红外热像仪相关资料

1、接收到的被测物体的红外辐射强度Ta大气镜头辐射弱度差值_已知物体的红外犒射强度又y红外热像测温原理示意图视频监控相关技术(1)CMOSffl像传感器技术的成熟监控摄像机的图像传感器正逐渐从传统的CCWCMO皴变。这两种传感器各有长短，但一直以来，CMO毂感器的缺点渐渐减少。CMO图像传感器低成本、高集成度为其主要特点，图像质量已不输于CCD与基于CCD勺探头相比，CMOS探头的集成度更高，因为CMO滕感器集成了许多外围处理功能，所需器件比CCD探头少，且CMOS?头的功耗要低得多。从整个系统来看，CMOS感器可将成本大大降低。(2)智能分析技术的发展IEEE在图像的智能分析等方面有比较大的成果

2、，比如运动检测、人脸识别、目标跟踪等。运动检测是指在指定区域能识别图像的变化，检测运动物体的存在并避免由光线变化带来的干扰。由于背景图像的动态变化，如天气、光照、影子及混乱干扰等的影响，使得运动检测成为一项相当困难的工作。早期的运动检测是对编码后产生的I帧进行比较分析，通过视频帧的比较来检测图像变化。目前常用的方法有背景减除(BackgroundSubtraction)、时间差分(TemporalDifference)、光流(OpticalFlow)、运动向量检测法等。(3)芯片技术为视频监视产品提供新方案IP摄像机通常集成了视频捕获、视频编码/处理和网络接口功能。在视频监控市场，能够支持这些

3、功能的各种视频信号处理器芯片性能差异很大，但也是最能突显优势的产品。从功能需求最少的低端产品到高性能的采用多核数字信号处理器(DSP)芯片的高端产品，针对不同的市场，对视频信号处理器的要求差别很大。高性能的DSP芯片使视频处理器性能得到极大提升。这些DS%催生智能摄像机的关键要素。正因为这些DSPIP视频服务器才具备同时对多视频流进行智能管理的能力。(4)视频压缩格式越来越先进以前的数字视频监控的图像格式主要以MJPE%MPEG为主。随着图像压缩技术的提高，出现了越来越先进的视频压缩格式，如MPEG-4H.264,国内正在大力发展具有自主产权的AVS编码格式。视频压缩技术的发展为视频监控在图像

4、传输、录像存储等方面带来极大的好处。小知识：红外线摄像机夜晚为什么会夜视？一般来说，任何动物和物体都能发出或反射红外线，这种光线我们的眼睛是感受不到的，夜晚很“黑暗”，那只是人眼能感受到的可见光很少，但是红外线并没有因此而减弱，红外线摄像机是能感觉到红外线的，它能利用物体发出的红外线成像，转变成的图像就能被我们看到了，所以它有“夜视”功能。另外，一些红外线摄像机还能发出红外光用来“照亮”被拍摄的物体。红外线摄像机的射程有多远？一般小于70米，小型的5-20米，如果要射比较远的距离，要加红外线探头，射的越远的，探头越多，功率越大_红外线摄像机能否分辨出物体的颜色？色彩是不同波长的电磁波组成的，光

5、是电磁波的一种，红色光的波长要长些，蓝色要短些，人的眼睛只能接受红绿蓝三种波长的光，这些颜色是大脑合成出来的，红外线、紫外线人眼不能看见，也就没有办法转换为对应的颜色。人发明了红外线摄象机，但是要把红外线转成颜色可是个难办的事，其实也是有的，热成像仪就是将红外线按能量大小不同变成红、黄、蓝等颜色，红色高温、蓝色低温，按普朗克的黑体辐射原理，不同大小的能量可以分别对应不同的中心波长，按人眼识别图像颜色的原理，也可以这样和可见光颜色来对应，但是这样的图像看起来非常不真实，反不如黑白图象好辨别。黑白的红外图象，实际就是把红外线作为光源，用来看黑暗中的物体红外图象。所以说红外线摄像机可以看到颜色，但这

