红外热像仪应用培训资料(安防领域)

160×120分辨率红外图
384×288分辨率红外图
红外热成像原理
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
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
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25μ m，35μ m等。 探测元越小，则成像的质量越好。
红外热成像原理
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。
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
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
红外热像仪优势
3. 红外热像仪与传统可见光监控比较
性能特点 工作方式
探测距离
可见光监控
主动式、需要有日光或照 明设施 探测距离有限
电磁干扰 电磁干扰影响较大
受性能影响，容易暴露目 隐蔽性能 标；
红外技术监控 被动式、可以在全黑的环境下 进行监控 可以进行远距离探测、跟踪目 标，目标定位 不受电磁干扰
红外热像仪运用
7. 其他安防领域的延伸
用于公安系统的刑事侦察、社会治安监控、监狱的防范； 用于边境的越境防范、缉私； 用于无人飞行器的视频侦查、分析； 微型飞行器和机器人视觉以及机器人搜索救援； ………………………………………….
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目标
红外光学系统
红外探测器
显示器
图像信号处理 与显示
探测器读出电路
红外热成像原理
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。
红外热成像原理
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：
红外热像仪应用培训资料 安防监控领域
全篇目录
1
红外热成像原理
2
红外热像仪优势
3
红外热像仪运用
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。
比较内容
红外热像仪
微光夜视仪
工ห้องสมุดไป่ตู้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
光线变化较大的条件下 照样稳定使用
应用特点
主要用于发现目标
透烟雾功能
可透过烟雾观察目标
其它作用
可发现隐藏的痕迹
不能使用 不能稳定观察 可用于识别目标 不能透过 观察目标表面的特征
红外热像仪优势
红外热像仪优势
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
)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。
红外热成像原理
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
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
红外热成像原理
红外线与可见光、紫外线、X射线、γ 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：
γ射线 χ射线 紫外线 可见光
红外线
0.38 0.76μm
红外热像仪运用
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。
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
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
红外热像仪运用
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。
红外热像仪运用
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。
隐蔽性好、不易暴露目标，防 止被犯罪分子破坏或发现；
控测能力弱，作用距离近； 控测能力强，作用距离远； 控测能力
不能显示目标物体的温度， 能直观地显示物体表面的温度
温度显示 受强光影响较大；
差（衍生出多种功能特性），
不受强光影响；
红外热像仪优势
红外热图像与传统可见光监控图像比较
红外热像仪优势
4. 红外热像仪与微光夜视仪比较
无线电 1000μm
1000km
近红外 短波红外中波红外 长波红外 甚长波红外 远红外 0.76μm 1μm 3μm 5μm 14μm 30μm 1000μm
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”。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。
非均匀校正前
非均匀校正后
红外热成像原理
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、热像仪的内置快门、或者关闭的镜头盖等。
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
非制冷式红外热图像
红外热成像原理
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。
补偿前红外图像
补偿后红外图像
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。
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红外热图像与微光夜视图像比较
红外热像仪运用
1. 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。
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
非均匀性校正： 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。
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
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160×120，384×288等， 此外还有320×240，640×480等。分辨率越高，成像效果也就越清晰。
红外热像仪运用
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 出行、商务沟通的首选，飞机作为高效、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。因此机场的安全防范建设历来是中国乃至世界关注的 热点。且由于机场占地面积非常庞大，监控布置是非常艰巨的任务，面对非法入侵甚 至恐怖袭击，确保所有乘客和机场设施的安全对商业航空公司和机场都是非常重要的 工作内容。红外热成像仪能在机场夜间或恶劣天气情况下起到非常大的作用，使机场 将变得更加安全。