¿Cómo fotografiar objetos distantes (10 km)?

¿Cómo fotografiar objetos distantes como hombres y automóviles, con resoluciones suficientes para identificar los números de caras y automóviles? Estoy buscando sugerencias y costos, alcance de 10 km, con buena luz solar. Gracias.

Por favor, no tome 10 km literalmente. Pensé que era la distancia segura para hacerlo sin ser atrapado. El video está aquí para su referencia, https://youtu.be/AhLsQPuwQbQ .

No puedes No me importa lo que hayas visto en CSI, esto simplemente no es posible en el mundo real. Incluso tomando la lente ridículamente grande de Canon (y ahora descontinuada. Oh, y $ 100,000) de 1200 mm , The Digital Picture dice:

las caras eran reconocibles a distancias de hasta una milla o más

Sin embargo, estás hablando seis veces esa distancia. Se podría pensar en montar un telescopio, pero la atmósfera arruinará cualquier disparo. Incluso en la distancia focal "relativamente corta" de 1200 mm, The Digital Picture descubrió que

Lo más problemático para el 1200 L desde un punto de vista de la calidad de imagen del sujeto distante son las condiciones atmosféricas

y de nuevo, buscas tener seis veces el problema. Lo que sea que intentes hacer, es hora de encontrar un plan diferente porque este no funcionará.

Al especificar que desea hacer su fotografía de vigilancia con "buena luz solar", ya se ha disparado en el pie. El mejor momento para hacer este tipo de fotografía es por la noche o muy temprano en la mañana antes de que el calor del sol tenga tiempo de crear las "térmicas" que hacen casi imposible la fotografía extrema de teleobjetivo, incluso con el mejor equipo.

Suponiendo que está contento de trabajar de noche (o cerca del amanecer) cuando "ver" es mejor, debemos considerar qué tipo de óptica necesitará para llevar a cabo esta hazaña. Si, en aras de la discusión, decimos que los caracteres en una placa de matrícula del automóvil consisten en trazos de 1 cm de ancho, entonces tendremos que resolver la mitad de ese ancho (0.5 cm) de su rango establecido de 10 km. Esto proporciona una resolución angular de 0.000028 grados, o 0.1 segundos de arco. Convenientemente, este es el poder de resolución del telescopio espacial Hubble .

La llamada resolución angular del Hubble, o nitidez, se mide como el ángulo más pequeño en el cielo que puede resolver (es decir, ver con nitidez). Esto es 1/10 de un segundo de arco (un grado es 3600 segundos de arco). Si el Hubble mirara a la Tierra, desde su órbita de aproximadamente 600 km sobre la superficie de la Tierra, esto en teoría correspondería a 0.3 metros o 30 cm. ¡Muy impresionante! Pero Hubble tendría que mirar hacia abajo a través de la atmósfera, lo que desdibujaría las imágenes y empeoraría la resolución real.

Entonces, con condiciones atmosféricas perfectas y armado con una copia del HST, su próximo problema será encontrar y rastrear su objetivo y, lo que es más importante, mantenerlo enfocado. Si ha intentado seguir la vida salvaje con un equipo decente incluso decente, sabrá lo difícil que puede ser. El HST, por cierto, no tiene autoenfoque.

La referencia estándar en fotografía de vigilancia es Fotografía clandestina de Siljander y Juusola. Pídalo a Amazon si lo desea, pero sus servicios de seguridad locales pueden interesarse en su compra.

El consenso general en este hilo es que la fotografía detallada de un sujeto en un rango de 10 km es extremadamente difícil, y probablemente imposible usando equipos disponibles comercialmente, y hay muchas pruebas para respaldar eso en las otras respuestas.

Sin embargo, no es una forma de fotografiar objetivos muy distantes en detalle extremo - no se trata sólo disponible en el mercado para la mayoría de los ciudadanos privados. La NASA y otras agencias espaciales usan este tipo de hardware para rastrear visualmente los lanzamientos.

Imagen cortesía de la NASA, lanzada al dominio público.

Este conjunto es la cámara de seguimiento de ascenso de largo alcance, montada en el soporte de seguimiento Contraves-Goerz Kineto. Realmente es más un telescopio, pero hace un buen trabajo al rastrear objetivos distantes con detalles suficientemente buenos para los científicos de cohetes.

Wikipedia afirma que este tipo de dispositivo tiene una cámara de video de 200 pulgadas (5,080 mm), así como una cámara de película de 400 pulgadas (10,160 mm). Estas cámaras son operadas desde Playalinda Beach; la distancia en línea recta desde allí hasta LC-39A, la más meridional de las dos plataformas de lanzamiento del ex transbordador espacial, es de 5.923 km, sin embargo, esta cámara estaría en uso más tarde durante un lanzamiento, cuando una nave está mucho más abajo. No es exagerado decir que podría capturar imágenes detalladas y filmaciones a 10 km.