6、个颜色不是真实意义的颜色。常规商业上使用的红外线摄像机基本不会将图像按颜色转换出来，而是转为黑白图象，这样更容易分辩些。更准确说红外线摄像机应该叫做红外线增强摄像机，由于红外线到可见光是连续谱，只要感光元件的频谱足够宽，就可以对包括红外线在内的光敏感，这样感光元件在相同可见光强下，增加了红外频段，相当于增加了感光元件的灵敏度，在弱视条件下，可以获得更为清楚的图像。不采用颜色表示的原因有2:1、由于新增的红外线谱段没有办法用人所能感知颜色表示，通过黑白图像表示反而更好。2、本来在弱光照条件下，再进行分光感应，则灵敏度要求更高，采用混合谱段按光强拍摄，变相提高了感光元件的灵敏度，则摄像机可以拍到更

7、暗的图像。一、概述在电视监控系统工程中，过去很少应用红外灯，但由于现今社会犯罪比率不但增加，红外线在夜间监视所扮演的角色更加突出，不仅金库、油库、军械库、图书文献库、文物部门、监狱等重要部门采用，而且也在一般监控系统中都被采用。甚至居民小区电视监控工程也应用了红外线摄像机。这说明人们对电视监控系统工程的要求愈来愈规范、愈来愈高。对重要的场所越来越要求做到7X24小时连续监控。实现夜视的方法，可以采用常规的可见光照明，但此法不仅不能隐蔽，反而更加暴露监控目标。隐蔽的夜视监控，目前都是采用红外摄像技术。红外摄像技术分为被动红外摄像技术和主动红外摄像技术。被动红外摄像技术是利用任何物体在绝对零度（2

8、73c）以上都有红外光发射的原理。由于人的身体和发热物体发出的红外光较强，其它非发热物体发出的红光很微弱，因此，利用特殊的红外摄像机就可以实现夜间监控。被动红外摄像技术由于设备造价高，因此在夜视系统中被采用的还不是很多。主动红外摄像技术是利用特制的"红外灯”人为产生红外辐射，产生人眼看不见而普通摄像机能捕捉到的红外光，辐射"照明"景物和环境，利用普通低照度CCDI白摄像机或使用“白天彩色夜间自动变黑白"的摄像机或"红外低照度彩色摄像机"去感受周围环境反射回来的红外光，从而实现夜视功能。、红外线摄像机的原理特性光是一种电磁波，它的波长区

9、间从几个纳米（1nm=10-9m到1毫米（mrh左右。人眼可见的只是其中一部分，我们称其为可见光，可见光的波长范围为380nm-780nm可见光波长由长到短可分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光，波长比紫光短的称为紫外光，波长比红外光长的称为红外光。红外灯按其红外光辐射机理分为半导体固体发光（红外发射二级管）红外灯和热辐射红外灯两种。一般市场上主要采用红外发射二极管的红外灯，其原理及特性我们介绍如下：由红外发光二级管矩阵组成发光体。红外发射二级管由红外辐射效率高的材料（常用神化钱GaAS制成PN结，外加正向偏压向PN站注入电流激发红外光。光谱功率分布为中心波长830950nm半峰带宽约40nm左右

10、,它是窄带分布，为普通CCDI白摄像机可感受的范围。其最大的优点是可以完全无红暴，（采用940950nm波长红外管）或仅有微弱红暴（红暴为有可见红光）和寿命长。红外发光二极管的发射功率用辐照度以W/m2s示。一般来说，其红外辐射功率与正向工作电流成正比，但在接近正向电流的最大额定值时，器件的温度因电流的热耗而上升，使光发射功率下降。红外二极管电流过小，将影响其辐射功率的发挥，但工作电流过大将影响其寿命，甚至使红外二极管烧毁。针对这一情况，FI-930C和FI-970C在设计时充分考虑了这个问题，采用高效率发光二极管，在摄像机里面内置散热系统，使摄像机稳定工作时间达到25000小时！、红外线摄像

