紅外熱像儀應(yīng)用培訓(xùn)資料安防監(jiān)控領(lǐng)域紅外熱成像原理紅外熱像儀運(yùn)用213紅外熱像儀優(yōu)勢全篇目錄

紅外熱成像原理

1.紅外線原理自然界中的一切物體，只要其溫度高于絕對零度（-273℃）的物體都能輻射電磁波，紅外線輻射式自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射，它是基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會(huì)產(chǎn)生的自身的分子和原子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，并不停地輻射出熱紅外能量。2.紅外線波段范圍

太陽發(fā)出的光波又叫電磁波?？梢姽馐侨搜勰軌蚋惺艿碾姶挪?，經(jīng)三棱鏡折射后，能見到紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七色光。

電磁波光譜

紅外線與可見光、紫外線、X射線、γ射線和無線電波一起，構(gòu)成了一個(gè)完整連續(xù)的電磁波譜，如下圖所示：

大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線，但是對3~5微米和8~14微米的紅外線卻是透明的。因此，這兩個(gè)波段被稱為紅外線的“大氣窗口”。利用這兩個(gè)窗口，紅外熱像儀可以在完全無光的夜晚，或是在煙云密布的惡劣環(huán)境，能夠清晰地觀察到前方的情況。紅外熱成像原理

3.紅外熱成像原理熱成像系統(tǒng)的就是通過能夠透過紅外輻射的紅外光學(xué)系統(tǒng)將景物的紅外輻射聚焦到能夠?qū)⒓t外輻射能轉(zhuǎn)換為便于測量的物理量的器件—紅外探測器上，紅外探測器再將強(qiáng)弱不等的輻射信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，然后經(jīng)過放大和視頻處理，形成可供人眼觀察的視頻圖像。紅外熱成像系統(tǒng)將物體發(fā)射的紅外輻射轉(zhuǎn)變?yōu)槿搜劭梢姷臒釄D像，從而使人眼的視覺范圍擴(kuò)展到不可見的紅外區(qū)，其基本原理方框圖如下：紅外熱成像原理

紅外探測器輸出的圖像通常稱為“熱圖像”，由于不同物體甚至同一物體不同部位輻射能力和它們對紅外線的反射強(qiáng)弱不同。利用物體與背景環(huán)境的輻射差異以及景物本身各部分輻射的差異，熱圖像能夠呈現(xiàn)景物各部分的輻射起伏，從而能顯示出景物的特征。

同一目標(biāo)的熱圖像和可見光圖像是不同，它不是人眼所能看到的可見光圖像，而是目標(biāo)表面溫度分布圖像，或者說，紅外熱圖像是人眼不能直接看到目標(biāo)的表面溫度分布，變成人眼可以看到的代表目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像。紅外熱成像原理

4.紅外熱像儀基本技術(shù)參數(shù)解釋紅外熱像儀分類：按照工作溫度分為制冷型和非制冷型按照功能分為測溫型和非測溫型紅外探測器：探測器是紅外熱像儀的心臟，它可以將紅外輻射轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴Ｌ綔y器尺寸：探測器尺寸指探測器上單個(gè)探測元的大小，一般的規(guī)格有25μm，35μm等。探測元越小，則成像的質(zhì)量越好。紅外熱成像原理

制冷式熱成像儀：其探測器中集成了一個(gè)低溫制冷器，這種裝置可以給探測器降溫度，這樣是為了使熱噪聲的信號低于成像信號，成像質(zhì)量更好。非制冷式熱成像儀：其探測器不需要低溫制冷，采用的探測器通常是以微測輻射熱計(jì)為基礎(chǔ)，主要有多晶硅和氧化釩兩種探測器。制冷式紅外熱圖像非制冷式紅外熱圖像紅外熱成像原理

主動(dòng)紅外成像：主動(dòng)紅外攝像機(jī)需要借助于紅外發(fā)射燈，一般由紅外感應(yīng)攝像機(jī)和紅外發(fā)射燈組成，目成市場上大多是采用將攝像機(jī)和紅外投射器分開的模式。

被動(dòng)紅外成像：被動(dòng)紅外攝像機(jī)不需要借助紅外燈，它主要是探測并吸收目標(biāo)物體的紅外輻射，通過光電轉(zhuǎn)換和信號處理等手段轉(zhuǎn)化為人眼可見的紅外熱圖像。

被動(dòng)紅外攝像機(jī)主動(dòng)紅外攝像機(jī)紅外熱成像原理

紅外探測器的分辨率：分辨率是衡量熱像儀探測器優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù)，表示了探測器焦平面上有多少個(gè)單位探測元。目前市場主流分辨率為160×120，384×288等，此外還有320×240，640×480等。分辨率越高，成像效果也就越清晰。160×120分辨率紅外圖384×288分辨率紅外圖紅外熱成像原理