Según el propio sitio web de la NASA , hay otras cámaras (FLIR / infrarrojas) en monturas similares con distancias focales entre 20 y 150 pulgadas (508 mm a 3.810 mm), que se utilizan para el seguimiento de medio alcance.

Desafortunadamente, no puedo encontrar fotos que estén etiquetadas como tomadas con cualquiera de estos dispositivos específicamente; buscar alrededor generalmente produce fotos de las propias cámaras.

EDITAR: Este video del fallo de lanzamiento de Orbital ATK Antares de octubre de 2014 supuestamente tiene algunas partes filmadas con la cámara de seguimiento de ascenso de largo alcance.

EDITAR 2: Ahora que lo pienso, las cámaras utilizadas en drones militares pueden detectar detalles bastante finos a estas distancias. La cultura pop te haría creer que un dron puede ver los rasgos faciales de una persona desde una altitud de crucero.

Wikipedia afirma que un avión no tripulado Reaper navegará a 25,000 pies, que es aproximadamente 7.5 km AMSL. Suponiendo que la suposición de Hollywood es correcta, y que el dron no siempre está mirando hacia abajo, y teniendo en cuenta que su techo de servicio es el doble de su altitud de crucero regular (50,000 pies AMSL), es bastante razonable suponer que las cámaras allí pueden ver detalles a 10 km, explicando turbulencias y resplandecientes, aire caliente. Estoy bastante seguro de que los detalles sobre la óptica en estas máquinas no están disponibles públicamente.

Sin embargo, ¡realmente no esperaría que un avión no tripulado militar de vanguardia esté ampliamente disponible para los civiles!

Como han dicho otros, 10 km no es factible debido a la física de la luz y la distorsión atmosférica. Sin embargo, me gustaría abordar otro aspecto de esto que aún no se ha mencionado: si alguien está parado a 10 km de usted y ambos están a la misma altitud, no podrán verlo porque estar detrás del horizonte!

Si una persona mide 1.8 metros (~ 6 pies) de altura, el horizonte se encuentra a ~ 4.8 kilómetros de distancia.

Calculado con la fórmula de 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

Para tomar una foto de alguien parado a 10 kilómetros de distancia:

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

En otras palabras, tendrías que estar parado al menos a 25 pies sobre el suelo en relación con la otra persona, o tendrían que estar parados a 25 pies sobre el suelo en relación a ti, o algún compromiso entre ustedes dos.

De todos modos, su lente no importará tanto como su punto de vista en relación con el tema de la foto, ¡ya que la curvatura de la Tierra se interpondrá en el camino!

Solo otra cosa a tener en cuenta.

Los estudios realizados por universidades estadounidenses indican que una asignatura puede reconocerse a una distancia de unos 45 metros. Para reconocer un sujeto a 10 kilómetros, necesita un telescopio con la potencia suficiente para que el sujeto parezca que está a solo 45 metros de distancia. Matemáticamente, la potencia de dicho telescopio debe ser 222X (10 X 1000 ÷ 45 = 222). El uso de un instrumento con este aumento hace que el sujeto parezca estar a 45 metros de distancia. Como póliza de seguro, aumentemos la ampliación a 250X. Tal amarre hace que el sujeto parezca tener solo 40 metros (10 X 1000 ÷ 250 = 40).

Los astrónomos son expertos en telescopios. Publican que cuando se usa una lente primaria para obtener imágenes fotográficas, dividen la distancia focal entre 50 para obtener la potencia del instrumento. Con estos criterios, si monta una lente telescópica de 50 X 250 = 12,000 mm, en teoría podría lograr su objetivo.

Me parece que una lente con una distancia focal de 12,000 mm es escasa. Pero espere, nuestras cámaras producen una imagen en miniatura que debe ampliarse; de lo contrario, las imágenes que hacemos no son útiles. Cuando vemos nuestras imágenes en una computadora o cuando hacemos una impresión que mide 8 X 12 pulgadas, el software de la computadora o la impresora aplica un aumento de aproximadamente 8X si usamos una cámara de fotograma completo y aproximadamente 12X si usamos una digital compacta. Este aumento aplicado para hacer que una imagen de visualización funcione a nuestro favor. Podemos reducir la distancia focal del teleobjetivo en un factor de 8 o 12, dependiendo del formato utilizado. Eso equivale a 12,000 ÷ 8 = lente de 1,500 mm para la cámara de fotograma completo o 12,000 ÷ 12 = 1,000 mm para una cámara compacta.

Mi conclusión: para lograr su objetivo, debe adquirir un teleobjetivo de calidad con una distancia focal igual o mejor que la anterior. Usar una lente tan larga en un objetivo en movimiento como un automóvil es una tarea desafiante. En otras palabras, casi imposible pero quizás puedas triunfar.

Hay un tipo llamado Trevor Paglen. Hizo un proyecto sobre fotografiar bases militares clasificadas ubicadas en partes remotas de los Estados Unidos. Tu pregunta y el video que compartiste me recordaron su trabajo. Desarrolló una técnica llamada "Limit Telephotography".

