時(shí)間：2022年05月30日 瀏覽數(shù)：
紅外熱成像儀最早應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，例如夜間觀測(cè)、導(dǎo)彈制導(dǎo)等。從上世紀(jì)90年代到今天，紅外熱成像技術(shù)才真正實(shí)現(xiàn)民用的階段，美國(guó)FSI公司首先研制出軍用轉(zhuǎn)民用的紅外熱成像設(shè)備，利用和國(guó)內(nèi)外焦平面陣列探測(cè)器（集成大量敏感元）取代了復(fù)雜的光學(xué)元件和光機(jī)掃描結(jié)構(gòu)，重量小于2KG，便攜性大大提高。隨著紅外成像技術(shù)的發(fā)展與成熟，各種適用于民用的低成本紅外成像設(shè)備不斷推出，在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，應(yīng)用場(chǎng)景也逐漸擴(kuò)大。尤其是在2020年春節(jié)前后，一場(chǎng)全國(guó)響應(yīng)的新冠疫情防控阻擊戰(zhàn)打響。在這場(chǎng)阻擊戰(zhàn)中，作為疫情檢測(cè)的第一道關(guān)口，紅外熱成像體溫篩查在疫情防控攻堅(jiān)戰(zhàn)中發(fā)揮了重要作用。本文將對(duì)后疫情時(shí)代 熱成像技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景探索做些簡(jiǎn)單分析。
應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展
目前，紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用正在變得越來(lái)越普及，涉及安檢、安防、交通、消防、醫(yī)療、電力等眾多領(lǐng)域。
1、安防監(jiān)控
隨著安防監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展以及社會(huì)對(duì)安防需求的日益提高，夜晚可見(jiàn)光器材由于觀測(cè)距離短，而如果采用人工照明的手段，增加觀測(cè)距離，則容易暴露目標(biāo)，其已經(jīng)不能滿足人們對(duì)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(cè)和發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，彌補(bǔ)紅外攝像機(jī)的不足。
紅外熱像儀現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于安全防范系統(tǒng)中，成為安全監(jiān)控系統(tǒng)中的明星。由于紅外熱像儀具有隱蔽式探測(cè)功能，因?yàn)闆](méi)有光的需要，所以省去了制造可見(jiàn)光的費(fèi)用，入侵者甚至無(wú)法知道他們正在被監(jiān)視。而且具有穿透煙、霧、雨水、煙云等惡劣情況持續(xù)工作，可視距離達(dá)數(shù)公里，非常適合邊境巡邏、暴力防御、夜間偵察、工業(yè)安防、設(shè)備安防、碼頭港口安防、商業(yè)安防等領(lǐng)域。
2、機(jī)場(chǎng)安檢
機(jī)場(chǎng)、海關(guān)是比較特殊的場(chǎng)所，在白天用普通攝像機(jī)很容易監(jiān)視和跟蹤目標(biāo)，但在夜間，普通攝像機(jī)存在一定的局限性，這是由于普通攝像機(jī)是利用可見(jiàn)光成像，黑夜或光線不好的環(huán)境下成像效果不佳，可能導(dǎo)致誤報(bào)，而采用紅外熱成像攝像機(jī)就可輕松解決該問(wèn)題。自從新冠狀疫情全球爆發(fā)以來(lái)，傳統(tǒng)的體溫安全監(jiān)測(cè)模式已無(wú)法滿足機(jī)場(chǎng)、海關(guān)等國(guó)內(nèi)或出入境旅客的安全順暢通行，而利用紅外熱成像技術(shù)的體溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則可有效提高旅客的通行效率。
3、電力
電力行業(yè)在預(yù)防檢測(cè)領(lǐng)域中是目前應(yīng)用最成熟、最穩(wěn)定的。作為最有效的在線電力檢測(cè)手段，紅外熱成像技術(shù)可以快速地對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行檢修，從而有效降低設(shè)備檢修的時(shí)間成本和提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。未來(lái)我國(guó)電力行業(yè)大約需要2.5萬(wàn)臺(tái)紅外熱像儀，其中百萬(wàn)像素的高端熱像儀約1萬(wàn)臺(tái)，可以帶來(lái)25億元左右的產(chǎn)值。利用紅外熱成像進(jìn)行電力檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)有很多：遠(yuǎn)離設(shè)備，安全性強(qiáng)；非接觸式測(cè)溫，不影響設(shè)備運(yùn)行；掃描速度快，節(jié)省時(shí)間；測(cè)溫范圍寬，精度高；監(jiān)測(cè)到位，可準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷。重要區(qū)域的發(fā)電、配電及變電站均可配備高端的紅外成像監(jiān)控設(shè)備。
4、醫(yī)療
當(dāng)溫度高于絕對(duì)零度(-273°C)以上的任何物體都會(huì)產(chǎn)生紅外輻射，人作為天然的紅外能量載體，需要持續(xù)不斷的朝周?chē)l(fā)紅外輻射能量以維持自身體溫的恒定。紅外熱成像技術(shù)便是通過(guò)儀器采集人體體表向外輻射出的紅外波，借助計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)化處理，最終將人體體表的紅外輻射信息轉(zhuǎn)化成能夠通過(guò)肉眼可直接觀察到紅外熱圖，并且人體體表的溫度變化都能快速的顯示并加以分析。
5、交通