視場角（FOV）：視場角是由鏡頭系統(tǒng)主平面與光軸交點(diǎn)看景物或看成像面的線長度時(shí)所張的角度，通俗的說，鏡頭有一個(gè)確定的視野，鏡頭對這個(gè)視野的高度和寬度的張角稱為視場角。

紅外熱成像原理

焦距：透鏡中心到其焦點(diǎn)的距離，通常用f表示。焦距的單位通常用mm(毫米)來表示，一個(gè)鏡頭的焦距一般都標(biāo)在鏡頭的前面，如f=50mm（這就是我們通常所說的“標(biāo)準(zhǔn)鏡頭”），28-70mm（我們最常用的鏡頭）、70-210mm（長焦鏡頭）等。焦距越大，可清晰成像的距離就越遠(yuǎn)。紅外熱成像原理

噪聲等效溫差（NETD）：熱像儀對測度圖案進(jìn)行觀察，當(dāng)系統(tǒng)的基準(zhǔn)電子濾波器輸出的信號電壓峰值和噪聲電壓的均方根之比為1時(shí)，黑體目標(biāo)和黑體背景的溫差稱為噪聲等效溫差。NETD越小，表示成像畫面質(zhì)量越好。

紅外熱成像原理

鬼影：其指紅外圖像中出現(xiàn)的不隨目標(biāo)變化的或明或暗的紋路，它是由于紅外探測器的探測元對紅外輻射的響應(yīng)率不均勻造成的。壞點(diǎn)：壞點(diǎn)指在紅外圖像中坐標(biāo)不隨目標(biāo)變化的明暗斑點(diǎn)，是由探測器的單個(gè)探測元對紅外輻射的響應(yīng)率過高或過低造成的，也稱無效像元。紅外熱成像原理

非均勻性校正：由于紅外探測器制造工藝的局限，紅外探測器每個(gè)探測元對紅外輻射的響應(yīng)率不同，成像面上會(huì)出現(xiàn)上述鬼影和壞點(diǎn)現(xiàn)象，影響熱像儀的成像質(zhì)量。

非均勻性校正是指有效降低探測器的響應(yīng)率不均勻性，提高熱像儀成像質(zhì)量的一種技術(shù)手段。經(jīng)過非均勻性校正的熱像儀成像畫面均勻，鬼影和壞點(diǎn)現(xiàn)象消失，成像效果得到明顯改善，可大大提高熱像儀的觀察能力。非均勻校正前非均勻校正后紅外熱成像原理

補(bǔ)償：補(bǔ)償也成為校正，是為了獲得非均勻性校正所需的原始數(shù)據(jù)，從而得到理想的紅外圖像，在圖像出現(xiàn)不清晰的時(shí)候，可對熱像儀進(jìn)行補(bǔ)償操作。補(bǔ)償目標(biāo)可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和目標(biāo)特性選擇不同的但溫度均勻的物體，這個(gè)物體可以是干凈無云的天空、熱像儀的內(nèi)置快門、或者關(guān)閉的鏡頭蓋等。補(bǔ)償前紅外圖像補(bǔ)償后紅外圖像紅外熱成像原理

紅外熱像儀優(yōu)勢

1.安防監(jiān)控領(lǐng)域運(yùn)用背景隨著安防監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展以及社會(huì)對安防需求的日益提高，夜晚可見光器材由于觀測距離短，而如果采用人工照明的手段增加觀測距離，則容易暴露目標(biāo)，其已經(jīng)不能滿足人們對有些場所夜晚監(jiān)控的需求。在安防領(lǐng)域，紅外熱像儀是一個(gè)非常有效的設(shè)備，可以遠(yuǎn)距離探測和發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，彌補(bǔ)普通可見光攝像機(jī)的不足。在國外，紅外熱像儀已廣泛應(yīng)用于安防系統(tǒng)，成為安全監(jiān)控系統(tǒng)中的新星。而在國內(nèi)，現(xiàn)階段發(fā)展也非常迅速。由于紅外熱像儀具有隱蔽探測功能，不需要任何輔助光源，同時(shí)紅外熱像儀具有在煙、霧、雨、雪、沙塵等惡劣情況持續(xù)工作的特性，可視距離達(dá)數(shù)公里，滿足各類重點(diǎn)領(lǐng)域監(jiān)控需求。紅外熱像儀優(yōu)勢

