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技术丨 红外成像进击之路:从军用到民用市场延伸 2020.04.03

疫情在全国范围内的蔓延,导致红外热成像相关安防设备的市场大大增加。广泛应用于机场,火车站,客运站等人流密集地方。通过红外热成像及测温技术,对过往的人群进行温度筛查,进而加强安保工作,从而可以有效控制疫情,防止疫情迅速扩散,保证地区人员安全。本期,我们一起学习,除了测温,红外热成像技术还能应用在哪里?


(图/来源于艾睿光电)

红外成像:从小众走向大众的“夜视眼”

过去,红外热成像技术由于成本昂贵的原因,其应用领域有了很大的局限性,主要应用于军事领域。从上世纪六十年代开始,红外热成像技术开始在工业及民用领域有所应用。

红外热成像运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号,将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形,并可以进一步计算出温度值。红外热成像技术使人类超越了视觉障碍,由此人们可以看到物体表面的温度分布状况。

物体表面温度如果超过绝对零度即会辐射出电磁波,随着温度变化,电磁波的辐射强度与波长分布特性也随之改变,波长介于0.75μm到1000μm间的电磁波称为“红外线”,而人类视觉可见的“可见光”介于0.4μm到0.75μm。

其中波长为0.78~2.0微米的部分称为近红外,波长为2.0~1000微米的部分称为热红外线。红外线在地表传送时,会受到大气组成物质( 特别是H2O、CO2、CH4 、N2O、O3等)的吸收,强度明显下降,仅在中波3μ~5μm及长波8~12μm的两个波段有较好的穿透率(Transmission),通称大气窗口(Atmospheric window),大部份的红外热像仪就是针对这两个波段进行检测,计算并显示物体的表面温度分布。此外,由于红外线对极大部份的固体及液体物质的穿透能力极差,因此红外热成像检测是以测量物体表面的红外线辐射能量为主。照相机成像得到照片,电视摄像机成像得到电视图像,都是可见光成像。自然界中,一切物体都可以辐射红外线,因此利用探测仪测定目标的本身和背景之间的红外线差并可以得到不同的红外图像,热红外线形成的图像称为热图。


红外热成像技术应用现状

随着红外成像技术的发展与成熟,各种适用于民用的低成本红外成像设备出现,更可广泛地应用于安防监控、火情报警、户外搜救等方面。

1、在夜间低照度环境下,传统监控使用主动光源补充来达到监控效果。

而红外热像仪属于被动成像设备,不需要任何光源照射就可以准确成像,可以不受光线影响,提高夜间安防监控打击力度;由于红外线波长较长,所以具有的“透烟透雾”特性。红外热像仪能更好地实现恶劣环境下的监控和识别,可实现网络化、远距离监控,24小时全天候监控。

另外,产品能提供高对比度的图像,提高视频分析的可靠性。红外安防监控系统可实现智能化自动分析,将可见光监控的智能分析功能使用在红外热像仪视频上。

2、火灾预防报警和户外搜救

火场火灾被扑灭时,容易死灰复燃,热成像仪能够显示物体温度场,通过对温度场的监控可即时发现温度异常,预防由于温度异常引发的二次起火。

户外搜救远距离探测和搜索被困人员,热像仪在数公里范围内,能非常容易发现被困人员、掉到深沟悬崖中的出事车辆。

另外,配备视频和红外热像仪的无人机,无人机也能在火灾等事故中执行有效的搜索和救援任务。

3、预警监测水坝、湖泊、山体的险情

红外热像仪可以对水库堤坝的情况实现在雨、雪、烟、雾、霾等恶劣天气下实现全天候监控,监控渗漏点、监控开裂塌方、监控水流的大小。因为水温比环境温度低,同时水的辐射率与周围物体的辐射率有区别,因此即使是同一温度也能分辨出水来。也可远距离监控监控山体滑坡情况,并做出预警。

总结

红外线,这束存在于红色光谱外、肉眼看不见的光线早已默默照进了现实,从军事领域到民用领域。新型肺炎的爆发进一步让红外热成像技术进入了普罗大众的视野中。然而,防疫战只是红外热成像技术的第一波实战,接下去在“AIoT新基建“浪潮下才真正进入下半场。

在近日各省份纷纷推出的,总投资约为48万亿元的庞大投资计划中,今年的基建投资重点将更加注重补短板,特别是在疫情过后,以5G、人工智能、AIoT、工业互联网、物联网等为代表的“新基建”将会得到加速发展,远程医疗、移动医疗终端、智能制造、冷链物流、智慧轨道交通、车联网等领域的潜力将会在“新基建”的保障下得到更加充分的释放,而红外热成像技术也将能够在这个巨大的市场中分得一杯羹。

素材来源:光电资讯、物联传媒等



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