La visión infrarroja es la capacidad de los sistemas biológicos o artificiales de detectar la radiación infrarroja . Los términos visión térmica e imagen térmica [1] [2] también se utilizan comúnmente en este contexto, ya que las emisiones infrarrojas de un cuerpo están directamente relacionadas con su temperatura: los objetos más calientes emiten más energía en el espectro infrarrojo que los más fríos.
El cuerpo humano, así como muchos objetos móviles o estáticos de interés militar o civil, normalmente son más cálidos que el entorno que los rodea. Dado que los objetos más calientes emiten más energía infrarroja que los más fríos, es relativamente fácil identificarlos con un detector de infrarrojos , de día o de noche. De ahí que también se utilice el término visión nocturna (a veces mal utilizado ) en lugar de "visión infrarroja", ya que uno de los propósitos originales en el desarrollo de este tipo de sistemas era localizar objetivos enemigos durante la noche. [3] Sin embargo, la visión nocturna se refiere a la capacidad de ver en la oscuridad aunque no necesariamente en el espectro infrarrojo . De hecho, los equipos de visión nocturna se pueden fabricar utilizando una de dos tecnologías: [4] intensificadores de luz o visión infrarroja. La primera tecnología utiliza un fotocátodo para convertir la luz (en las porciones visible o infrarroja cercana del espectro electromagnético) en electrones, amplificar la señal y transformarla de nuevo en fotones. La visión infrarroja, por otro lado, utiliza un detector infrarrojo que funciona en longitudes de onda medias o largas (invisibles para el ojo humano) para capturar el calor emitido por un objeto.
En la figura se representa todo el espectro electromagnético destacando la parte infrarroja situada entre las ondas visibles y las de radio. El espectro IR se puede subdividir en 5 regiones, aunque esta definición es algo arbitraria y difiere de un autor a otro. [5] [6] [7] [8] La subdivisión presentada aquí se basa en una combinación de las ventanas de transmitancia atmosférica, es decir, las regiones de longitudes de onda en las que la radiación infrarroja se transmite mejor a través de la atmósfera, los materiales detectores utilizados para construir los sensores infrarrojos y las principales aplicaciones. De esta manera, la banda de infrarrojo cercano (NIR) se utiliza principalmente en sistemas de telecomunicaciones de fibra óptica ya que la sílice (SiO 2 ) proporciona un medio de bajas pérdidas de atenuación para el infrarrojo, mientras que la banda de infrarrojo de onda corta (SWIR) permite trabajar en telecomunicaciones de larga distancia (teledetección) utilizando una combinación de materiales detectores. Las bandas de infrarrojos de longitud de onda media (MWIR) y de infrarrojos de longitud de onda larga (LWIR) encuentran aplicaciones en la termografía infrarroja para aplicaciones militares o civiles, por ejemplo, identificación de firmas de objetivos, vigilancia, evaluación no destructiva, etc. La banda de infrarrojos de longitud de onda muy larga (VLWIR) se utiliza en espectroscopia y astronomía.
La banda MWIR se prefiere cuando se inspeccionan objetos de alta temperatura y la banda LWIR cuando se trabaja con objetos cercanos a la temperatura ambiente. Otros criterios importantes para la selección de la banda son: [9] la distancia de operación, la operación en interiores y exteriores, la temperatura y la emisividad de los cuerpos de interés. Por ejemplo, las longitudes de onda largas (LWIR) se prefieren para la operación en exteriores, ya que se ven menos afectadas por la radiación del sol. Las cámaras LWIR son típicamente sistemas no refrigerados que utilizan microbolómetros de matriz de plano focal comúnmente utilizados en aplicaciones industriales de infrarrojos, aunque también existen cámaras LWIR refrigeradas que utilizan detectores de mercurio cadmio telurio (MCT). Por el contrario, la mayoría de las cámaras MWIR requieren refrigeración, ya sea utilizando nitrógeno líquido o un enfriador de ciclo Stirling. [10] El enfriamiento a aproximadamente −196 °C (77 K) ofrece una excelente resolución térmica, pero puede restringir el alcance de las aplicaciones a entornos controlados.
La visión infrarroja es ampliamente utilizada por los militares para visión nocturna , navegación , vigilancia y orientación . Durante años, se desarrolló lentamente debido al alto costo del equipo y la baja calidad de las imágenes disponibles. Sin embargo, desde el desarrollo de las primeras cámaras infrarrojas comerciales en la segunda mitad de la década de 1960, la disponibilidad de nuevas generaciones de cámaras infrarrojas junto con la creciente potencia de las computadoras está proporcionando nuevas aplicaciones civiles (y militares), por nombrar solo algunas: [11] edificios e infraestructura, [12] obras de arte, [13] componentes aeroespaciales [14] y procesos, mantenimiento, [15] detección y caracterización de defectos, aplicación de la ley, vigilancia y servicios públicos, imágenes térmicas médicas y veterinarias. La técnica electrónica que utiliza la visión infrarroja para "ver" energía térmica, para monitorear temperaturas y patrones térmicos se llama termografía infrarroja.
El 14 de febrero de 2013, los investigadores desarrollaron un implante neuronal que otorga a las ratas la capacidad de detectar luz infrarroja , lo que por primera vez proporciona a las criaturas vivientes nuevas habilidades, en lugar de simplemente reemplazar o aumentar las habilidades existentes. [16]