红外热成像介绍.ppt

红外热成像技术和应用介绍 内容概要 1 2 3 第一章热成像技术基础知识 第二章热成像与可见光成像对比 第三章热成像产品介绍 4 第四章热成像应用介绍 第一章热成像技术基础知识 第二节热辐射的传播 第三节热辐射的采集 第一节热辐射的产生 第四节热成像原理 热辐射的产生 自然界中 一切高于绝对零度 273 的物质每时每刻源源不断地向外辐射与自身性质 温度相关的电磁波 我们称这一现象为热辐射现象 人体热辐射 饶铁热辐射 太阳热辐射 不同温度下 物体所发出热辐射的波长不一样 37 C的人体 最大辐射出现在约9 3 m处 300 C的饶铁 最大辐射出现在约5 6 m处 5500 C的太阳 最大辐射出现在约0 5 m处 此时热辐射表现为可见光 热辐射 第一节热辐射的产生 热成像技术基础知识 什么是热红外线 通常我们人眼可感知电磁波的波长 可见光 在400到700纳米之间 作为监控辅助照明的红外波长在850纳米 而波长从2 0 1000微米的部分称为热红外线 我们周围的物体只有当它们的温度高达1000 以上时 才能够发出可见光 相比之下 我们周围所有温度在绝对零度 273 以上的物体 都会不停地发出热红外线 所以 热红外线 或称热辐射 是自然界中存在最为广泛的辐射 红外辐射与光波和无线电波一样 是一种电磁波 第二节热辐射的传播 第三节热辐射的采集 第一节热辐射的产生 第四节热成像原理 第一章热成像技术基础知识 热辐射的传播 电磁波在穿过大气层时 会受到大气层的反射 吸收和散射 因而使透过大气层的电磁波能量受到衰减 电磁波通过大气层较少被反射 吸收和散射的那些透射率高的波段成为大气窗口 大气窗口的光谱段主要有 微波波段 300 1GHz 热红外波段 8 14um 中红外波段 3 5 4um 可见光和近红外波段 0 4 2 5um 空气 紫外线 红外光 可见光 第二节热辐射的传播 热辐射的红外线是一种电磁波 具有电磁波的一切物理特性 红外线根据不同的应用领域可划分为四个更小的波段 近红外线波段 0 75 m 3 m中红外线波段 3 m 6 m远红外线波段 6 m 15 m极远红外线波段 15 m 1000 m目前商业领域中常用的热成像仪有8 m 14 m的长波热像仪和3 m 5 的短波热像仪以及一些针对特殊应用的热像仪 太阳辐射通过大气层时 未被反射 吸收和散射的那些透射率高的光辐射波段范围称之为 大气窗口 在红外波长段也存在大气窗口 在8 14 m范围的红外波段有稳定的大气透射率 因此 在此波段使用红外技术测量的效果也尤为明显 大家都知道太阳辐射之所以能传输到地球上 是因为有大气窗口 有了这些大气窗口 部分太阳辐射才能照射到地球上 地球上的生命才会存在 所谓的大气窗口是指太阳辐射在通过大气层时 未被反射 吸收和散射的那些透射率高的电磁辐射的波段范围 同样 红外波段也存在的大气窗口 在1 m 3 m 3 m 5 m以及8 m 14 m范围的红外波段有稳定的大气透射率 因此在这些波段使用红外技术测量的效果也尤为明显 为什么能透雾 第二节热辐射的传播 第三节热辐射的采集 第一节热辐射的产生 第四节热成像原理 第一章热成像技术基础知识 第三节热辐射的采集 热辐射的采集 普通镜头 锗镜头 1 特殊材质的镜头 红外镜头 高纯锗单晶具有高的折射系数 对红外光透明 不透过可见光和紫外线 2 热红外探测器 热红外探测器是热成像摄像机的心脏 主要功能是将红外辐射转变为电信号 探测器分为制冷型 非制冷型两种 制冷型 以光伏探测器为基础 基于光子探测 集成低温制冷器 用于给探测器降温 这样是为了使热噪声的信号低于成像信号 非制冷型 以微测辐射热计为基础 基于热探测 主要有多晶硅和氧化钒两种探测器 制冷型探测器成像质量优秀 造价昂贵 体积较大 非制冷型探测器成像质量较好 造价相对较低 体积小 第三节热辐射的采集 第三节热辐射的采集 普通摄像机采集可见光波段 0 4 m 0 76 m 近红外波段 0 76 m 1 m 的光 被动式红外热成像的摄像机采集热红外波段 8 m 14 m 的光 第二节热辐射的传播 第三节热辐射的采集 第一节热辐射的产生 第四节热成像原理 第一章热成像技术基础知识 第四节热成像原理 