11、机的选择和使用红外灯的选择最重要的问题是红外灯与摄像机、镜头、防护罩、供电电源等成套性。目前市场上大多是摄像机和红外线投射器分开的，这样我们在设计方案时就必须对所有的器材统一考虑，是选择黑白摄像机搭配红外灯呢，还是用彩色转黑白的摄像机？还有安装方式和防水方面的考虑。一般来说，黑白摄像机采用的CCD专感器有很宽的感光光谱范围，其感光光谱不但包括可见光区域，还延长到红外区域，利用辅助红外灯照明就可在CC%感器上清晰的成像，而普通彩色摄像机具感光光谱只在可见光区，因此不能适用于红外灯泡照射摄像；日夜两用型摄像机采用两个CCD!行切换或者采用一个CCD专感器，利用数字电路的切换也可以实现红外灯泡照射摄

12、像，但存在黑白照度偏高或对彩色有不利影响等缺点。除此之外，还有一体化的红外线摄像机，就是将摄像机、镜头、防护罩、红外灯等集中在一起，典型的产品如FI-930C和FI-970C,这两种采用优质的铝型外壳，通过一次成型的生产工艺，使产品的防水级别达到IP55等级，可以在室内室外通用，由于采用一体化的设计，就自然降低了施工和调试的难度。随着红外夜视系统的迅速发展，红外灯生产供应厂家也会增加，但红外线产品并非像有的人想象的那样容易，在技术、检测仪器设备等方面条件也不同，希望用户多多加比较，慎重选择。用户使用红外灯首先要仔细阅读使用说明书，特别是为保证人身设备安全的注意事项。检查前面所讲述的配套性方面是

13、否达到要求，应考虑到的影响因素是否考虑到，如未达到要求，可及时调整所用器材。图文红外热像仪基础理论、主要参数和应用红外热像仪基础理论、主要参数和应用作者：未知文章来源：网络点击数：更新时间：2010-3-2311:20:211 .红外线的发现与分布1672年人们发现太阳光（白光）是由各种颜色的光复合而成，同时，牛顿作出了单色光在性质上比白色光更简单的著名结论。使用分光棱镜就把太阳光（白光）分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各色单色光。1800年，英国物理学家F.W.赫胥尔从热的观点来研究各种色光时发现了红外线。他在研究各种色光的热量时，有意地把暗室的唯一的窗户用暗板堵住，并在板上开了一个矩型孔

14、，孔内装了一个分光棱镜。当太阳光通过棱镜时，便被分解为彩色光带，并用温度计去测量光带中不同颜色所含的热量。为了与环境温度进行比较，赫胥尔用在彩色光带附近放几支作为比较用的温度计来测定周围环境温度。试验中，他偶然发现一个奇怪的现象：放在光带红光外的一支温度计，比室内其它温度的批示数值高。经过反复试验表明这个所谓热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。于是他宣布太阳发出的辐射中除可见光线外，还有一种人眼看不见的热线，这种看不见"热线位于红色外侧，叫做红外线。红外线是一种电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质，红外线的发展是人类对自然认识的一次飞跃，对研究、利用和发展红外技术领

15、域开辟了一条全新的广阔道路。红外线的波长在0.76-100wM之间，按波长的范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。它是基于任何物体在常规环境下都红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射,会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号，成像装置的输出的就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布，经电子系统处理后传至显示屏上，得到

16、与物体表面热分布相应的热像图。运用这一方法，便能实现对目标进行远距离热状态图像成像和测温并进行分析判断。2 .红外热像仪的原理红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统(目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统)接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构(焦平面热像仪无此机构)对被测物体的红外热像仪进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换电信号，经放大处理、转换为标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。这种热像图与物体表面的分布场相对应；实际上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图由于信

