Co kryje smoleńska podczerwień

Pragnę tu przytoczyć kilka faktów związanych z fotografia w podczerwieni gdyż wydaje mi się iż w obecny weekend sprawa nabrała nieco na aktualności wśród wielu Ludzi Dobrej Woli. Istnieje możliwość że to zainteresowanie wyda wspaniałe owoce, ale istnieje też możliwość, że Ludzie Dobrej Woli mogą zostać "napompowani helem" czyli zrobieni w balona. Na końcu będą dwa słowa o moich referencjach ;-), jako bonus dla tych co doczytają do końca…. Bloger Albatros, przy pomocy kogoś innego pracowitego, wyszedł niedawno z sensacyjną ideą: użyć materiału zdjęciowego i/lub filmowego spod Smoleńska żeby wydobyć z niego sygnał z zakresu podczerwieni i sprawdzić jak była temperatura elementów rozbitego samolotu. W notce datowanej 03.03.2012 (http://albatros.salon24.pl/396133,dotyk-swiatlem-wraku-tu154m-101-smolensk-10-kwietnia-2010-roku).

Albatros mówi o analizie klatek filmu wykonanego przez operatora Wiśniewskiego rankiem 10.IV.2010. Chodzi o to, iż jeśli udałoby się wykazać że silniki były już wtedy zimne, a było to zaraz po wypadku, to można by uznać za udowodnione że samolot pokazywany na wspomnianym materiale filmowym nie jest PL101 lecz czym innym, elementem tzw. maskirowki.

Idea ta wpisuje się w nurt niezależnego śledztwa blagierskiego prowadzonego przez FYM, które jest przez autorów tegoż śledztwa stawiane w sprzeczności z tym co ustala Zespół Parlamentarny pod przewodnictwem p. posła Macierewicza. Ja mam wielki szacunek do p. Macierewicza. Dostrzegam też ogrom pracy wykonanej przez FYMa i związanych z jego blogiem ludzi. W tym artykule chciałbym jedynie podzielić się informacjami na temat strony technicznej tych fotografii podczerwonych.

Nie chcę stawać "po stronie żadnego ze śledztw" bo ja nie wiem co się wydarzyło 10 IV 2010. Jestem przekonany iż szerzy się dezinformacja, która ma na celu utrudnienie dojścia do prawdy. Prymitywna dezinformacja już została obnażona, teraz jest czas na tę bardziej wyrafinowaną, w której sami stajemy się aktorami i mamy sami siebie przekonać i wprowadzić na fałszywy trop.

Może jeszcze, zanim przejdę do szczegółów technicznych, powiem coś od siebie. Jak patrze na film operatora Wiśniewskiego to dziwię się wielu rzeczom. Nie będę ich tu wszystkich wymieniał. Wspomnę tylko, iż nie widać tam charakterystycznego parowania rozgrzanych szczątków silników. Było zimno i wilgotno a silnik który pracował jeszcze kilkanaście minut wcześniej powinien mieć temperaturę między 100 a 200 stopni C. To jest duża kupa żelastwa i jako taka ma duża pojemność cieplną. Dodatkowo, dziwi mnie (i nie tylko mnie) że stoi sobie tam jakiś człowiek i pali papierosa a przecież wokół powinno być rozlane tony paliwa lotniczego. Te i wiele innych wątpliwości ma wiele ludzi. Jestem też przekonany że to co się stało pod Smoleńskiem to nie był wypadek. Przemawia za tym prosty, inżynierski model oparty o rachunek prawdopodobieństwa, który opublikowałem na niepoprawnych dawno temu…

Tak więc jak przeczytałem w/w notkę Albatrosa, to postanowiłem nie spać w nocy tylko to wszytko przeanalizować. Nadchodził weekend więc nie musiałem rano wstawać do pracy... Po tym nieco przydługim wstępie przejdę do spraw technicznych. Alboatros zamieścił wiele słabo sformatowanych informacji, linków i wklejek z innych stron internetowych. Powiedziałbym że czytało się to jak "poemat dygresyjny" - pamiętam taką formę literacką ze szkoły… Wpis jest źle zorganizowany i trudny do zrozumienia. Jednakże ja zwykle, zakładając dobre chęci autora, staram się być mniej krytyczny co do formy, niż co do treści. (Wyjątek zawsze stanowi praca inżynierska gdzie nawet nieduży bałagan w materiałach potrafi się zemścić olbrzymim błędem ale to dygresja).