2.紅外熱成像技術(shù)優(yōu)勢（1）紅外熱成像技術(shù)是一種被動(dòng)式的非接觸式監(jiān)控，隱蔽性好；（2）紅外熱成像技術(shù)不受電磁干擾，能遠(yuǎn)距離精確跟蹤熱目標(biāo)，精確制導(dǎo)；（3）紅外熱成像技術(shù)能真正做到24H全天候監(jiān)控；（4）紅外熱成像技術(shù)監(jiān)控能力強(qiáng)，作用距離遠(yuǎn)；（5）紅外熱成像技術(shù)可采用多種顯示方式，把人類的感官由五種增加到六種；（6）紅外熱成像技術(shù)能直觀地顯示物體表面的溫度，不受強(qiáng)光影響，應(yīng)用廣泛。紅外熱像儀優(yōu)勢

3.紅外熱像儀與傳統(tǒng)可見光監(jiān)控比較紅外熱像儀優(yōu)勢

紅外熱圖像與傳統(tǒng)可見光監(jiān)控圖像比較紅外熱像儀優(yōu)勢

4.紅外熱像儀與微光夜視儀比較紅外熱像儀優(yōu)勢

紅外熱圖像與微光夜視圖像比較紅外熱像儀優(yōu)勢

紅外熱像儀運(yùn)用

防火監(jiān)控應(yīng)用由于紅外熱像儀是反映物體表面溫度輻射而成像的設(shè)備，因此除了夜間可以作為現(xiàn)場監(jiān)控使用外，還可以作為高效的防火報(bào)警設(shè)備，在大面積的森林中，火災(zāi)往往是由不明顯的隱火引發(fā)的。這是毀滅性火災(zāi)的根源，用現(xiàn)有的普通方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭。而應(yīng)用紅外熱像儀可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，并且可以準(zhǔn)確判定火災(zāi)的地點(diǎn)和范圍，透過煙霧發(fā)現(xiàn)著火點(diǎn)，做到早知道、早預(yù)防、早撲滅。2.偽裝及隱蔽目標(biāo)的識(shí)別

普通的偽裝是以防可見光觀測為主。一般犯罪分子作案通常隱蔽在草叢及樹林中，這時(shí)如果采用可見光的觀察方式，由于野外環(huán)境的惡劣及人的視覺錯(cuò)覺，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷。紅外熱成像裝置是被動(dòng)接受目標(biāo)自身的熱輻射，人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都遠(yuǎn)大于草木的溫度及紅外輻射，因此不易偽裝，也不容易產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷。另外，一般人員也不了解避開紅外監(jiān)視的方法。因此紅外熱成像裝置在識(shí)別偽裝及隱蔽目標(biāo)這方面的效果明顯。紅外熱像儀運(yùn)用

3.夜間以及惡劣氣候條件下的道路監(jiān)控由于紅外熱成像系統(tǒng)在觀察、識(shí)別目標(biāo)方面有著眾多的優(yōu)點(diǎn)，在許多發(fā)達(dá)國家的高速公路、鐵路夜間安全保衛(wèi)巡邏、夜晚城市交通管制等領(lǐng)域中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。紅外熱像儀運(yùn)用

4.重點(diǎn)部門、建筑、倉庫的保安、防火監(jiān)控

由于紅外熱成像設(shè)備是反映物體溫度而成像的設(shè)備，因此在夜間可以作為重點(diǎn)部門、建筑、倉庫、小區(qū)現(xiàn)場監(jiān)控使用，并且由于該種設(shè)備是一種成像設(shè)備，因此工作可靠，可以大幅減少虛警率。紅外熱像儀運(yùn)用

5.陸上和港口交通安全保障在我國，隨著城市交通的擴(kuò)大，公路、鐵路和水路的延伸，交通安全成為極大的問題，尤其在夜間或多霧、多雨的惡劣環(huán)境情況下的安全行駛，便成為問題。如今裝有紅外熱像儀的汽車或船舶，就可以有效避免在夜間或惡劣環(huán)境下的交通事故。紅外熱像儀運(yùn)用

6.紅外熱成像在機(jī)場的應(yīng)用隨著航空事業(yè)的不斷發(fā)展，各地都在興建、擴(kuò)建機(jī)場，飛機(jī)出行已成為中國百姓出行、商務(wù)溝通的首選，飛機(jī)作為高效、快捷的運(yùn)輸手段在帶來方便的同時(shí)也成為治安事件及恐怖襲擊的重點(diǎn)區(qū)域。因此機(jī)場的安全防范建設(shè)歷來是中國乃至世界關(guān)注的熱點(diǎn)。且由于機(jī)場占地面積非常龐大，監(jiān)控布置是非常艱巨的任務(wù)，面對非法入侵甚至恐怖襲擊，確保所有乘客和機(jī)場設(shè)施的安全對商業(yè)航空公司和機(jī)場都是非常重要的工作內(nèi)容。紅外熱成像儀能在機(jī)場夜間或惡劣天氣情況下起到非常大的作用，使機(jī)場將變得