紅外熱像儀可根據(jù)道路上行人、車(chē)輛產(chǎn)生的不同溫度信號(hào)呈現(xiàn)出熱圖像，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能。紅外熱成像儀的優(yōu)勢(shì)在于不需要借助道路上的任何光源即可正常工作，并且不會(huì)因太陽(yáng)直射而無(wú)法成像。因此無(wú)論明暗，紅外熱像儀都可提供全天候24小時(shí)不間斷的行人與非機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)。當(dāng)行人或車(chē)輛進(jìn)入該區(qū)域后，與熱像傳感器連接的智能軟件將會(huì)觸發(fā)檢測(cè)并將信號(hào)傳輸至交通信號(hào)控制機(jī)。
6、消防
基于熱成像測(cè)溫相機(jī)距離遠(yuǎn)、準(zhǔn)確率高等特性，在智慧消防領(lǐng)域可以應(yīng)用在“早期火災(zāi)預(yù)期”。火災(zāi)發(fā)生時(shí)，一般都需要經(jīng)過(guò)初期物體表面溫度升高，冒出煙霧，起明火的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中如果可以在火災(zāi)初期檢測(cè)到溫度異常并及時(shí)發(fā)現(xiàn)、解決，就可以避免很多不必要的損失。市場(chǎng)上常見(jiàn)的早期火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要是基于光電感煙技術(shù)，無(wú)法對(duì)溫度上升進(jìn)行報(bào)警。而熱成測(cè)溫相機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)迅速靈敏的溫升報(bào)警，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)火情的可視化，滿足消防重點(diǎn)區(qū)域的火災(zāi)預(yù)警需求。
未來(lái)趨勢(shì)
1、功能進(jìn)一步豐富
由于紅外熱成像具有隱蔽性好、抗干擾性強(qiáng)、目標(biāo)識(shí)別能力強(qiáng)、全天候工作等特點(diǎn)，在軍事和民用領(lǐng)域都發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。隨著紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展與成熟，在民用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用；在軍用領(lǐng)域，為充分發(fā)揮紅外熱成像的優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用的范圍會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，且應(yīng)用趨向于進(jìn)一步高端化。
2、多光譜融合技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展
隨著紅外探測(cè)器技術(shù)的不斷進(jìn)步，在短短幾年內(nèi)主流紅外圖像分辨率已經(jīng)從320×240、384×288升級(jí)到640×480、640×512，更高分辨率的探測(cè)器如1024×768、1280×1024也開(kāi)始從樣品逐漸進(jìn)入正式產(chǎn)品。分辨率的提高使紅外圖像顯示效果更加細(xì)膩，是紅外行業(yè)技術(shù)發(fā)展的大勢(shì)所趨。圖像數(shù)據(jù)量的劇增給機(jī)芯技術(shù)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)，需要機(jī)芯從設(shè)計(jì)上顯著提升數(shù)據(jù)帶寬和存儲(chǔ)器容量，提高圖像處理算法的運(yùn)行效率，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)高分辨率紅外圖像的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理。未來(lái)低功耗嵌入式電路設(shè)計(jì)的機(jī)芯技術(shù)將不斷創(chuàng)新升級(jí)，不斷適應(yīng)紅外圖像分辨率的增大。
3、分辨率不斷增大，像元尺寸不斷減小
紅外探測(cè)器技術(shù)的不斷進(jìn)步，促使短短幾年內(nèi)主流紅外圖像分辨率已經(jīng)從320×240升級(jí)到更高分辨率的1024×768，而1280×1024級(jí)別的探測(cè)器也開(kāi)始從樣品逐漸進(jìn)入正式產(chǎn)品。分辨率的提高使紅外圖像顯示效果更加細(xì)膩，是紅外行業(yè)技術(shù)發(fā)展的大勢(shì)所趨。
隨著探測(cè)器陣列規(guī)模的擴(kuò)大，探測(cè)器的像元尺寸也在不斷減小，幾年來(lái)主流非制冷探測(cè)器的像元尺寸已經(jīng)從25μm減小至17μm、12μm，最近10μm像元尺寸的非制冷探測(cè)器也已經(jīng)推出。像元尺寸的減小給紅外產(chǎn)品帶來(lái)的好處是：在同等鏡頭焦距情況下提升了空間分辨率，增大了作用距離；或是在同等空間分辨率情況下減小了鏡頭焦距，從而減小鏡頭尺寸，縮減最終產(chǎn)品的體積和重量。但是像元尺寸不能無(wú)限制減小下去，12μm和10μm像元尺寸已經(jīng)接近了非制冷探測(cè)器感應(yīng)光譜8~12μm的物理衍射極限，幾乎無(wú)法再進(jìn)一步減小。像元尺寸的減小也給紅外光學(xué)鏡頭帶來(lái)了挑戰(zhàn)，當(dāng)像元尺寸接近衍射極限時(shí)，光學(xué)鏡頭設(shè)計(jì)的難度迅速增大，對(duì)光學(xué)設(shè)計(jì)的彌散斑尺寸給出了嚴(yán)格限制，對(duì)光學(xué)像差控制提出了更為苛刻的要求。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，國(guó)內(nèi)紅外成像產(chǎn)品的普及，市場(chǎng)對(duì)于紅外熱成像儀的需求也日趨旺盛。除了傳統(tǒng)應(yīng)用行業(yè)外，未來(lái)將有更多新興市場(chǎng)需求成為紅外成像市場(chǎng)新的增長(zhǎng)極。且隨著工藝的不斷進(jìn)步，紅外產(chǎn)品的成本和價(jià)格趨于降低，產(chǎn)品種類逐步多樣化，這將為未來(lái)的紅外產(chǎn)業(yè)提供更加廣闊的民用市場(chǎng)。
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（轉(zhuǎn)自中國(guó)安防行業(yè)網(wǎng)）