17、号非常弱，与可见光相比缺少层次和立体感，因此，在实际动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热场，常采用一些辅助措施来增加仪器的实用功能，如图像亮度、对比度的控制，实际校正，伪色彩描绘等高线和直方进行运算、打印等。3 .红外热像仪的主要参数(1)工作波段：工作波段是指红外热像仪中所选择的红外探测器的响应波长区域，一般是3-5m或8-12m。(2)探测器类型：探测器类型是指使用的一种红外器件。如采用单元或多元(元数8、10、16、23、48、55、60、120、180、等)，采用硫化铝(PBS)、硒化铅(PnSe)、硫化锢(InSb)、硫镉汞(PbCdTe)、硫锡(PbSnTe)、错掺杂(Ge：X

18、)和硅掺杂(SI:X)等。(3)扫描制式：一般为我国标准电视制式，PAL制式。(4)显示方式：指屏幕显示是黑白显示还是伪彩显示。(5)温度测定范围：指测定温度的最低限与最高限的温度值的范围。(6)测温准确度：指红外热像仪测温的最大误差与仪器量程之比的百分数。(7)最大工作时间：红外热像仪允许连续的工作时间。4 .红外热像仪的分类红外热像仪一般分光机扫描成像系统和非扫描成像系统光机扫描成像系统采用单元或多元(元数有8、10、16、23、48、55、60、120、180甚至更多)光电导或光伏红外探测器，用单元探测器时速度慢，主要是帧幅响应的时间不够快，多元阵列探测器可做成高速实时热像仪。非扫描成像

19、的热像仪，如今几年推出的阵列式凝视成像的焦平面热像仪，属新一代的热成像装置，在性能上大大优于光机扫描式热像仪，有逐步取代光机扫描式热像仪的趋势。其关键技术是探测器由单片集成电路组成被测目标的整个视野都聚集在上面，并且图象更加清晰，使用更加方便，仪器非常小巧轻便，同时具有自动调焦图像冻结、连续放大，点温、线温、等温和语音注释图像等功能。仪器采用PC卡，其存储容量可高达500幅图像。红外热电视是红外热像仪的一种。红外热电视是通过热释电摄像管(PEV)接受被测目标物体表面红外辐射，并把目标内热辐射分布的不可见热图像转变成视频信号。因此，热释点摄像管是红外热电视的关键器件，它是一种实时成像、宽普成像(

20、对比35dm及8-14科m有较好的频率响应)具有中等分辨率的热成像图器件。主要由透镜、靶面和电子枪三部分组成。其技术功能是将被测目标的红外辐射线通过透镜聚集成像到热释电摄像管，采用常温热电视探测器和电子束扫描及靶面成像技术来实现的。5 .红外热像仪的发展1800年,英国物理学家F.W.赫胥尔发现了红外线，从此开辟了人类应用红外技术的广阔道路。在第二次世界大战中，德国人用红外变像管作为光电转换器件，研制出了主动式夜视仪和红外通信设备，为红外技术的发展奠定了基础。二次世界大战后，首先由美国经过近一年的探索，开发研制的第一代用于军事领域的红外成像装置，称之为红外寻视系统(FLIR0),它是利用光学机

21、械系统对被测目标的红外辐射扫描。由光子探测器接收两维红外辐射迹象，经光电转换及一系列仪器处理，形成视频图像信号。这种系统、原始的形式是一种非实时的自动温度分布记录仪，后来随着五十年代睇化锢和错掺汞光子探测器的发展，才开始出现高速扫描及实时显示目标热图像的系统。六十年代早期，瑞典研制成功第二代红外成像装置，它是在红外寻视系统基础上增加了测温功能，称之为红外热像仪。开始由于保密的原因，在发达的国家中也仅限于军用，投入应用的热成像装置可在黑夜或浓厚云雾中探测对方的目标，可探测伪装的目标和高速运动的目标。由于有国家经费的支撑，投入的研制开发费用很大，仪器的成本很高。以后考虑到在工业发展中的实用性，结合

