红外热像仪应用培训资料安防领域演示文稿

1、红外热像仪应用培训资料安防领域演示文稿9/11/2022第一页，共二十六页。9/11/2022（优选）红外热像仪应用培训资料安防领域第二页，共二十六页。红外热成像原理 1.红外线原理 自然界中的一切物体，只要其温度高于绝对零度（-273）的物体都能辐射电磁波，红外线辐射式自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它是基于任何物体在常规环境下都会产生的自身的分子和原子无规则运动，并不停地辐射出热红外能量。2.红外线波段范围 太阳发出的光波又叫电磁波。可见光是人眼能够感受的电磁波，经三棱镜折射后，能见到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。 电磁波光谱第三页，共二十六页。 红外线与可见光、紫外线、X射线、

2、射线和无线电波一起，构成了一个完整连续的电磁波谱，如下图所示： 大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对35微米和814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”。利用这两个窗口，红外热像仪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。红外热成像原理 第四页，共二十六页。3.红外热成像原理 热成像系统的就是通过能够透过红外辐射的红外光学系统将景物的红外辐射聚焦到能够将红外辐射能转换为便于测量的物理量的器件 红外探测器上，红外探测器再将强弱不等的辐射信号转换成相应的电信号，然后经过放大和视频处理，形成可供人眼观察的视频图像。红外热成像系统将物

3、体发射的红外辐射转变为人眼可见的热图像，从而使人眼的视觉范围扩展到不可见的红外区，其基本原理方框图如下：红外热成像原理 第五页，共二十六页。 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。 红外热成像原理 第六页，共二

4、十六页。 4.红外热像仪基本技术参数解释红外热像仪分类：按照工作温度分为制冷型和非制冷型按照功能分为测温型和非测温型红外探测器：探测器是红外热像仪的心脏，它可以将红外辐射转变为电信号。探测器尺寸：探测器尺寸指探测器上单个探测元的大小，一般的规格有25m，35m等。探测元越小，则成像的质量越好。红外热成像原理 第七页，共二十六页。 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。制冷式红外热图像非制冷

5、式红外热图像红外热成像原理 第八页，共二十六页。主动红外成像： 主动红外摄像机需要借助于红外发射灯，一般由红外感应摄像机和红外发射灯组成，目成市场上大多是采用将摄像机和红外投射器分开的模式。 被动红外成像： 被动红外摄像机不需要借助红外灯，它主要是探测并吸收目标物体的红外辐射，通过光电转换和信号处理等手段转化为人眼可见的红外热图像。 被动红外摄像机主动红外摄像机红外热成像原理 第九页，共二十六页。红外探测器的分辨率： 分辨率是衡量热像仪探测器优劣的一个重要参数，表示了探测器焦平面上有多少个单位探测元。目前市场主流分辨率为160120，384288等，此外还有320240，640480等。分辨率

6、越高，成像效果也就越清晰。 160120分辨率红外图384288分辨率红外图红外热成像原理 第十页，共二十六页。视场角（FOV）： 视场角是由镜头系统主平面与光轴交点看景物或看成像面的线长度时所张的角度，通俗的说，镜头有一个确定的视野，镜头对这个视野的高度和宽度的张角称为视场角。 红外热成像原理 第十一页，共二十六页。焦距： 透镜中心到其焦点的距离，通常用f表示。焦距的单位通常用mm(毫米)来表示，一个镜头的焦距一般都标在镜头的前面，如f=50mm（这就是我们通常所说的“标准镜头”），28-70mm（我们最常用的镜头）、70-210mm（长焦镜头）等。焦距越大，可清晰成像的距离就越远。红外热成

7、像原理 第十二页，共二十六页。噪声等效温差（NETD）： 热像仪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。NETD越小，表示成像画面质量越好。 红外热成像原理 第十三页，共二十六页。 鬼影： 其指红外图像中出现的不随目标变化的或明或暗的纹路，它是由于红外探测器的探测元对红外辐射的响应率不均匀造成的。坏点： 坏点指在红外图像中坐标不随目标变化的明暗斑点，是由探测器的单个探测元对红外辐射的响应率过高或过低造成的，也称无效像元 。 红外热成像原理 第十四页，共二十六页。 非均匀性校正： 由于红外探测器制造工艺的