Na końcu Albatros zamieścił zdjęcie które w/g niego odzwierciedla promieniowanie podczerwone związane z temperaturą silnika wydobyte ze kadru filmu. Dla wygody użytkownika zdjęcie to zamieszczam tutaj.

Pod notką jest dyskusja w której ludzie są bardzo podekscytowani analizą albatrosa. Są też głosy powściągliwe. Pragnę tu zacytować w całości kogoś o nicku "SZACUN"

Szanowny Autorze. Zalanie czytelników ogromną ilością wklejonego, chaotycznie sformatowanego tekstu, przez ktory niesłychanie cieżko się przekopać (zamiast wklejania linków do zródeł pod zwięzłą notką opisującą clou problemu, tak by laik mógł uzupełnić wiedzę) nie sprawi, że wywód Pański stanie się w swej istocie mniej dziurawy. Gdzieś pomiedzy wklejoną teorią z obszaru spektofotomerii, spektroskopii, spektrografii emisyjnej, termografii i kryminalistyki, a końcowym materiałęm ilustracyjnym pojawia się fragment tekstu, ktory w mojej ocenie sprawia wrażenie przyobranej w pozór naukowości abrakadabry z oprogramowaniem matlab w roli magicznego rekwizytu, z ktorego niczym z cylindra, po wyartykułowaniu kilku magicznych inkantacji (tajemnicze "niezwykle skomplikowane filtry") wyciąga Pan coś, co mniej uważnym czytelnikom może wydawć się być króliczkiem. Z zaciekawieniem czekam na wyniki zapowiadanych dalszych analiz porównawczych, bo niezwykle intryguje mnie potencjalna możliwość uzyskania z wielokrotnie przetworzonych, niskiej jakości obrazów wynikowych, informacji, które fizycznie rzecz ujmując nie mogły zostać utrwalone w materiale pierwotnym/źródłowym. Zakres spektrum fal rejestrowanych przez krzemowe matryce w konsumenckim i profesjonalnym sprzecie stworzonym do rejestrowania widzialnego dla człowieka obszaru widma w postaci materiału foto/wideo wprawdzie nieco poza ten zakres wykracza, ale nie w pełni odfiltrowany zakres widma zahacza tylko o bliską podczerwień. Dające wiedzę o temperaturze obiektów fotografowanych/filmowanych promieniowanie w pasmie dalekiej podczerwieni wg. wiedzy oficjalnej nie jest wychwytywane (a tym bardziej utrwalane w stratnie skompresowanym materiale wynikowym) przez aparaty/kamery jakie posłużyły do zarejestrowania analizowanego przez Szanownego Autora materiału źródłowego, zatem rzeczywiście znamiona sensacji nosiłoby odkrycie, że w istocie jest inaczej... Pozdrawiam serdecznie.

Na drugim biegunie komentarzy jest następujący post LORDA JIMA skoro ja mogłem kilkanaście minut temu, czemu nie zrobili tego profesjonaliści w akcji ratunkowej dwa lata temu...???

Te "najcieplejsze" (prawie białe, małe plamki) to gołębie. Pozdrawiam Cię Albatrosie i trzymam kciuki za c.d.

Śpieszę przyznać, że ja jestem po stronie tego pierwszego komentarza. "SZACUN" powiedział to zwięźle, ściśle i ze smaczkiem. Ja poniżej postanowilem temat nieco rozwinąć, bo wydaje mi się ważne aby Ludzie Dobrej Woli coś zrozumieli. 

Bardzo bym chciał żeby można było znaleźć temperaturę danego ciała poprzez analizę fotografii (lub filmu) pochodzącego z kamery powszechnego użytku. Jednakże, moja wiedza techniczna sugeruje, iż jest to zagadnienie bardzo trudne. Pokłony moje niskie dla osób które próbują - może komuś genialnemu się to uda. Jednakże, błędem w/g mnie jest twierdzenie że sprawa jest trywialna. Dlaczego tak sądzę? Próba uzasadnienia jest poniżej.

Istnieją dwa rodzaje fotografii w podczerwieni. Pierwsza, bardzo powszechnie dziś używana przez artystów i amatorów, oparta jest na rejestracji promieniowania podczerwonego w bliskiej podczerwieni, odbitego od przedmiotów. Druga to termografia gdzie badane jest widmo promieniowaniegpo cieplnego przedmiotów w głębokiej podczerwieni dla określenia temperatury tego przediotu.

