红外热成像技及在智能视频监控中的应用（二）

    四、红外热成像技术的优缺点

    1、红外热成像技术的优点

    ①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

    由于红外热成像技术是一种对目标的被动式的非接触的检测与识别，因而隐蔽性好，不容易被发现，从而使红外热成像仪的操作者更安全、更有效。

    ②红外热成像技术不受电磁干扰，能远距离精确跟踪热目标，精确制导

    由于红外热成像技术利用的是热红外线，因而不受电磁干扰。采用先进热成像技术的红外搜索与跟踪系统，能远距离精确跟踪热目标，并可同时跟踪多个目标，使武器发挥最佳效能。红外热成像技术可精确制导，使制导武器具有较高的智能性和发射后不用管的能力，并可寻找最重要的目标予以摧毁，从而大幅度提高了弹药的命中精度，使其作战威力成几十倍地提高。 

    ③红外热成像技术能真正做到24h全天候监控

    红外辐射是自然界中存在最为广泛的辐射，而大气、烟云等可吸收可见光和近红外线，但是对3～5μm和8～14μm的红外线却是透明的，这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。 因此，利用这两个窗口，可以在完全无光的夜晚，或是在雨、雪等烟云密布的恶劣环境，能够清晰地观察到所需监控的目标。正是由于这个特点，红外热成像技术能真正做到24h全天候监控。 

    ④红外热成像技术的探测能力强，作用距离远

    利用红外热成像技术进行探测的能力强， 可在敌方防卫武器射程之外实施观察，其作用距离远。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。

    ⑤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

    只有当物体的温度高达1000 ℃以上时，才能够发出可见光被人眼看见。而所有温度在绝对零度（-273 ℃）以上的物体，都会不停地发出热红外线。如一个正常的人所发出的热红外线能量，大约为100 W。这些都是人眼看不见的，但物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。热辐射的这个特点使人们可以利用红外热成像技术对物体进行无接触温度测量和热状态分析，并可采用多种显示方式显示出来。如对视频信号进行假彩色处理，便可由不同颜色显示不同温度的热图像;若反视频信号进行模数转换处理，即可用数字显示物体各点的温度值等，从而看清人眼原来看不见的东西。所以可以说，红外热成像技术把人类的感官由五种增加到六种。

    ⑥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

    红外测温仪只能显示物体表面某一小区域或某一点的温度值，而红外热成像仪则可以同时测量物体表面各点温度的高低，直观地显示物体表面的温度场，并以图像形式显示出来。

    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。

    2、红外热成像技术的缺点

    ①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。

    ②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。

    ③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。

    五、红外热成像技术在智能视频监控中的应用

    由红外热成像技术的原理与特点可知，红外热成像技术能很好地应用于智能视频监控系统中，并且往往是普通摄像监控所不能完成的。其具体的应用如下:

    1、能真正作到24h及恶劣气候条件下的全天候的智能视频监控

    普通的视频监控很难做到全天候的监控，如银行的金库、机要室、军事要地、监狱以及核心办公室等重要的监控区域，不可能完全做到全天候地有可见光，而没有了可见光，普通视频监控也就失去了其监控功能。要想夜晚监控，只能用日夜转换摄像机加上红外灯。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24小时均可以处于运行状态而正常工作，并随时对背景资料进行分析，一旦发现变化，可以及时发出预/报警，并可以通过其他智能设备自动对有关情况进行处理与上报。

    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。而工作在8～14μm波长的长波红外热成像仪，其穿透雨、雾的能力较高，从而仍可以正常地观测目标。因此，在夜间以及恶劣气候条件下，采用红外热成像监控设备可以对各种目标，如人员、车辆等进行24h智能监控。 

    2、能对伪装及隐蔽的目标进行智能视频监控与识别 

    一般，伪装主要是防可见光观测。因此，犯罪分子作案通常隐蔽在草丛及树林中，因为野外环境的恶劣及人的视觉错觉，容易产生错误判断而识别不出来。而红外热成像仪是被动接受目标自身的热辐射，当人体和车辆隐蔽在草丛及树林中时，它的温度及红外辐射一般都远大于草木的温度及红外辐射，因此很容易被自动识别出来。

    此外，普通监视摄像头是无法看到发光物体表面掩盖下所隐藏的物体的，如对被埋藏的盗窃物品、尸体等就不能有效地检测识别出来。而利用红外热成像技术所研制的红外热成像仪则可以检测识别出来，因为当某处的表面被弄乱时，该表面的热轮廓也会被破坏，如翻过的土壤热辐射和压实的土壤热辐射是不同的。因此，通过红外热成像仪的这种功能可以找到被埋藏的赃款赃物或被埋的尸体等。曾有一男子在抢银行之后，将抢来的钱偷偷地埋在了小区公园的偏僻之处，但通过红外热像仪所监控到的小区公园图像，很快地就发现了被埋藏在公园内的赃款。

    3、能进行火灾的智能视频监控与识别

    由于红外热成像仪是反映物体表面温度而成像的设备，因此除了夜间可以作为现场监控使用外，还可以作为有效的防火报警设备。如在大面积的森林中，火灾往往是由不明显的隐火引发的，这是毁灭性火灾的根源。用现有的普通监视系统，很难发现这种隐性火灾苗头。然而用飞机巡逻，采用红外热成像仪，则可以快速有效地发现这些隐火，并且可以准确判定火灾的地点和范围，即可透过烟雾发现着火点，把火灾消灭在萌芽阶段。如加拿大森林研究中心，利用直升飞机采用AGA750便携式热成像仪，在一个火灾季节中就发现了15次隐火。

    在住宅小区、机场、码头、学校等人流密集的场所，通过红外热成像仪探测的红外热图像，均能迅速及时监测到火灾源头，进行预/报警，以便及时采取行动进行处理。

    谷物粮仓往往会发生自燃现象，过去一般采用温度计测量其温度变化。而采用红外热像仪可以准确判定这些火灾的地点和范围，从而做到早知道早预防，早扑灭。 

    美国保险公司的统计数据表明，在所有电气设备隐患中的25%以上是引发火灾的主要原因，即由于插头接触不良引发的。红外热像仪还可以用来探测电气设备的不良接触，以及过热的机械部件，以免引起严重短路和火灾。对于所有可以直接看见的设备，红外热成像产品都能够确定所有连接点的热隐患。对于那些由于屏蔽而无法直接看到的部分，则可以根据其热量传导到外面的部件上的情况，来发现其热隐患。而利用红外热成像产品，可以很容易地探测到回路过载或三相负载的不平衡。如我国利用自制的热像仪对华北电力网内的20座发电厂、8座变电站和24条高压线的10000多个插头进行了过热检查，发现不正常发热点500多处，严重过热为100处，做到及时处理，从而未发生火灾事故。

    此外，即使是在火灾过后，消防人员也能通过现场红外热成像仪的监视图像，开展对火灾现场卓有成效地搜救工作。

    值得一提的是，使用红外热成像产品代替传统方法检测维修，还可以节省大量费用。如一个典型的办公大楼（250，000平方英尺，10层），平均维修费用为6，500美元。若用红外热成像产品检查，只要一天便可以完成对所有电动机控制，配电盘和开关装置的检查（并包括各种机械设备），用红外热成像仪的检查服务费大约为600～800美元。因此，红外热成像产品的费用仅是传统方法费用的1/10。 

    4、能对边防、周界入侵进行远距离有效地监控与识别

    大家知道，我国边境线甚长，海洋也辽阔，由于野外环境的恶劣，特别是在下雨、下雪、大雾、大