22、工业红外探测的特点，采取压缩仪器造价。降低生产成本并根据民用的要求，通过减小扫描速度来提高图像分辨率等措施逐渐发展到民用领域。六十年代中期，瑞典研制出第一套工业用的实时成像系统(THV),该系统由液氮制冷，110V电源电压供电，重约35公斤，因此使用中便携性很差，经过对仪器的几代改进，1986年研制的红外热像仪已无需液氮或高压气，而以热电方式致冷，可用电池供电：1988年推出的全功能热像仪，将温度的测量、修改、分析、图像采集、存储合于一体，重量小于7公斤，仪器的功能、精度和可靠性都得到了显著的提高。九十年代中期，美国首先研制成功由军用技术(FPA)转民用并商品化的新一红外热像仪(CCD)属焦平

23、面阵列式结构的凝成像装置，技术功能更加先进，现场测温时只需对准目标摄取图像，并将上述信息存储到机内的PC卡上，即完成全部操作，各种参数的设定可回到室内用软件进行修改和分析数据，最后直接得出检验报告，由于技术的改进和结构的改变，取代了复杂的机诫扫描仪器重量已小于二公斤，使用中如同手持摄像机一样，单手即可方便地操作。6、红外热像仪的应用热像仪作为一种红外成像仪器，不但在军事应用中占有很重要的地位在民用方面也具有很强的生命力。它除具有红外测温仪的优点(如非接触、快速、能对运动目标和微小目标测温等)外，还具有下列优点：(1)直观地显示物体表面的温度场。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

24、值，而热像仪则可以同时测量物体表面各点温度的高低，并以图像形式显示出来。(2)温度分析率高。红外测温仪由于各种一因素的影响，很难分辨0.1以下的温差，而热像仪由于可以同时显示出两点的温度值，因而能准确区分很小的温差，甚至可达0.01:(3)可采用多种显示方式。热像仪输出的视频信号包含目标的大量信息，可用多种方式显示出来。例如，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：(3)可进行数据存储和计算机处理。热像仪输出的视频信号，可用数字存储器存储，或用录像带记录，这样既可长期保持又可用计算机作运算处理。热像仪在军事和民

25、用方面都有广泛的应用。随着热成像技术的成熟，各种低成本适于民用的热像仪的问世，它在国民经济各部门发挥着越来越大的作用。在工业生产中，许多设备常处于高温、高压和高速运行状态，应用红外热像仪对这些设备进行检测和监控，既能保证设备的安全运转，又能发现异常情况以便及时排除隐患。同时，利用热像仪还可进行工业产品质量控制和管理。例如，在钢铁工业中的高炉和转炉所用耐火材料的烧蚀磨损情况，可用热像仪进行观测及时采取措施检修防止事故发生。又如，在石化工业中，热像仪可监视生产设备和管道的运行情况，随时提供有关沉淀形成、流动阻塞、漏热温度隔热材料变质等数据。再如，在电力工业中，发电机组、高压输电和配电线路等可用热像

26、仪沿线扫查，找出故障隐患，及时排除以利于杜绝事故的发生。在电子工业中，也可用热像仪检查半导体器件、集成电路和印刷电路板等的质量情况，发现其他方法难以找到的故障。此外，红外热像仪在医疗、治安、消防、考古、交通、农业和地质等许多领域均有重要的应用。如建筑物漏热查寻、森林探火、火源寻找、海上救护、矿石断裂判别、导弹发动机检查,公安侦查以及各种材料及制品质无损检查等。7.红外热成像系统的主要技术指标1） .f/数f/数是光学系统相对孔径的倒数.设光学系统的相对孔径为A=D/f（D为通常孔径,f为焦距）,IA=f/D,则数f/D是表示系统的集中f为通光孔径的多少倍。例如，f/3表示光学系统的集中为通光孔径的三倍。2） .视场视场是光学系统视场角的简称.它表示能够在光学系统像平面视场光阑内成像的空间范围，当目标位于以光轴为轴线，顶角为视场角的圆锥内的（任一点在一定距离内，时候被光学系统发