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什么是热成像摄像机?热成像摄像机的优势及应用

2018-7-30 22:25:38      点击:

什么是热成像摄像机 

热成像摄像机,是一种通过接受物体发出的红外线来显示的摄像机。
中文名 热成像摄像机 其他称呼 红外热像仪

目录
1 介绍
2 优势
3 应用


介绍
任何有温度的物体都会发出红外线,热像仪就是接收物体发出的红外线,通过有颜色的图片来显示被测量物表面的温度分布,根据温度的微小差异来找出温度的异常点,从而起到与维护的作用。一般也称作红外热像仪。
而热成像摄像机的工作原理就是热红外成像技术。其核心就是热像仪,它是一种能够探测极微小温差的传感器,将温差转换成实时视频图像显示出来。但是只能看到人和物体的热轮廊,看不清物体的真实面目。


优势
1 全意识
2 白天夜间都可正常使用
3 极端天气可使用
4 可看穿雾、雨、烟等障碍
5 一切发热物体都无处可藏

应用
随着光电信息、微电子、网络通信、数字视频、多媒体技术及传感技术的发展,安防监控技术已由传统的模拟走向高度集成的数字化、智能化、网络化。随着市场的需求的增加,现代高新技术几乎在安防监控系统中都有应用或即将应用。现代传感技术中发展迅速的红外热成像技术在安全防范系统中也开始得到了应用。 红外热成像 我们人眼能够感受到的可见光波长为:0.38—0.78微米。通常我们将比0.78微米长的电磁波,称为红外线。自然界中,一切物体都会辐射红外线,因此利用探测器测定目标本身和背景之间的红外线差,可以得到不同的红外图像,称为热图像。 同一目标的热图像和可见光图像是不同,它不是人眼所能看到的可见光图像,而是目标表面温度分布图像,或者说,红外热图像是人眼不能直接看到目标的表面温度分布,变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。 红外热成像的特点 自然界所有温度在绝对零度(-273℃)以上的物体都会发出红外线,红外线(或称热辐射)是自然界中存在最为广泛的辐射。大气、烟云等吸收可见光和近红外线,但是对3~5微米和8~14微米的红外线却是透明的。因此,这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。我们利用这两个窗口,可以在完全无光的夜晚,或是在烟云密布的恶劣环境,能够清晰地观察到前方的情况。正是由于这个特点,红外热成像技术可用在安全防范的夜间监视和森林防火监控系统中。 红外热成像仪 采用红外热成像技术,探测目标物体的红外辐射,并通过光电转换、信号处理等手段,将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备,我们称为红外热成像仪。红外热成像仪可分为致冷型和非致冷型两大类。致冷型的热灵敏度高结构复杂一般用于军事用途而非致冷型灵敏度虽低于致冷型,但其性能已可以满足多数军事用途和几乎所有的民用领域。由于不需要配备制冷装置,因此非制冷红外热成像仪性价比较致冷型的高。
1、夜间及恶劣气候条件下目标的监控
夜晚,由于众所周知的原因,可见光器材已经不能正常工作,如果采用人工照明的手段,则容易暴露目标。若采用微光夜视设备,它同样也工作在可见光波段,依然需要外界光照明。而红外热成像仪是被动接受目标自身的红外热辐射,无论白天黑夜均可以正常工作,并且也不会暴露自己。同样在雨、雾等恶劣的气候条件下,由于可见光的波长短,克服障碍的能力差,因而观测效果差,但红外线的波长较长,特别是工作在8~14um的热成像仪,穿透雨、雾的能力较高,因此仍可以正常观测目标。因此在夜间以及恶劣气候条件,采用红外热成像监控设备可以对各种目标如人员、车辆等进行监控。 2、防火监控 由于红外热成像仪是反映物体表面温度而成像的设备,因此除了夜间可以作为现场监控使用外,还可以作为有效防火报警设备,在大面积的森林中,火灾往往是由不明显的隐火引发的。这是毁灭性火灾的根源,用现有的普通方法,很难发现这种隐性火灾苗头。而应用红外热成像仪可以快速有效地发现这些隐火,并且可以准确判定火灾的地点和范围,透过烟雾发现着火点,做到早知道早预防,早扑灭。 3、伪装及隐蔽目标的识别 普通的伪装是以防可见光观测为主。一般犯罪分子作案通常隐蔽在草丛及树林中,由于野外环境的恶劣及人的视觉错觉,容易产生错误判断。红外热成像装置是被动接受目标自身的热辐射,人体和车辆的温度及红外辐射一般都远大于草木的温度及红外辐射,因此不易伪装,也不容易产生错误判断。 随着光电信息、微电子、网络通信、数字视频、多媒体技术及传感技术的发展,安防监控技术已由传统的模拟走向高度集成的数字化、智能化、网络化。随着市场的需求的增加,现代高新技术几乎在安防监控系统中都有应用或即将应用。现代传感技术中发展迅速的红外热成像技术在安全防范系统中也开始得到了应用。