8、局限，红外探测器每个探测元对红外辐射的响应率不同，成像面上会出现上述鬼影和坏点现象，影响热像仪的成像质量。 非均匀性校正是指有效降低探测器的响应率不均匀性，提高热像仪成像质量的一种技术手段。经过非均匀性校正的热像仪成像画面均匀，鬼影和坏点现象消失，成像效果得到明显改善，可大大提高热像仪的观察能力。 非均匀校正前 非均匀校正后红外热成像原理 第十五页，共二十六页。 补偿： 补偿也成为校正，是为了获得非均匀性校正所需的原始数据，从而得到理想的红外图像，在图像出现不清晰的时候，可对热像仪进行补偿操作。补偿目标可以根据现场环境和目标特性选择不同的但温度均匀的物体，这个物体可以是干净无云的天空、热像仪的

9、内置快门、或者关闭的镜头盖等。 补偿前红外图像 补偿后红外图像红外热成像原理 第十六页，共二十六页。红外热像仪优势 1.安防监控领域运用背景 随着安防监控行业的发展以及社会对安防需求的日益提高，夜晚可见光器材由于观测距离短，而如果采用人工照明的手段增加观测距离，则容易暴露目标，其已经不能满足人们对有些场所夜晚监控的需求。在安防领域，红外热像仪是一个非常有效的设备，可以远距离探测和发现目标，弥补普通可见光摄像机的不足。第十七页，共二十六页。 在国外，红外热像仪已广泛应用于安防系统，成为安全监控系统中的新星。而在国内，现阶段发展也非常迅速。由于红外热像仪具有隐蔽探测功能，不需要任何辅助光源，同时红

10、外热像仪具有在烟、雾、雨、雪、沙尘等恶劣情况持续工作的特性，可视距离达数公里，满足各类重点领域监控需求。红外热像仪优势 第十八页，共二十六页。2. 红外热成像技术优势（1）红外热成像技术是一种被动式的非接触式监控，隐蔽性好；（2）红外热成像技术不受电磁干扰，能远距离精确跟踪热目标，精确制导；（3）红外热成像技术能真正做到24H全天候监控；（4）红外热成像技术监控能力强，作用距离远；（5）红外热成像技术可采用多种显示方式，把人类的感官由五种增加到六种；（6）红外热成像技术能直观地显示物体表面的温度，不受强光影响，应用广泛。红外热像仪优势 第十九页，共二十六页。3. 红外热像仪与传统可见光监控比较

11、性能特点可见光监控红外技术监控工作方式主动式、需要有日光或照明设施被动式、可以在全黑的环境下进行监控探测距离探测距离有限可以进行远距离探测、跟踪目标，目标定位电磁干扰电磁干扰影响较大不受电磁干扰隐蔽性能受性能影响，容易暴露目标；隐蔽性好、不易暴露目标，防止被犯罪分子破坏或发现；控测能力控测能力弱，作用距离近；控测能力强，作用距离远；温度显示不能显示目标物体的温度，受强光影响较大；能直观地显示物体表面的温度差（衍生出多种功能特性），不受强光影响；红外热像仪优势 第二十页，共二十六页。 红外热图像与传统可见光监控图像比较红外热像仪优势 第二十一页，共二十六页。4. 红外热像仪与微光夜视仪比较比较内

12、容 红外热像仪微光夜视仪工作原理根据物体表面温差成像对微弱的光信号进行放大没有任何光亮的条件下照样使用不能使用光线变化较大的条件下照样稳定使用不能稳定观察应用特点主要用于发现目标可用于识别目标透烟雾功能可透过烟雾观察目标不能透过其它作用可发现隐藏的痕迹观察目标表面的特征红外热像仪优势 第二十二页，共二十六页。 红外热图像与微光夜视图像比较红外热像仪优势 第二十三页，共二十六页。红外热像仪运用 防火监控应用 由于红外热像仪是反映物体表面温度辐射而成像的设备，因此除了夜间可以作为现场监控使用外，还可以作为高效的防火报警设备，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，做到早知道、早预防、早扑灭。第二十四页，共二十六页。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，