趣味红外——什么是红外热成像？

　　热成像，大家并不陌生吧，是不是感觉有了热成像
　　可以做很多有趣的事？
　　今天从热成像的相关知识说起

一、什么是红外热像技术

　　红外热像技术是一门获取和分析来自非接触热成像装置的热信息的科学技术。就像照相技术意味着“可见光写入”一样，热成像技术意味着“热量写入”。热成像技术生成的图片被称作“温度记录图”或“热图”。

红外热像下的“热量写入”

　　在了解红外热成像技术之前，首先要知道几个概念，分别是电磁波、可见光、红外线和紫外线。

　　电磁波：物体表面温度如果超过绝对零度（-273℃）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。

　　可见光：可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分，可见光谱没有精确的范围；一般人的眼睛可以感知的电磁波的波长在0.4~0.75微米之间。

　　紫外线：紫外线指的是电磁波谱中波长从0.1~0.4微米之间的总称，不能引起人们的视觉。1801 年德国物理学家里特发现在日光光谱的紫端外侧一段能够使含有溴化银的照相底片感光，因而发现了紫外线的存在。紫外线可以用来灭菌，过多的紫外线进入体内会对人体造成皮肤癌。

　　红外线：波长介于0.78~1000微米的电磁波称为“红外线”，又称红外辐射。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（或热辐射）是自然界中存在最为广泛的辐射，它还具有两个重要的特性：

　　（1）物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。热辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行无需接触的温度测量和热状态分析，从而为工业生产，能源，环境保护等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具。
　　（2）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微米的热红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口”。利用这两个窗口，使人们在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况。由于这个特点，热红外成像技术在军事上提供了先进的夜视装备，并为飞机、舰艇和坦克装上了全天候前视系统。这些系统在现代战争中发挥了非常重要的作用。

　　通俗的说，红外热成像是将不可见的红外辐射变为可见的热像图，并且能反映出目标表面的温度分布状态。不同物体甚至同一物体不同部位辐射能力和它们对红外线的反射强弱不同。利用物体与背景环境的辐射差异以及景物本身各部分辐射的差异，红外热像图能够呈现景物各部分的辐射起伏，从而显示出景物的特征。

热成像技术原理

　　任何物体只要其温度高于绝对温度零度（-273.15度），虽然不发光，但都能辐射红外线（又称热辐射线）。通过红外热探测器吸收物体辐射的红外线，会根据其温度变化产生电效果应，再把电信号经过放大处理，就能得到与物体表面热分布相对应的热像图，即为“热成像”。

【热成像原理示意图】

热成像分类

　　* 按照工作温度可分为制冷型/非制冷性

　　制冷式热成像仪，其探测器中集成了一个低温制冷器，这种装置可以给探测器降温度，这样是为了使热噪声的信号低于成像信号，成像质量更好。
　　非制冷式热成像仪，其探测器不需要低温制冷，采用的探测器通常是以微测辐射热计为基础，主要有多晶硅和氧化钒两种探测器。

制冷型热成像仪（左）和非制冷型热成像仪（右）成像效果

　　* 按照功能可分为测温型/非测温型

　　测温型红外热像仪，可以直接从热图像上读出物体表面任意点的温度数值，这种系统可以作为无损检测仪器，但是有效距离比较短。
　　非测温型红外热像仪，只能观察到物体表面热辐射的差异，这种系统可以作为观测工具，有效距离比较长。

带温度信息的热图像不带温度信息的热图像

　　接下来讲能看穿本质，明察秋毫的红外热像仪，让一切问题“一目了然”的应用。

适用于任何光照环境

　　热成像摄像机 无需任何光照，依靠物体自身辐射的红外热能即可清晰成像，适用于任何光照环境，不受强光影响，无论白天黑夜均可清晰探测和发现目标，识别伪装及隐蔽目标。可 真正实现白天/黑夜24小时监控。

真正的云雾穿透能力

　　大气、云雾烟尘等会吸收可见光和近红外线，但对3-5微米（中波红外）和8-14微米（长波红外）的热红外线却是透明的。传统摄像机很难在云雾密布的环境下拍摄到清晰的图像，而热成像摄像机却能有效穿透大气、云雾等环境拍摄出清晰图像。

【烟雾穿透实拍】

目标热能分布温度监测

　　热成像摄像机能够将人眼不能直接看到的目标表面温度分布情况，变成人眼可看到的代表目标表面温度分布的图像，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隐患，如火灾、故障排查。

独特的测温诊断能力

　　热成像摄像机通过对非接触探测到的红外热能加以量化，能准确测量被摄物体表面温度，通过对其分析，实现对环境或物体异常温度诊断。可追踪场景或区域高温目标，当温度高于设定值时可发出警报。

【测温预警】