红外热成像摄像机能够显示物体温度场,将人眼不能直接看到的目标表面温度分布情况,变成人眼可以识别的代表目标表面温度分布的热图像。在获取物体热图像的同时,通过热成像系统智能的测温算法对非接触探测到的红外热能加以量化和计算,能较为准确测量被摄物体表面温度值,可以用于温度预警监测的场合,预防因温度的变化引起的火灾,如电力、石油化工、森林防火等等。
总的来说,相比于可见光普通摄像机其技术优势以及劣势点如下:优点是,被动红外,非接触,隐蔽性好;全天候监控,可以穿过烟雾;作用距离远;能够显示物体温度场;不受强光影响。缺点:分辨细节能力差,不能透过透明的障碍物,例如玻璃,成本相对普通摄像机较高。

红外热成像摄像机采用的是接受外界事物的红外波成像,我们知道,自然界中高于绝对零度的物体都会发出红外波,热成像摄像机就是接受红外辐射成像的,所以不受白天黑夜的影响。
普通的摄像机受天气影响比较大,大气能见度较低的情况下白天成像质量就会受到很大的影响,晚上基本看不到。如果是雨天、雾霾等天气,那么普通摄像机基本上是不能成像的,也就是起不到监控效果。而这些因素热成像摄像机是不受干扰的,无论在夜间还是在阴天、下雨、雾霾等天气,都可以清晰成像。
伪装及隐蔽目标的识别 普通的伪装是以防可见光观测为主。一般犯罪分子作案通常隐蔽在草丛及树林中,由于野外环境的恶劣及人的视觉错觉,容易产生错误判断。红外热成像装置是被动接受目标自身的热辐射,人体和车辆的温度及红外辐射一般都远大于草木的温度及红外辐射,因此不易伪装,也不容易产生错误判断。

今天为大家介绍热成像摄像机监控的七大优势,主要从七个方面详细的为大家讲解。随着安防行业的不断发展,光电信息、微电子、网络通信、数字视频、多媒体技术及传感技术也更多地融入到视频监控领域中来。其中,热成像技术以其全天候、高灵敏度的优势在银行、机场、油田、监狱、军事设施、港口码头、航道、公安执法等重点安防领域中得到了广泛的应用。
      说到热成像技术,我们就不得不提到热成像摄像机,也有人称之为热像仪。不过,读者千万不要混淆了,热像仪一般来说分为两类,一类是用来测量温度的,另一类则是安防监控所用,后者我们也称之为热成像摄像机。由于受到价格、使用成熟度都方面的限制,热成像摄像机一直没有获得较快的发展。
      近年来,随着人们监控需求的不断提升,全天候、恶劣环境的监控要求也越来越多,虽然目前市面上出现了众多类型的摄像机,比如红外摄像机、低照度摄像机、强光抑制摄像机、宽动态摄像机等等,用以满足人们在微光、甚至完全无光的环境下的监控需求,然而监控效果却差强人意。
      在这样的背景下,热成像摄像机开始大行其道,以其作用距离远、穿透能力强、能识别隐蔽目标等优势获得了市场的青睐。那么,与低照度、激光照明及红外灯等技术相比,热成像摄像机的优势体现在哪儿呢?下面我们来进行分析:
 
      热成像摄像机优势一:作用距离远

      一般的红外灯产品只有不到100米的成像距离。热成像摄像机对物体辐射的红外线进行成像,不受环境光和照明光的限制,一般长焦热成像仪能观测3千米以上的人员和6千米以上的车辆。


      热成像摄像机优势二:隐蔽性强
      热成像摄像机完全是被动地接收信号,不主动发射探测信号,这样就不容易被反侦察手段所发现。
 
      热成像摄像机优势三:穿透能力强
      红外热辐射比可见光具有更强的穿透雾、霾、雨、雪的能力,因而热成像摄像机在恶劣天气条件下的成像效果几乎不受影响。特别是作用于8-14um的长波红外热像仪,具有更强的穿透雾能力。

      热成像摄像机优势四:全天候工作能力,抗强光干扰
      热成像摄像机成像不借助照明光和环境光,而是靠目标与背景的辐射产生景物图像,因此热成像摄像机能24小时全天候工作,并且也不会像其他夜视设备那样受可见光强光干扰。而低照度摄像机在没有环境光的情况下不能成像。