W świetle dziennym, promieniowanie pochodzi z widma światła słonecznego. Można też stosować jako źródła specjalne lampy emitujące podczerwień. Obraz powstaje na skutek tego iż współczynnik odbicia zależy od rodzaju przedmiotu i struktury jego powierzchni. Bardzo obszerne informacje na temat tej "fotografii odbiciowej" można znaleźć w internecie np. http://www.wrotniak.net/photo/infrared/ podaje następujący wykres który przedstawia współczynnik odbicia różnych elementów krajobrazu w zakresie światła widzialnego i bliskiej podczerwieni. Zwróćmy uwagę na to iż liście bardzo dobrze odbijają promieniowanie podczerwone. Jednakże, jeśli wykryjemy silne promieniowanie podczerwone o długości fali powiedzmy 900nm pochodzące z liścia to nie oznacza to iż liść ma temperaturę kilkuset stopni C, tylko że silnie odbija promieniowanie słoneczne w tym zakresie widma. Dodatkowo, przedmioty silniej oświetlone słońcem będą również wysyłać więcej podczerwieni niż słabo oświetlone. Tego typu fotografia jest często używana do diagnostyki śtanu środowiska naturalnego gdyż np. liście zdrowe mają inną charakterystykę odbiciową niż liście chore. Mówimy tu nadal o temperaturze promieniowania ale nie należy tego utożsamiać z temperaturą obiektu od którego to promieniowanie się dobija.

Polecam obejrzenie wielu ślicznych zdjęć dostępnych na sieci. Zamieszczam tu miniaturki trzech takich fotografii. (http://www.apogeephoto.com/mag1-1/mag1-IR.html oraz http://diglloyd.com/articles/Infrared/infrared-main.html)

O liściach już mówiłem. Piękna naga kobieta jak widać świetnie odbija promieniowanie podczerwone swoją gładką skórą. Ciekawe jest zdjęcie Golden Gate Bridge w San Francisco zrobione gdy most ten był całkowicie zasłonięty mgłą - w bliskiej podczerwieni mgła nie stanowi przeszkody dla propagacji fal elektromagnetycznych! Tak więc widać w oddali podczerwień z promieniowania słonecznego odbitą od wzgórz po drugiej stronie zatoki.  Na marginesie wspomnę iż satelity wywiadowcze wykorzystują ten fakt. Nie będę tu rozwijał tematu ale można sobie wyobrazić że zdjęcia satelitarne z 10 IV 2010 zrobione w bliskiej podczerwieni mogą zawierać ważne szczegóły. Ale to dygresja.

Należy tu powiedzieć nieco o tym jaki jest zakres długości fal elektro-mangnetycznych które zwykły aparat cyfrowy (lub kamera) może zarejestrować. Otóż detektory obrazu takich kamer nie rejestrują promieniowania dłuższego niż ok. 1100nm (jest to tzw. bliska podczerwień) - nie wchodząc zbyt głęboko w fizykę, wynika to z tego iż przerwa zabroniona krzemu ma ok. 1.11 eV w temperaturze pokojowej. Czujniki obrazu w kamerach powszechnego użytku oparte są na monokryształach krzemu i dzielą się obecnie na dwie grupy: CCD, czyli ze sprzężeniem ładunkowym, oraz tzw. "CMOS sensors", stosujące zintegrowane detektory diodowe. Przykładowy wykres czułości można znaleźć na stronie http://www.fen-net.de/walter.preiss/e/slomoinf.html. Wklejony jest on tutaj dla dwóch rodzajów czyjników obrazu.dla wygody czytelnika:

Na nieszczęście tych co chcą obserwować promieniowanie podczerwone, praktycznie wszystkie sprzedawane aparaty i kamery (także te w telefonach komórkowych) wyposażone są w filtry brutalnie ODCINAJĄCE promieniowanie dłuższe niż ok. 800nm. Producenci robią to aby poprawić wierność odtwarzania kolorów poprzez uniknięcie rejestrowania promieniowania z bliskej podczerwieni. Takie promieniowanie detektory (szczególnie ten odpowiedzialny za kolor czerwony) utożsamiają z promieniowaniem widzialnym.

