后疫情时代 热成像技术的应用及发展前景探索

【安防在线 www.anfang.cn】红外热成像仪最早应用在军事领域，例如夜间观测、导弹制导等。从上世纪90年代到今天，红外热成像技术才真正实现民用的阶段，美国FSI公司首先研制出军用转民用的红外热成像设备，利用和国内外焦平面阵列探测器（集成大量敏感元）取代了复杂的光学元件和光机扫描结构，重量小于2KG，便携性大大提高。随着红外成像技术的发展与成熟，各种适用于民用的低成本红外成像设备不断推出，在各个领域发挥着越来越重要的作用，应用场景也逐渐扩大。尤其是在2020年春节前后，一场全国响应的新冠疫情防控阻击战打响。在这场阻击战中，作为疫情检测的第一道关口，红外热成像体温筛查在疫情防控攻坚战中发挥了重要作用。本文将对后疫情时代 热成像技术的应用及发展前景探索做些简单分析。

应用领域不断拓展

目前，红外热成像技术的应用正在变得越来越普及，涉及安检、安防、交通、消防、医疗、电力等众多领域。

1、安防监控

随着安防监控行业的发展以及社会对安防需求的日益提高，夜晚可见光器材由于观测距离短，而如果采用人工照明的手段，增加观测距离，则容易暴露目标，其已经不能满足人们对夜晚监控的需求。在安防领域，红外热像仪是一个非常有效的设备，可以远距离探测和发现目标，弥补红外摄像机的不足。

红外热像仪现已广泛应用于安全防范系统中，成为安全监控系统中的明星。由于红外热像仪具有隐蔽式探测功能，因为没有光的需要，所以省去了制造可见光的费用，入侵者甚至无法知道他们正在被监视。而且具有穿透烟、雾、雨水、烟云等恶劣情况持续工作，可视距离达数公里，非常适合边境巡逻、暴力防御、夜间侦察、工业安防、设备安防、码头港口安防、商业安防等领域。

2、

机场安检

机场、海关是比较特殊的场所，在白天用普通摄像机很容易监视和跟踪目标，但在夜间，普通摄像机存在一定的局限性，这是由于普通摄像机是利用可见光成像，黑夜或光线不好的环境下成像效果不佳，可能导致误报，而采用红外热成像摄像机就可轻松解决该问题。自从新冠状疫情全球爆发以来，传统的体温安全监测模式已无法满足机场、海关等国内或出入境旅客的安全顺畅通行，而利用红外热成像技术的体温监测系统则可有效提高旅客的通行效率。

3、电力

电力行业在预防检测领域中是目前应用最成熟、最稳定的。作为最有效的在线电力检测手段，红外热成像技术可以快速地对电力设备进行检修，从而有效降低设备检修的时间成本和提高设备运行的可靠性。未来我国电力行业大约需要2.5万台红外热像仪，其中百万像素的高端热像仪约1万台，可以带来25亿元左右的产值。利用红外热成像进行电力检测的优点有很多：远离设备，安全性强；非接触式测温，不影响设备运行；扫描速度快，节省时间；测温范围宽，精度高；监测到位，可准确发现设备缺陷。重要区域的发电、配电及变电站均可配备高端的红外成像监控设备。

4、医疗

当温度高于绝对零度(-273°C)以上的任何物体都会产生红外辐射，人作为天然的红外能量载体，需要持续不断的朝周围散发红外辐射能量以维持自身体温的恒定。红外热成像技术便是通过仪器采集人体体表向外辐射出的红外波，借助计算机转化处理，最终将人体体表的红外辐射信息转化成能够通过肉眼可直接观察到红外热图，并且人体体表的温度变化都能快速的显示并加以分析。

5、交通

红外热像仪可根据道路上行人、车辆产生的不同温度信号呈现出热图像，从而实现检测功能。红外热成像仪的优势在于不需要借助道路上的任何光源即可正常工作，并且不会因太阳直射而无法成像。因此无论明暗，红外热像仪都可提供全天候24小时不间断的行人与非机动车检测。当行人或车辆进入该区域后，与热像传感器连接的智能软件将会触发检测并将信号传输至交通信号控制机。

6、消防

基于热成像测温相机距离远、准确率高等特性，在智慧消防领域可以应用在“早期火灾预期”。火灾发生时，一般都需要经过初期物体表面温度升高，冒出烟雾，起明火的过程，在这个过程中如果可以在火灾初期检测到温度异常并及时发现、解决，就可以避免很多不必要的损失。市场上常见的早期火灾报警系统主要是基于光电感烟技术，无法对温度上升进行报警。而热成测温相机能够实现迅速灵敏的温升报警，同时可以实现火情的可视化，满足消防重点区域的火灾预警需求。

未来趋势

1、功能进一步丰富

由于红外热成像具有隐蔽性好、抗干扰性强、目标识别能力强、全天候工作等特点，在军事和民用领域都发挥着越来越重要的作用。随着红外热成像技术的发展与成熟，在民用领域得到了广泛的应用；在军用领域，为充分发挥红外热成像的优势，其应用的范围会进一步扩大，且应用趋向于进一步高端化。

2、多光谱融合技术进一步发展

随着红外探测器技术的不断进步，在短短几年内主流红外图像分辨率已经从320×240、384×288升级到640×480、640×512，更高分辨率的探测器如1024×768、1280×1024也开始从样品逐渐进入正式产品。分辨率的提高使红外图像显示效果更加细腻，是红外行业技术发展的大势所趋。图像数据量的剧增给机芯技术带来了巨大挑战，需要机芯从设计上显着提升数据带宽和存储器容量，提高图像处理算法的运行效率，才能实现对高分辨率红外图像的实时数据处理。未来低功耗嵌入式电路设计的机芯技术将不断创新升级，不断适应红外图像分辨率的增大。

3、分辨率不断增大，像元尺寸不断减小

红外探测器技术的不断进步，促使短短几年内主流红外图像分辨率已经从320×240升级到更高分辨率的1024×768，而1280×1024级别的探测器也开始从样品逐渐进入正式产品。分辨率的提高使红外图像显示效果更加细腻，是红外行业技术发展的大势所趋。

随着探测器阵列规模的扩大，探测器的像元尺寸也在不断减小，几年来主流非制冷探测器的像元尺寸已经从25μm减小至17μm、12μm，最近10μm像元尺寸的非制冷探测器也已经推出。像元尺寸的减小给红外产品带来的好处是：在同等镜头焦距情况下提升了空间分辨率，增大了作用距离；或是在同等空间分辨率情况下减小了镜头焦距，从而减小镜头尺寸，缩减最终产品的体积和重量。但是像元尺寸不能无限制减小下去，12μm和10μm像元尺寸已经接近了非制冷探测器感应光谱8~12μm的物理衍射极限，几乎无法再进一步减小。像元尺寸的减小也给红外光学镜头带来了挑战，当像元尺寸接近衍射极限时，光学镜头设计的难度迅速增大，对光学设计的弥散斑尺寸给出了严格限制，对光学像差控制提出了更为苛刻的要求。

随着我国经济持续发展，国内红外成像产品的普及，市场对于红外热成像仪的需求也日趋旺盛。除了传统应用行业外，未来将有更多新兴市场需求成为红外成像市场新的增长极。且随着工艺的不断进步，红外产品的成本和价格趋于降低，产品种类逐步多样化，这将为未来的红外产业提供更加广阔的民用市场。