      热成像摄像机优势五:能识别隐蔽目标
      普通的伪装是以防可见光观测为主。一般犯罪分子作案通常隐蔽在草丛及树林中,由于野外环境的恶劣及人的视觉错觉,容易产生错误判断。热成像摄像机能透过伪装和草丛树叶,探测出隐蔽的热目标,人体和车辆的温度及红外辐射一般都远大于草木的温度及红外辐射,因此不易伪装,也不容易产生错误判断。

      热成像摄像机优势六:防火监控
      一般的火灾都是由不明显的隐火引发的。用现有的普通方法,很难发现这种隐性火灾苗头。由于热成像摄像机是反映物体表面温度而成像的设备,应用红外热成像仪透过烟雾发现着火点,做到早知道早预防,早扑灭。

      热成像摄像机优势七:功耗低寿命长
      激光照明或者红外灯由于需要主动照明,整机功耗比较大,有些特殊供电的场合,必须使用低功耗的红外热像仪系统。由于红外灯等主动系统的散热问题不好解决,而普通红外灯的寿命只有1000小时,激光照明的寿命大约为10000小时,但是非制冷红外热成像仪的寿命可达45000小时。

全意、2 白天夜间都可正常使、3 极端天气可使、4 可看穿雾、雨、烟等障、5 一切发热物体都无处可藏

热成像摄像机的优势
夜间及恶劣气候条件下目标的监控夜晚,由于众所周知的原因,可见光器材已经不能正常工作,如果采用人工照明的手段,则容易暴露目标。若采用微光夜视设备,它同样也工作在可见光波段,依然需要外界光照明。而红外热成像仪是被动接受目标自身的红外热辐射,无论白天黑夜均可以正常工作,并且也不会暴露自己。同样在雨、雾等恶劣的气候条件下,由于可见光的波长短,克服障碍的能力差,因而观测效果差,但红外线的波长较长,特别是工作在8~14um的热成像仪,穿透雨、雾的能力较高,因此仍可以正常观测目标。因此在夜间以及恶劣气候条件,采用红外热成像监控设备可以对各种目标如人员、车辆等进行监控。

防火监控 由于红外热成像仪是反映物体表面温度而成像的设备,因此除了夜间可以作为现场监控使用外,还可以作为有效防火报警设备,在大面积的森林中,火灾往往是由不明显的隐火引发的。这是毁灭性火灾的根源,用现有的普通方法,很难发现这种隐性火灾苗头。而应用红外热成像仪可以快速有效地发现这些隐火,并且可以准确判定火灾的地点和范围,透过烟雾发现着火点,做到早知道早预防,早扑灭。

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伪装及隐蔽目标的识别 普通的伪装是以防可见光观测为主。一般犯罪分子作案通常隐蔽在草丛及树林中,由于野外环境的恶劣及人的视觉错觉,容易产生错误判断。红外热成像装置是被动接受目标自身的热辐射,人体和车辆的温度及红外辐射一般都远大于草木的温度及红外辐射,因此不易伪装,也不容易产生错误判断。 随着光电信息、微电子、网络通信、数字视频、多媒体技术及传感技术的发展,安防监控技术已由传统的模拟走向高度集成的数字化、智能化、网络化。随着市场的需求的增加,现代高新技术几乎在安防监控系统中都有应用或即将应用。现代传感技术中发展迅速的红外热成像技术在安全防范系统中也开始得到了应用。

 一项统计数据表明,世界上47%的暴力犯罪案件发生在晚6点到早6点之间。原因很简单,在夜幕的笼罩下,犯罪分子容易隐蔽,犯罪场面也不容易被看见——黑暗掩盖了犯罪行为。即使安装了一般的视频监控系统,也有可能让犯罪分子逃之夭夭。因此,如何提高在“夜黑风高”的案件高发时间段的自动报警防范能力,成为安防系统当成亟待解决的难题之一。

  在这种情况下,红外热成像技术以其作用距离远、穿透能力强、能识别隐蔽目标等优势被引入安防领域,成为监控领域的一份子。

  热成像摄像机的必要性与优势所在

  目前的视频监控系统主要采用可见光摄像机和人工监视、录像相结合的方式进行日常的安全防护,但由于可见光摄像机在恶劣天气或照度较低的条件下,很难滤除干扰得到有用的视频图像,因此使得整个安防系统在夜间或恶劣天气条件下的防范能力大打折扣。

  同时,由于现在的视频监控系统仍然依托于人工监视,安保人员需要对监控画面进行24小时不间断的监视、人为对视频图像进行分析报警,否则系统就起不到实时报警的功能,而更多的只是事发后取证的作用。从整体上来说,目前的视频监控系统还处于在半天时、半天候和半自动状态。