Desde su sitio web: http://www.paglen.com/?l=work&s=limit

"La telefotografía límite implica fotografiar paisajes que no se pueden ver a simple vista. La técnica emplea telescopios de alta potencia cuyas distancias focales oscilan entre 1300 mm y 7000 mm. En este nivel de aumento, los aspectos ocultos del paisaje se hacen evidentes".

No pude encontrar demasiado sobre la técnica en sí, pero quería compartirla porque podría ser útil. Más de su sitio web aquí:

"La teleobjetiva límite se parece más a la astrofotografía, una técnica que los astrónomos usan para fotografiar objetos que podrían estar a miles de millones de kilómetros de la Tierra. Sin embargo, de alguna manera, es más fácil fotografiar las profundidades del sistema solar que fotografiar los huecos del complejo industrial militar. Entre la Tierra y Júpiter (a 500 millones de millas de distancia), por ejemplo, hay alrededor de cinco millas de atmósfera gruesa y respirable. En contraste, hay más de cuarenta millas de atmósfera gruesa entre un observador y los sitios representados en esta serie ".

editar: hay un video del hombre en el trabajo que acabo de encontrar: Trevor Paglen: Limit Telephotography | ART21 "Exclusivo"

Dependiendo del tema y el propósito, modificar su cámara para IR puede ayudar a obtener imágenes más legibles. El IR puede atravesar la neblina notablemente mejor que la luz visible.

Esto lo puede hacer un servicio especializado en muchos modelos de cámaras. Desearía que el filtro IR esté preinstalado para que su cámara se convierta en un dispositivo IR único. No todas las lentes funcionan bien con IR, algunas crean los llamados puntos calientes. Tendría que hacer una investigación adicional o probar lentes por su cuenta.

Necesitará una muy buena estabilización de su lente, probablemente utilizando un trípode y un cabezal de trípode muy buenos.

Creo que el tipo de lentes que podrías estar buscando son en realidad telescopios medianos. Quizás un 8 "newtoniano o un catadióptrico serían buenas opciones.

Observé árboles individuales en montañas lejanas> 10 km y pude ver las ramas más grandes. No eran realmente claros o detallados, pero se podían distinguir y estaban realmente LEJOS. El problema será seguir constantemente y enfocarse a esa distancia. A esos aumentos, pequeños movimientos se traducen en movimientos mucho más grandes. Definitivamente no lo harás mientras sostienes la cámara mientras estás parado o incluso sentado.

Otra idea que no creo que nadie haya mencionado aún es usar video combinado con software de visión por computadora para compensar el movimiento atmosférico. La óptica adaptativa es necesaria para la astrofotografía, en parte porque los niveles de luz son bajos. Durante el día, teóricamente podrías grabar un par de segundos de video a ... digamos 100 fps, luego usar un algoritmo de análisis de vectores de movimiento entre cuadros para hacer una compensación de movimiento de cuadro parcial para producir un cuadro que tenga una resolución espacial más alta y una distorsión menor que cualquier cuadro individual en el conjunto.

IIRC, este tipo de técnica se ha utilizado para (entre otras cosas) deshacer deliberadamente videos en bloques destinados a ocultar rasgos faciales. Al rastrear cuidadosamente el movimiento del sujeto en el cuadro y aprovechar el conocimiento del algoritmo de desenfoque, específicamente, los investigadores pudieron determinar cómo las partes más pequeñas de la imagen original afectaron el color de los bloques más grandes en diferentes cuadros, y luego pudieron reconstruya una imagen aproximada sin máscara del sujeto del video.

Sospecho que las mismas técnicas podrían aplicarse a su problema. Este enfoque probablemente califica como aún más loco que la óptica adaptativa, pero convierte lo que de otro modo es un problema de hardware difícil en un problema de software de posprocesamiento difícil, que puede o no ser mejor, dependiendo de la situación. :-)

Esto todavía supone que puede colocar la cámara lo suficientemente alta como para obtener una línea de visión, por supuesto. :-)

Lo que está buscando es un sistema de cámara de seguridad fronteriza. Un sistema combinado de seguimiento EO / IR que puede identificar y rastrear objetivos de interés en todas las condiciones climáticas de día / noche. Aquí hay un ejemplo:

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

Pero esto no se trata realmente de fotografía ...

¿Alguien ha pensado en la tecnología gigapixel? Esta imagen de 320 Gigapíxeles (360 grados de visión) que fue tomada desde la torre bt en londres le permite ver personas individuales al costado del ojo de londres (a unos 1.7 kilómetros de distancia), no es suficiente para ver los rasgos faciales, pero puede vea a una persona con una chaqueta azul y pantalón gris / negro con una mochila blanca / de color claro alejándose del ojo de Londres (a su izquierda)

Si buscabas un lugar específico, creo que podrías obtener más distancia eligiendo una cámara / lentes diferentes y un rango diferente para tomar las fotos (no 360) Pero estoy de acuerdo con todos los demás, la atmósfera será tu enemigo antes del hardware .