Tak, więc po zastosowaniu filtru mało bardzo jest sygnału spoza zakresu widzialnego. Oczywiście te filtry nie są idealne (jest to zwykła przesłona zakładana na okienko detektora) więc nieco promieniowania się przedostaje i można teoretycznie próbować je wykryć. Na dodatek, każde rozgrzane ciało promieniuje w całym zakresie widma (zgodnie z tzw. rozkładem Wiena), tylko tyle że dla fal krótszych niż maksimum intensywność promieniowania szybko wraz ze wzrostem częstotliwości. Za chwilę przyjrzymy się jakie to ma konsekwencje dla naszych poszukiwań temperatury silnika tutki… jeszcze tylko w skrócie omówię termografię....

Każdy zapewne widział obraz z kamery "pokazującej temperaturę". Jest to obraz tworzony przy pomocy specjalnej kamery (typowo skanującej), inaczej niż wspomniana wcześniej "fotografia odbiciowa". (Dla zainteresowanych, proste omówienie zagadnienia jest tu:http://www.omega.com/techref/iredtempmeasur.html). Termografia pracuje w zakresie fal dłuższych - kilka do kilkunastu mikrometrów. Detektory są zbudowane w specyficzny sposób, zwykle chłodzone do niskiej temperatury. Dla potrzeb niniejszej dyskusji wystarczy zaznaczyć że nie należy mylić obu rodzajów obrazów. W termografii, promieniowanie odbite jest zjawiskiem pasożytniczym. Techniki konstrukcji kamer termowizyjnych mają na celu wyeliminowanie promieniowania odbitego i dopasowanie odczytywanej temperatury do krzywej emisyjnej. Gdy ja byłem w liceum uczono nas prawa Stefana-Blotzmanna, prawa Plancka, prawa Wiena - to te okolice zjawisk fisycznych. Warto tutaj podkreślić że temperatura silnika, ok 200 C odpowiadałaby emisji promieniowania o maksimum intensywności w zakresie długości fali ok. 6 mikro-metrów (oszacowanie z reguły Wiena). Intensywność ta spada bardzo szybko (potęgowo) gdy przesuniemy się w stronę fal krótszych. Oznacza to iż mała część energii promieniowania ciała rozgrzanego do 200C przypada na część widma promieniowania leżącą w zakresie poniżej 1100 nm, gdzie zaczyna działać krzemowy czujnik obrazu w kamerze powszechnego użytku. Dla temperatury ok 400 C długość fali byłaby to ok 4 mikronów. W takiej temperaturze już jakieś "przesłuchy" do zakresu widzialnego można by może odnotować (nie wiem, należałoby policzyć dokładnym modelem). Jest już blisko temperatury ok. 500C w której ciało świeci na ciemno czerwony kolor.

Wydaje mi się, że fotografia "z gołębiami" pokazana przez szacownego LORDA JIMA prawdopodobnie obrazuje promieniowanie odbite nie zaś emitowane przez obserwowane ciała w związku z ich temperaturą. Łatwo to sprawdzić - zrobić to samo zdjęcie przez to samo okno, tym samym aparatem w nocy! Następnie obrobić to zdjęcie tym samym wyrafinowanym algorytmem. Co prawda nie będzie tam wtedy tych gołębi,ale "świecący" krawężnik się nie poruszy. Chyba że LORD JIM użył jakiejś metody przetwarzania obrazu o której ja nie słyszałem. Nie zamierzam udawać że zjadłem wszystkie rozumy, ale trochę solidnej wiedzy i praktyki mam… Według mnie, mnie trudno jest wyekstrahować temperaturę obiektów ze zdjęć zrobionych kamerą powszechnego użytku.

Po pierwsze, wbudowany filtr odcinający promieniowanie podczerwone osłabia znacznie dynamikę sygnału. Filtr taki obecny jest we wszystkich powszechnie sprzedawanych kamerach!! No ale wiemy że daje się nieco sygnału podczerwonego wyrafinowanymi metodami wydobyć z poziomu bliskiego szumom.

