红外热成像.doc

[摘要] 红外热成像摄像机不仅可以实现真正意义上的24h全天候监控，其在恶劣气候条件下优秀的监控能力、精准读取目标温度、超远距离探测和超强识别隐蔽目标能力，为安防视频监控的应用领域打开了全新的局面。红外热成像技术的原理　近年来，国际、国内社会维稳形势严峻，安防市场快速发展，行业内竞争日趋激烈，各大安防企业纷纷寻求新场景、新技术、新应用以增强自身行业竞争力。传统可见光摄像机在超低照度、高清视频、智能分析、透雾技术等方面已发展到了比较成熟的阶段，基于可见光监控原理，传统可见光摄像机在恶劣气候(如大雾、雨雪等)、无光照还有超远距离等使用环境下仍然无法满足部分特殊行业的需求。 　　随着视频监控功能不断完善、应用领域的不断扩展，红外热成像技术已成为各大安防企业争相发展的技术新宠儿。红外热成像摄像机不仅可以实现真正意义上的24h全天候监控，其在恶劣气候条件下优秀的监控能力、精准读取目标温度、超远距离探测和超强识别隐蔽目标能力，为安防视频监控的应用领域打开了全新的局面。 　　　　【原理】 　众所周知，自然界中所有温度高于绝对零度(-273.15)的物体时时刻刻向外辐射人眼不可视的红外线，物体温度越高，其分子或原子的热运动越剧烈，红外辐射越强。红外热成像摄像机(又称热像仪)是通过特殊材质的镜头和探测器，去捕获这种人眼不可视的红外辐射，再通过光电转换、图像处理等，将红外辐射转化为人眼可视有温度分布差异的图像。 红外热成像摄像机成像原理红外热成像摄像机镜头材质为稀有金属锗，可以无损通过2-15μm波长的红外光线，但可见光和紫外线无法穿透。虽然地壳中锗的含量并不少，但其分布极为分散且含锗的矿石少，因此高浓度的锗提取难度较大，锗镜头的材料成本、生产成本也很高。 　　红外热成像摄像机探测器也与可见光监控的CCD、CMOS有着极大的区别。根据其工作特性可分为制冷型和非制冷型，而使用制冷型探测器的红外热成像装备不但体积大、成本高，而且消耗电力多，是妨碍红外热成像装备长期连续工作的关键因素。美国军方在80年代就开始支持热释电型非制冷焦平面探测器和氧化钒微型热敏电阻探测器的研制，时至今日，红外热成像市场已形成氧化钒和多晶硅两大技术主流，且市场占比以氧化钒居多。非制冷红外探测器/微测辐射热计作为属于第三代的基于微机电系统MEMS技术的红外探测器，由于其体积小、重量轻、功耗低、非制冷等优点，在安防领域具有非常广泛的应用前景。 　　红外热成像摄像机性能与探测器指标参数有直接关系，最主要的有像元间距和探测器像素。像元间距，顾名思义就是像元之间的距离，像元间距越小图像越细腻。试验室阶段已达到了12μm，但市场主流的探测器像元间距为25μm。另外，探测器像素越高，图像越清晰，试验室阶段已达到1024*768，市场主流的最大像素为640*512。红外热成像摄像机的特点 　　【特点】 　　穿透能力强/探测距离远 　　红外热成像摄像机采集的是中长红外光线，其波长范围是7.5μm～13.5μm，而大气、云雾、烟尘会吸收可见光和近红外，对上述波长范围的中长红外光线却是“透明”的。因此，传统可见光摄像机很难在云雾密布的环境下拍摄清晰画面，而红外热成像摄像机却能有效穿透雾霾、烟雾、粉尘等恶劣环境拍摄清晰画面，同时，其探测目标的距离也较可见光监控更远，可达10km以上。 识别隐藏目标 　　红外热成像摄像机是被动接收目标自身发出的红外辐射，人体、车辆的温度及红外辐射要高于草丛、灌木等，因此不易伪装，也很难产生错误判断。而采取可见光的观察方式，由于野外环境的恶劣及人的视觉错觉，很难发现目标或容易产生错误判断。因此，红外热成像摄像机在识别伪装及隐藏目标方面的效果非常明显。 　 　温度检测 　　根据斯特潘-玻尔兹曼定律，红外热成像摄像机将采集到的物体红外辐射与已标定系统比对进行温度测量。测温型红外热成像摄像机采用国际领先的探测器，结合超高性能的温度算法，可以精确读出点、线、区域的最低温度、最高温度以及平均温度，同时自动检测、追踪并标示检测场景中的温度最高点和最低点。 　 　昼夜可视 　　相比传统可见光摄像机必须依靠自然或环境光照进行摄像监控，热成像可适用于任何光照条件，依靠物体自身辐射的红外光线即可清晰成像。不受强光影响，无论白天黑夜，热成像摄像机都可探测发现目标，真正实现24h全天候监控。 　 　智能分析 　　红外热成像摄像机能有机融合图像算法和温度算法，实现高精度的智能分析功能，可有效区分人、车、动物等，可对各运动目标进行持续跟踪，并支持绊线检测、区域入侵、物品移除、物品遗留等多种行为检测。 　　 相较于传统可见光摄像机，红外热成像摄像机具有穿透能力强、探测距离远、可识别隐藏目标、温度检测及昼夜可视等优势，在安防监控领域与可见光摄像机已形成不可或缺的优势互补关系。红外热成像摄像机基于图像