浅析红外热成像技术应用及趋势分析

    “行走在一片漆黑的夜里，安全受到威胁，白天监控设备如何在晚上起作用”
　　“下雨天，多雾天，在光线受到影响的情况下，视频监控系统正常运作无法进行，怎么办?”
　　“如何侦查隐蔽在草丛及树林中的目标?如何防范火灾的发生，让火灾消灭在萌芽中。”

　　遇到上述问题，我们很自然地会想起视频监控系统中除图像传感器技术、流媒体技术外的红外热成像技术。
　　红外热成像运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，还可以进一步计算出温度值。红外热成像技术让人们超越了视觉障碍，发现目标。红外热成像技术简单点是指依据背景或目标各部分之间的温差或热辐射差发现目标，其是一种被动红外夜视技术，是利用自然界物体不同部位红外热辐射强度的不同来形成图像。
　　一、红外热成像可实现夜间及特殊条件下监控
　　安防监控系统应用中，到了晚上，一般可见光的监视设备就无法正常工作，采用人工照明就比较容易暴露目标。若采用微光夜视设备，它同样也工作在可见光波段，依然需要外界光照明。而红外热成像仪是被动接受目标自身的红外热辐射，无论白天黑夜均可以正常工作，并且也不会暴露自己。
　　同样在雨、雾等恶劣的气候条件下，由于可见光的波长短，克服障碍的能力差，因而观测效果差，但红外线的波长较长，特别是工作在8～14um的热成像仪，穿透雨、雾的能力较强，因此在夜间以及恶劣气候条件，采用红外热成像监控设备仍可以正常地对各种目标进行监控。
　　红外热成像技术能够识别温差，因此，可以应用在森林防火监控方面。当前很多森林火灾都是不明显的隐火引起的，很难发现这些火灾隐患。然而，运用红外热成像仪能够很快地发现这些隐患，并判定火灾的地点和范围，从而实现森林防火。
　　另外在战争场合下，利用红外热成像技术，发现隐蔽在灌木、森林等环境下的目标，从而实施攻击。或警察在抓捕逃犯时，运用红外热成像技术发现目标。红外热成像技术能够有效地实现特殊条件下的监视监控作用，这在整个视频监控系统中具有重要的作用。
　　二、红外热成像技术优缺点
　　虽然红外热成像技术具有如此神奇的功能，但是也存在着不足。接下来笔者整理一些材料，罗列出红外热成像技术的优缺点。
　　红外热成像技术的优点比较明显。第一、红外热成像技术是一种被动式的非接触的检测与识别，隐蔽性好，使用热成像仪隐蔽性好，不易被发现。第二、红外热成像技术不受电磁干扰，能够远距离精确跟踪热目标，还可以精确制导。第三、红外热成像技术能真正做到24h全天候监控。第四、红外热成像技术的探测能力强，作用距离远，目前手持式及装于轻武器上的热成像仪可让使用者看清800m以上的人体;且瞄准射击的作用距离为2～3km;在舰艇上观察水面可达10km;在1.5km高的直升机上可发现地面单兵的活动;在20km高的刹旎上可发现地面的人群和行驶的车辆，并可分析海水温度的变化而探测到水下潜艇等。第五、红外热成像技术可采用多种显示方式，把人类的感官由五种增加到六种。第六、红外热成像技术能直观地显示物体表面的温度场，不受强光影响，应用广泛。由于红外热成像仪是探测目标物体的红外热辐射能量的大小，从而不像微光像增强仪那样处于强光环境中时会出现光晕或关闭，因此不受强光影响。
　　红外热成像技术除主要应用军事方面外，还可广泛应用于工业、农业、医疗、消防、考古、交通、地质、公安侦察等民用领域。并且，还可将这种技术大量地应用到安防监控领域中，以方便实现智能安防监控。
　　上面介绍了红外热成像技术的优点，下面我讲解下其缺点：
　  图像对比度低，分辨细节能力较差。由于红外热成像仪靠温差成像，而一般目标温差都不大，因此红外热图像对比度低，使分辨细节能力变差。
　　不能透过透明的障碍物看清目标，如窗户玻璃。由于红外热成像仪靠温差成像，而像窗户玻璃这种透明的障碍物，使红外热成像仪探测不到其后物体的温差，因而不能透过透明的障碍物看清目标。
　　成本高、价格贵。目前红外热成像仪的成本仍是限制它广泛使用的最大因素，但肖特基势垒非致冷红外焦平面阵列的出F，提供了一种以低成本获得高分辨力、高可靠性器件的有效手段。随着科技的发展，关键技术的突破，并提高加工效率，今后的成本会大为降低的。
　　无法实现较远距离的监控，且监控画面只能判别是否有可疑人员进入，而无法看清楚人脸及外貌特征。
　　三、红外热成像技术在视频监控领域应用
　　随着光电信息、微电子、网络通信、数字视频、多媒体技术及传感技术的发展，安防监控技术已由传统的模拟走向高度集成的数字化、智能化、网络化。随着市场的需求的增加，现代高新技术几乎在安防监控系统中都有应用或即将应用。现代传感技术中发展迅速的红外热成像技术在安全防范系统中也开始得到了应用。
　　红外热成像摄像机是红外热成像监控系统的核心设备，目前主要应用于一些重要区域的设备及周界的监控，比如重要的仓库、楼宇，以及关键性建筑、港口、边境等场合。还可以应用在森林防火，以及电力(比如变压器和线路)、油田(特别是输入管道)、矿场的关键点和设备监控。因为红外有0Lux情况下可监控的独特优势，在没有任何光线的环境、大雾的恶劣天气下都能有效发现目标。特别是红外还有测温的能力，对于电力设备如变压器工作异常，或森林火灾预防等重点安防项目都能发挥重要作用。
　　我们人眼能够感受到的可见光波长为：0.38―0.78微米。通常我们将比0.78微米长的电磁波，称为红外线。自然界中，一切物体都会辐射红外线，因此利用探测器测定目标本身和背景之间的红外线差，可以得到不同的红外图像，称为热图像。同一目标的热图像和可见光图像是不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是目标表面温度分布图像，或者说，红外热图像是人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。
　　四、热成像网络监控成趋势
　　相较于传统热成像仪，现在的热成像网络摄像机能解决以前热成像仪单一工作、安装使用不便、需要大量的人力配备、数据不能及时有效的归总、不能在线实时监控等一系列问题，能做到将热成像监控信息纳入整个网络监控平台中，实现无遗留的真正的全天候大范围的监控。通过网络，可以将热成像图像实时传回监控中心进行分析，作为可见光摄像机的有效补充，能对于监控对象、监控范围进行全方位覆盖，及时、准确地进行处理，大大提升监控系统的实时性、有效性。
　　因此，红外热成像监控不仅弥补了传统视频监控系统的不足，而且提升了安防系统的自动识别、自动报警等相关自动化程度，具有非常重要的作用，具有广阔的市场，尤其是热成像网络监控系统，代表了红外热成像监控的发展趋势。
　　视频监控系统在运用中会遇到不同的环境，如何在特殊环境下进行监控?红外热成像技术很好地解决了在夜间以及恶劣气候条件下的监视监控功能。促使视频监控系统更加完美地实现监控。当前，热成像网络监控成为一种主流趋势，很好地弥补了传统视频监控系统的不足。