热成像摄像机的探测机理是利用目标和背景或目标各部分之间的辐射差异形成的红外辐射特征图像来发现和识别目标红外探测器输出的图像通常称为 热图像 由于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 热图像能够呈现景物各部分的辐射起伏 从而能显示出景物的特征 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 热成像原理 什么是热成像技术 被测目标通过传感器采集到的数据 通过处理电路产生一种景物的热图像 红外成像是唯一一种可以将热信息瞬间可视化 并加以验证的诊断技术 将不可见的辐射图像转变为人眼可见的 清晰的图像 热成像的关键技术 焦平面探测器图像处理算法电子处理电路热成像镜头测温算法和校正生产调校工艺和检测 内容概要 2 1 3 第二章热成像与可见光成像对比 第一章热成像技术基础知识 第三章热成像产品介绍 4 第四章热成像应用介绍 第二章热成像与可见光成像对比 第二节性能对比 第一节成像方式对比 第三节效果对比 第一节成像方式对比 红外摄像机 主动式 借助红外发射灯主动发射红外光 通过采集场景中原有的光线及反射回来的红外光 从而生成图像 热成像摄像机 被动式 探测并采集被测场景中发出的红外热辐射 从而生成图像 普通摄像机 被动式 通过采集场景中的可见光 从而生成图像 传统摄像机和热成像摄像机的对比 1 成像方式对比 第二章热成像与可见光成像对比 第二节性能对比 第一节成像方式对比 第三节效果对比 第二节性能对比 第二章热成像与可见光成像对比 第二节性能对比 第一节成像方式对比 第三节效果对比 第三节效果对比 普通摄像机 主动红外摄像机 热成像摄像机 野外效果 第三节效果对比 普通摄像机 主动红外摄像机 热成像摄像机 室内效果 第三节效果对比 普通摄像机 主动红外摄像机 热成像摄像机 室外效果 内容概要 3 1 2 第三章热成像产品介绍 第一章热成像技术基础知识 第二章热成像与可见光成像对比 4 第四章热成像应用介绍 第三章热成像产品介绍 第一节产品构成及参数 第二节产品特点 第三节产品优劣标准 第一节产品构成及参数 标准的H 264编码 锗金属镜头 非制冷焦平面探测器 热成像网络摄像机主要结构构成 热成像网络摄像机主要参数表 第二节产品构成及参数 第三章热成像产品介绍 第一节产品构成及参数 第二节产品特点 第三节产品优劣标准 第三节产品特点 红外热成像网络摄像机的几大特点 1 探测能力强 适用于完全黑暗的环境之下 可在零光照的情况下清楚分辨不同物体 识别伪装及隐蔽的目标 第三节产品特点 适用于强光 逆光 眩光等的监控场景之下 不受光线强弱的干扰 可以在任意光强的场景下实现有效的探测及识别 第三节产品特点 适用于烟 雾 雨 雪 沙尘 眩光等视野受阻的恶劣环境之下 适用于色彩迷惑度较高 场景伪装度较强等分辨难度较大的环境之下 第三节产品特点 2 探测距离远 相对于普通摄像机而言 热成像摄像机拥有更远的探测距离 探测距离与天气有较大关系 第三节产品特点 3 温度辨识功能 热成像网络摄像机通过探测不同温度物体发出的不同波长的红外热辐射 从而辨识物体表面的温度 装着温开水的杯子 正在使用的电插头 第三节产品特点 4 标准编码 网络传输 热成像网络摄像机拥有传统网络摄像机不具备的功能的同时 也继承了传统网络摄像机的优良特性 5 多功能应用 采用标准的H 264编码技术 压缩比高 且处理非常灵活 全实时网络监控 可扩展接入标准平台软件 有线 无线网络传输功能 传输距离远 传输限制少 支持SD卡本地存储支持PoE网络功能本地模拟输出 方便安装调节 可直接使用支持双向语音功能支持双码流 支持手机监控一键复位 心跳 密码保护 水印技术等一应俱全 第三节产品特点 第三节产品特点 6 智能功能 热成像网络摄像机拥有以下智能功能 穿越警戒线区域入侵离开区域徘徊停车物品遗留物品拿取快速移动人员聚集配合智能报警功能 能更大程度发挥热成像监控优势 第三章热成像产品介绍 第一节产品构成及参数 第二节产品特点 第三节产品优劣标准 第四节产品优劣标准 红外热成像网络摄像机优劣标准 1 像元大小 像元 又称探测元 它是传感器对景物进行扫描采样的最小单元 每个像元就是一个温度采集单元 单个探测元的大小 一般的规格有25 