Po drugie sygnał od obiektu o temperaturze 200C jest nawet bez tego odcinania bardzo słaby w zakresie użytecznej pracy którym czujnika obrazu. Idea na którą powołuje się Albatros (znajdowanie harmonicznych) zdaje się nie pasować do problemu który tu mamy gdyż poszukiwany sygnał charakteryzuje się widmem ciągłym. Obiekty o rożnej temperaturze wnoszą wkłady do każdej częstotliwiści. Ponieważ czujnik obrazu nie rozróżnia częstotliwości fotonów to nie da się tych charakterystych rozpleść na składowe. Teoretycznie ta droga może byłaby możliwa, korzystając z tego że czujniki każdej z trzech barw (RGB) mają inną nieliniową charakterystykę i można by ten fakt wykorzystać znając dokładnie charakterystykę tego konkretnego czujnika i zakładając jakąś poszukiwaną charakterystykę a następnie sprawdzać czy istnieje ona w sygnale. Coś takiego chyba jest sugerowane przez Albatrosa? Jak to jest rozplatane jak w zasadzie tyko czerwony czujnik widzi ten sygnał? Na dodatek: czy ten sygnał jest rzeczywiście ponad poziomem szumów? Załóżmy optymistycznie że jest...

Następny poważny problem to jak wydobyć sygnał spośród promieniowanie podczerwonego pochodzącego z odbicia światła słonecznego przez obserwowany przedmiot nie znając dokładnie charakterystyki częstotliwościowej współczynnika odbicia? Jak wydobyć tę cześć która pochodzi jedynie z emisji przez ciało nagrzane? Jednym zdaniem: całe moje doświadczenie inżynierskie mówi mi że to co proponuje Albatros, jakkolwiek fajny jest to pomysł, po prostu nie działa gdyż MOŻE dałoby się wydobyć z bliskiej podczerwieni obraz powstały przez odbicie promieniowania od różnych powierzchni, lecz nie obraz związany z promieniowaniem ciepła z tych powierzchni (gdy są one nagrzane nawet do 200C).

Byłbym bardzo zadowolony gdybym się mylił, ale nie uwierzę że jest to możliwe zanim mi ktoś nie pokaże modelu matematycznego którego użył. W jaki an Boga sposób można dostroić taki filtr nie widzę. Albatros przekopiował parę przykładowych linii kodu do Matlaba, ale to do niczego jeszcze nie prowadzi. Powstrzymam się tu od dalszych komentarzy bo nie wiem co powiedzieć. Ja osobiście sądzę iż Albatros, popełnił tzw. "honest mistake".

Chciałbym załączyć moje wyrazy szacunku dla wszystkich tych którzy z dobrego serca pracują nas znajdowaniem rozmaitych drobiazgów które mogą przyczynić się do przełomu w wyjaśnieniu przebiegu zamachu i do postawienia winnych przed sądem. Pamiętajmy że każdy z nas jest omylny i forsowanie tezy która jest nieprawdziwa jest wodą na młyn zawodowych dezinformatorów których legiony całe kręcą się wokół sprawy.

Jednocześnie, do tych wszystkich którzy świadomie, zawodowo szerzą dezinformację nie mam specjalnie nic do powiedzenia oprócz tego że spotka was i waszych bliskich kara boska. Nie jesteś bogiem i nie możesz stworzyć alternatywnej rzeczywistości. Kłamstwo, im bardziej skomplikowane tym trudniej je utrzymać w konsystencji. Na dodatek działasz na szkodę Dobra Wspólnego a to jest wielka zbrodnia. Prawda jest jedna i wyłania się z kłamstw.

"Prawda się razem dochodzi i czeka".

Nie wysłałem tego bezpośrednio jako komentarz na http://albatros.salon24.pl/ gdyż nie mam konta na salonie24 i nie mam też planów żeby takowe zakładać. Jeśli ktoś z czytających niniejszą notkę może wkleić link na nią w komentarzach pod notką Albatrosa, to będę wdzięczny.

Na koniec parę słów o mnie. Jestem elektronikiem i informatykiem wykształconym na polskiej uczelni technicznej. Mam stopień Doktora Nauk Technicznych. Od ponad 20 lat pracuję zawodowo używając mojej wiedzy w praktyce przemysłowej oraz w przeszłości przez ponad 10 lat uczyłem studentów na Uniwersytecie w Polsce a potem w USA. Obecnie od wielu lat pracuję w krzemowej dolinie, w Kalifornii, na codzień zajmuję się technologią wytwarzania układów scalonych, analizą układów elektronicznych i projektowaniem wieloprocesorowych algorytmów na pograniczu sprzętu i oprogramowania.

wojownik Boga, (nazwisko znane Redakcji  ;-)  )