ihre Kamera für IR modifizieren zu lassen, um ein besser lesbares Bild zu erhalten. IR kann Dunst merklich besser durchschneiden als sichtbares Licht.

Dies kann durch einen spezialisierten Service für viele Kameramodelle erfolgen. Sie möchten, dass der IR-Filter vorinstalliert ist, damit Ihre Kamera nur noch zu IR-Geräten wird. Nicht alle Objektive spielen gut mit IR, einige erzeugen sogenannte Hot Spots. Sie müssten zusätzliche Recherchen durchführen oder Objektive selbst testen.

Sie benötigen eine sehr gute Stabilisierung Ihres Objektivs - wahrscheinlich mit einem sehr guten Stativ und Stativkopf.

Ich denke, die Art von Objektiven, nach denen Sie suchen, sind eigentlich nur mittelgroße Teleskope. Vielleicht wäre ein 8 "Newton oder ein Katadioptric eine gute Wahl.

Ich habe einzelne Bäume auf weit entfernten Bergen> 10 km betrachtet und konnte die größeren Äste sehen. Sie waren nicht wirklich klar oder detailliert, aber man konnte sie unterscheiden und sie waren wirklich weit. Das Problem wird darin bestehen, stetig zu verfolgen und sich auf diese Entfernung zu konzentrieren. Bei diesen Vergrößerungen werden kleine Bewegungen zu viel größeren. Sie werden es definitiv nicht tun, während Sie die Kamera im Stehen oder sogar im Sitzen halten.

Eine andere Idee, von der ich glaube, dass sie noch niemand erwähnt hat, ist die Verwendung von Video in Kombination mit Computer Vision-Software, um atmosphärische Bewegungen zu kompensieren. Adaptive Optiken werden für die Astrofotografie teilweise benötigt, weil die Lichtverhältnisse niedrig sind. Tagsüber könnten Sie theoretisch nur ein paar Sekunden Video mit ... beispielsweise 100 Bildern pro Sekunde aufnehmen und dann mithilfe eines Interframe-Bewegungsvektoranalysealgorithmus eine Teilbild-Bewegungskompensation durchführen, um ein Bild mit höherer räumlicher Auflösung und geringerer Verzerrung als zu erzeugen jeder einzelne Rahmen im Set.

IIRC, diese Art von Technik wurde verwendet, um (unter anderem) absichtlich blockartige Videos rückgängig zu machen, die Gesichtszüge verbergen sollen. Durch sorgfältiges Verfolgen der Bewegung des Motivs im Rahmen und Nutzung der Kenntnisse des Unschärfealgorithmus konnten die Forscher insbesondere feststellen, wie sich die kleineren Teile des Originalbilds auf die Farbe der größeren Blöcke in verschiedenen Bildern auswirken, und dies dann tun Rekonstruieren Sie ein grobes, nicht maskiertes Bild des Motivs des Videos.

Ich vermute, dass die gleichen Techniken auf Ihr Problem angewendet werden könnten. Dieser Ansatz ist wahrscheinlich noch verrückter als die adaptive Optik, verwandelt jedoch das ansonsten harte Hardwareproblem in ein hartes Nachbearbeitungssoftwareproblem, das je nach Situation möglicherweise besser ist oder nicht. :-)

Dies setzt natürlich immer noch voraus, dass Sie die Kamera hoch genug stellen können, um die Sichtlinie zu erhalten. :-)

Was Sie suchen, ist ein Grenzüberwachungskamerasystem. Ein kombiniertes EO / IR-Tracking-System, mit dem interessierende Ziele bei jedem Wetter bei Tag und Nacht identifiziert und verfolgt werden können. Hier ist ein Beispiel:

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

Aber hier geht es nicht wirklich um Fotografie ...

Hat jemand über Gigapixel-Technologie nachgedacht? Mit diesem 320-Gigapixel-Bild (360-Grad-Ansicht), das vom BT Tower in London aufgenommen wurde, können Sie einzelne Personen neben dem Londoner Auge (ca. 1,7 Meilen entfernt) sehen. Es reicht nicht aus, Gesichtszüge zu sehen, aber Sie können Sehen Sie eine Person mit einer blauen Jacke und einer grau / schwarzen Hose mit einem weiß / hellen Rucksack, die sich vom Londoner Auge entfernt (links davon).

Wenn Sie nach einem bestimmten Punkt suchen, könnten Sie möglicherweise mehr Abstand gewinnen, indem Sie eine andere Kamera / Objektive und eine andere Reichweite für die aufzunehmenden Fotos wählen (nicht 360). Aber ich stimme allen anderen zu, dass die Atmosphäre vor der Hardware Ihr Feind sein wird .