m 35 m等 探测元越小 则成像的质量越好 我们的红外热成像网络摄像机探测元大小的规格为25 m 成像质量优于普通的红外热成像摄像机 第四节产品优劣标准 探测器单元排列探测单元排列一般分为线形阵列 二维TDI阵列 焦平面阵列等 2 成像分辨率 分辨率是衡量热成像探测器优劣的一个重要参数 分辨率的大小体现了探测器焦平面上探测元的排列分布情况及总体个数 目前市场主流分辨率为160 120 384 288等 此外还有320 240 640 480等 我们的分辨率420 315属较高分辨率 第四节产品优劣标准 3 噪声等效温差 NETD 热成像摄像机对测度图案进行观察 当系统的基准电子滤波器输出的信号电压峰值和噪声电压的均方根之比为1时 黑体目标和黑体背景的温差称为噪声等效温差 或解释为温度分辨率 红外热像仪的温度分辨率是指红外热像仪使观察者能从背景中精确的分辨出目标辐射的最小温度差异的能力 温度分辨率越小则意味着红外热像仪对温度的变化感知越明显 通常使用NETD 噪声等效温差 来表述该性能指标 例如 NETD 60mK 表示测量物体表面温度变化了60mK 相当于0 06 温差 热像仪就能感知出变化 NETD越小 表示成像画面质量越好 制冷型探测器 非制冷型探测器 第四节产品优劣标准 4 非均匀校正功能 由于红外探测器制造工艺的局限 红外探测器每个探测元对红外辐射的响应率不同 成像面上会出现不随目标变化的或明或暗的纹路 鬼影 影响热像仪的成像质量 非均匀校正功能可以有效防止上述现象 真实还原图像 校正前 校正后 第四节产品优劣标准 5 热响应时间 在温度出现阶跃变化时 热电偶或热电阻的输出变化至相当于该阶跃变化的某个规定百分数所需的时间 探测器响应时间 相对同类型产品而言响应时间低 处理效果好 6 使用寿命 使用稳定性 我们的摄像机采用最新的热红外感应材料 使用寿命长 作用精度高 所生成的图像稳定 红外热成像技术的缺点 图像对比度低 分辨细节能力较差由于红外热成像仪靠温差成像 而一般目标温差都不大 因此红外热图像对比度低 使分辨细节能力变差 不能透过透明的障碍物看清目标 如窗户玻璃 由于红外热成像仪靠温差成像 而像窗户玻璃这种透明的障碍物 使红外热成像仪探测不到其后物体的温差 因而不能透过透明的障碍物看清目标 成本高 价格贵目前红外热成像仪的成本仍是限制它广泛使用的最大因素 但一些新型的非致冷红外焦平面阵列探测器的出現 提供了一种以低成本获得高分辨力 高可靠性器件的有效手段 随着科技的发展 关键技术的突破 并提高加工效率 今后的成本会大为降低的 内容概要 4 1 2 第四章热成像应用介绍 第一章 第二章 3 第三章热成像产品介绍 1 2 第一章热成像技术基础知识 第二章热成像与可见光成像对比 第四章热成像应用介绍 第一节热成像摄像机的实际应用 第一节热成像摄像机的实际应用 1 仓库 厂房 监所 园区周界等 场景特点 夜间无光照或全天无光照 场景复杂分辨度低 监控场景 尤其是针对一些特殊的应用场所 如在恶劣天气下24h全天候监控 边防与周界入侵自动报警 火灾隐患的自动识别 被遗弃的行李和包裹等遗留物体检测 盗窃赃物查找 被埋尸体查找 公共场所的反恐监控等等 若利用红外热成像技术作智能视频监控探测与识别 更显得方便而容易 第一节热成像摄像机的实际应用 2 输油管道 电力枢纽 森林草原 边防缉私 名胜古迹等 场景特点 监控范围大 监控距离远 探测能力要求高 第一节热成像摄像机的实际应用 3 航道 海防 林防 港口监控 机场监控等 场景特点 可视化程度低 安全性要求高 监控难度大 第一节热成像摄像机的实际应用 4 戈壁 沙漠 油田 矿井 化工厂等 场景特点 空气浓度差异大 气候环境恶劣 雨雾雪尘 第一节热成像摄像机的实际应用 5 森林 草原 景区 名胜古迹 环境保护区的消防预警 火灾往往是由不明显的隐火引发的 用现有的传统监控设备 很难发现这种隐性火灾苗头 热成像网络摄像机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 及时控制灾情 杜绝隐患 防止大面积火灾的发生 场景特点 监控范围大 物体密度高 火警隐患程度高 隐患探测难度大 第一节热成像摄像机的实际应用 6 医疗卫生 搜救探测等特殊领域