紅外熱成像攝像機(jī)原理分析以及應(yīng)用

1、-作者xxxx-日期xxxx紅外熱成像攝像機(jī)原理分析以及應(yīng)用【精品文檔】紅外熱成像攝像機(jī)原理分析以及應(yīng)用隨著技術(shù)的進(jìn)步，監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要采用可見(jiàn)光攝像機(jī)和人工監(jiān)視、錄像相結(jié)合的方式進(jìn)行日常的安全防護(hù)，但由于可見(jiàn)光攝像機(jī)在惡劣天氣或照度較低的條件下，很難濾除干擾得到有用的視頻圖像，因此使得整個(gè)安防系統(tǒng)在夜間或惡劣天氣條件下的防范能力大打折扣。 同時(shí)，由于現(xiàn)在的視頻監(jiān)控系統(tǒng)仍然依托于人工監(jiān)視，安保人員需要對(duì)監(jiān)控畫(huà)面進(jìn)行24小時(shí)不間斷的監(jiān)視、人為對(duì)視頻圖像進(jìn)行分析報(bào)警，否則系統(tǒng)就起不到實(shí)時(shí)報(bào)警的功能，而更多的只是事發(fā)后取證的作用。從整體上來(lái)說(shuō)，目前的視頻

2、監(jiān)控系統(tǒng)還處于在半天時(shí)、半天候和半自動(dòng)狀態(tài)。一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，世界上47%的暴力犯罪案件發(fā)生在晚6點(diǎn)到早6點(diǎn)之間。原因很簡(jiǎn)單，在夜幕的籠罩下，犯罪分子容易隱蔽，犯罪場(chǎng)面也不容易被看見(jiàn)黑暗掩蓋了犯罪行為。即使安裝了一般的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，也有可能讓犯罪分子逃之夭夭。因此，如何提高在“夜黑風(fēng)高”的案件高發(fā)時(shí)間段的自動(dòng)報(bào)警防范能力，成為安防系統(tǒng)當(dāng)成亟待解決的難題之一。在這種情況下，紅外熱成像技術(shù)以其作用距離遠(yuǎn)、穿透能力強(qiáng)、能識(shí)別隱蔽目標(biāo)等優(yōu)勢(shì)被引入安防領(lǐng)域，成為監(jiān)控領(lǐng)域的一份子。熱成像攝像機(jī)的監(jiān)控原理在自然界中一切溫度高于絕對(duì)零度(-273.16攝氏度)的物體都不斷地輻射著紅外線，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱輻射。紅

3、外線是一種人眼不可見(jiàn)的光波，無(wú)論白天黑夜，物體都會(huì)輻射紅外線，但紅外線不論強(qiáng)弱，人們都看不到。熱成像攝像機(jī)(又叫熱像儀)就是利用紅外探測(cè)器、光學(xué)成像物鏡接收被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射信號(hào)，經(jīng)過(guò)紅外光學(xué)系統(tǒng)紅外探測(cè)器的光敏源上利用電子掃描電路對(duì)被測(cè)物的紅外熱像進(jìn)行掃描轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大處理、轉(zhuǎn)換或標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)通過(guò)電視屏或監(jiān)測(cè)器顯示紅外熱圖像。利用這種原理制成的儀器為熱成像攝像機(jī)。它通過(guò)探測(cè)微小的溫度差別，將溫度差異轉(zhuǎn)換成實(shí)時(shí)的視頻圖像，顯示在監(jiān)視器上。與其他需要少量光線產(chǎn)生影像的夜視系統(tǒng)不同，其完全不需要任何光，這使它成為人們?cè)谌诃h(huán)境、黑暗的夜晚監(jiān)控的完美工具。現(xiàn)代的熱成像裝置工作在中紅外區(qū)域（波長(zhǎng)

4、35m）或遠(yuǎn)紅外區(qū)域（波長(zhǎng)812m）。通過(guò)探測(cè)物體發(fā)出的紅外輻射，熱成像儀產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的圖像，從而提供一種景物的熱圖像。并將不可見(jiàn)的輻射圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槿搜劭梢?jiàn)的、清晰的圖像。紅外熱成像原理現(xiàn)代的熱成像裝置工作在中紅外區(qū)域（波長(zhǎng)35m）或遠(yuǎn)紅外區(qū)域（波長(zhǎng)812的溫差。 波長(zhǎng)為2.01000m的部分稱(chēng)為熱紅外線。我們周?chē)奈矬w只有當(dāng)它們的溫度高達(dá)1000以上時(shí)，才能夠發(fā)出可見(jiàn)光。相比之下，我們周?chē)袦囟仍诮^對(duì)零度（-273）以上的物體，都會(huì)不停地發(fā)出熱紅外線。所以，熱紅外線（或稱(chēng)熱輻射）是自然界中存在最為廣泛的輻射。由此可見(jiàn)，紅外熱像儀在完全無(wú)光、距離較遠(yuǎn)時(shí)都可對(duì)物體成像，它不僅可在完全無(wú)光的情況下