  而红外热成像技术以其作用距离远、穿透能力强、能识别隐蔽目标等优势被引入安防领域,顺利成为监控领域的一份子。随着技术的进步,监控系统也已经在各个领域得到了广泛的应用。

  红外热成像摄像机在安防领域的重要性及典型应用探讨


  热成像摄像机的监控原理

  在自然界中一切温度高于绝对零度(-273.16摄氏度)的物体都不断地辐射着红外线,这种现象称为热辐射。红外线是一种人眼不可见的光波,无论白天黑夜,物体都会辐射红外线,但红外线不论强弱,人们都看不到。

  热成像摄像机(又叫热像仪)就是利用红外探测器、光学成像物镜接收被测目标的红外辐射信号,经过红外光学系统红外探测器的光敏源上利用电子扫描电路对被测物的红外热像进行扫描转换成电信号,经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热图像。利用这种原理制成的仪器为热成像摄像机。它通过探测微小的温度差别,将温度差异转换成实时的视频图像,显示在监视器上。与其他需要少量光线产生影像的夜视系统不同,其完全不需要任何光,这使它成为人们在全黑环境、黑暗的夜晚监控的完美工具。

  由此可见,红外热像仪在完全无光、距离较远时都可对物体成像,它不仅可在完全无光的情况下观测,而且可以在黑夜或浓厚的烟幕、云雾中探测到对方的目标,包括已伪装的目标和高速运动目标,同时还要求在远距离上识别目标,因而热成像摄像机属现今最高档的夜视仪。被观察物体一般都比周围环境温度高,因此也就成了热像仪最好的观察对象。

  在夜间以及恶劣气候条件下,红外热成像监控设备可以对各种目标,如人员、车辆等进行监控。红外热像仪的工作波段可达到中、远红外区域,但由于大气对波长为3至5微米和8至14微米以外的红外线有强烈的衰减作用,所以实际上热像仪主要工作在3至5微米和8至14微米两个红外波段。


  热成像摄像机在安防中的应用

  (1)防火监控

  由于红外热像仪是反映物体表面温度而成像的设备,因此除了夜间可以作为现场监控使用外,还可以作为有效防火报警设备,在大面积的森林中,火灾往往是由不明显的隐火引发的。这是毁灭性火灾的根源,用现有的普通方法,很难发现这种隐性火灾苗头。而应用红外热像仪可以快速有效地发现这些隐火,并且可以准确判定火灾的地点和范围,透过烟雾发现着火点,做到早预防、早扑灭。


  (2)伪装及隐蔽目标的识别

  普通的伪装是以防可见光观测为主。一般犯罪分子作案通常隐蔽在草丛及树林中,这时如果采用可见光的观察方式,由于野外环境的恶劣及人的视觉错觉,容易产生错误判断。红外热成像装置是被动接受目标自身的热辐射,人体和车辆的温度及红外辐射一般都远大于草木的温度及红外辐射,因此不易伪装,也不容易产生错误判断。另外,一般人员也不了解避开红外监视的方法,因此红外热成像装置在识别伪装及隐蔽目标这方面的效果明显。


  (3)夜间以及恶劣气候条件下的道路监控

  由于红外热成像系统在观察、识别目标方面有着众多的优点,在许多发达国家的高速公路、铁路夜间安全保卫巡逻、夜晚城市交通管制等领域中已经得到了广泛的应用。


  (4)重点部门、建筑、仓库的保安、防火监控

  由于红外热成像设备是反映物体温度而成像的设备,因此在夜间可以作为重点部门、建筑、仓库、小区现场监控使用,并且由于该种设备是一种成像设备,因此工作可靠,可以大幅减少虚警率。


  (5)陆上和港口交通安全保障

  在我国,随着城市交通的扩大,公路、铁路和水路的延伸,交通安全成为极大的问题,尤其在夜间或多雾、多雨的恶劣环境的安全行驶,便成为问题。如今装有红外热像仪的汽车或船舶,就可以避免在夜间或恶劣环境下的交通事故。


  (6)红外热成像在机场的应用

  随着航空事业的不断发展,各地都在兴建、扩建机场,飞机出行已成为中国百姓商务旅行首选,飞机高效、快捷的运输手段在带来方便的同时也成为治安事件及恐怖袭击的重点区域。因此,机场的安防建设历来是中国乃至世界关注的热点。

  由于机场占地面积非常庞大,监控布置的难度较大,面对非法入侵甚至恐怖袭击,确保乘客及机场安全乃头等大事,红外热成像仪能在机场夜间监控起到非常大的作用。