5、觀測(cè)，而且可以在黑夜或濃厚的煙幕、云霧中探測(cè)到對(duì)方的目標(biāo)，包括已偽裝的目標(biāo)和高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，同時(shí)還要求在遠(yuǎn)距離上識(shí)別目標(biāo)，因而熱成像攝像機(jī)屬現(xiàn)今最高檔的夜視儀。被觀察物體一般都比周?chē)h(huán)境溫度高，因此也就成了熱像儀最好的觀察對(duì)象。在夜間以及惡劣氣候條件下，紅外熱成像監(jiān)控設(shè)備可以對(duì)各種目標(biāo)，如人員、車(chē)輛等進(jìn)行監(jiān)控。紅外熱像儀的工作波段可達(dá)到中、遠(yuǎn)紅外區(qū)域，但由于大氣對(duì)波長(zhǎng)為3至5微米和8至14微米以外的紅外線有強(qiáng)烈的衰減作用，所以實(shí)際上熱像儀主要工作在3至5微米和8至14微米兩個(gè)紅外波段。紅外熱成像在機(jī)場(chǎng)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(chǎng)，飛機(jī)出行已成為中國(guó)百姓商務(wù)旅行首選，飛機(jī)高

6、效、快捷的運(yùn)輸手段在帶來(lái)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(chǎng)的安防建設(shè)歷來(lái)是中國(guó)乃至世界關(guān)注的熱點(diǎn)。由于機(jī)場(chǎng)占地面積非常龐大，監(jiān)控布置的難度較大，面對(duì)非法入侵甚至恐怖襲擊，確保乘客及機(jī)場(chǎng)安全乃頭等大事，紅外熱成像儀能在機(jī)場(chǎng)夜間監(jiān)控起到非常大的作用熱輻射除存在的普遍性之外，還有另外兩個(gè)重要的特性。 1物體的熱輻射能量的大小，直接和物體表面的溫度相關(guān)。熱輻射的這個(gè)特點(diǎn)使人們可以利用它來(lái)對(duì)物體進(jìn)行無(wú)接觸溫度測(cè)量和熱狀態(tài)分析，從而為工業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境等等方面提供了一個(gè)重要的檢測(cè)手段和診斷工具。 2大氣、煙云等吸收可見(jiàn)光和近紅外線，但是對(duì)35m和814m的熱紅外線卻是透明的

7、。因此，這兩個(gè)波段被稱(chēng)為熱紅外線的“大氣窗口” 。利用這兩個(gè)窗口，可以使人們?cè)谕耆珶o(wú)光的夜晚，或是在煙云密布的戰(zhàn)場(chǎng)，清晰地觀察到前方的情況。正是由于這個(gè)特點(diǎn)，熱紅外成像技術(shù)軍事上提供了先進(jìn)的夜視裝備并為飛機(jī)、艦艇和坦克裝上了全天候前視系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了非常重要的作用。 工作時(shí)，熱成像儀利用光學(xué)器件將場(chǎng)景中的物體發(fā)出的紅外能量聚焦在紅外探測(cè)器上，然后來(lái)自與每個(gè)探測(cè)器元件的紅外數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的視頻格式，可以在標(biāo)準(zhǔn)的視頻監(jiān)視器上顯示出來(lái)，或記錄在錄像帶上。由于熱成像系統(tǒng)探測(cè)的是熱而不是光，所以可全天候使用；又因?yàn)樗耆潜粍?dòng)式的裝置，沒(méi)有光輻射或射頻能量，所以不會(huì)暴露使用者的位置。 紅

8、外熱像儀除了能顯示物體表面的熱狀態(tài)分布圖之外，還有一個(gè)特點(diǎn)：非接觸測(cè)溫。這個(gè)功能，在當(dāng)年的“非典”中應(yīng)用是非常廣泛的。但是，筆者認(rèn)為：紅外在“非典”中的應(yīng)用，對(duì)普及紅外熱像儀相關(guān)知識(shí)有一定的作用；可在某些地方的應(yīng)用方式上卻是有待商榷的。我們知道：人體是個(gè)恒溫體，傳統(tǒng)測(cè)溫所采取的部位是：腋窩、口腔、直腸。其中，直腸的溫度最高也最接近人體內(nèi)部溫度。體表呢？要知道紅外熱像儀只能測(cè)量表面的熱輻射（體表的不同位置溫度也不一定相同，但多在26度到31度左右），而人又分男女、老少，每個(gè)人在體表熱輻射上都有差異，同時(shí)，同一個(gè)人在24小時(shí)內(nèi)的體表溫度也是有差異的。你怎么能排除人受環(huán)境的影響？（比如說(shuō)人多而空間小、有空調(diào)、剛喝過(guò)熱水吃過(guò)飯、剛運(yùn)動(dòng)過(guò)、心情緊張等等）由于人有這些特性，即使你用相對(duì)溫差法或熱譜圖法也無(wú)法準(zhǔn)確判斷。 相關(guān)人士在談及該問(wèn)題時(shí)，開(kāi)玩笑說(shuō)：“紅外熱像儀測(cè)溫是絕對(duì)不準(zhǔn)的，發(fā)現(xiàn)相對(duì)溫差的能力是一流的?！碑?dāng)然，這只是和接觸式測(cè)溫相比而言。應(yīng)該說(shuō)紅外熱像儀測(cè)溫雖然有誤差，但還是比較準(zhǔn)確的。 另外，我們國(guó)家有些行業(yè)已制訂的檢測(cè)規(guī)則中規(guī)定：用紅外熱像儀檢測(cè)帶電、高