《红外成像原理》PPT课件
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《红外成像》PPT课件
• 核电站运行；直升飞机热勘测方法：高压 输电线；电站建筑物；变电所；高烟囱； 水坝．．．．
• 夜视、摄影、通信、搜索、跟踪．．．
红外物理学的研究对象和理论方法
目标或源的红外辐射
大气传输
接收系统
显示或执行系统
放大处理系统
红外探测器
致冷系统
凝视型热像仪
• 目前最先进的热像仪： • 结构简单：焦平面列阵探测器． • 面阵焦平面探测器件． • 不需要机械扫描机构． • 最小可测温度０．０１Ｋ．
Байду номын сангаас
光－机扫描成像仪
• 五个部分： • 收集光具：望远镜式的红外光学系统。 • 扫描机构：通过反射镜（或透镜）的摆动
或旋转运动。 • 红外探测器：红外辐射转换成电信号。 • 信号处理电子线路： • 显示器。
红外探测器基本参数
• 1.敏感面积:接收信号的几何尺寸. • 2.响应率Ｒ：伏／瓦． • ３.响应时间：响应率下降到５０％的脉冲
周期． • ４．比探测率Ｄ：反映探测器分辩最小能
量的本领． • ５．光谱响应． • ６．工作温度．
碲镉汞探测器
• TeCdHg三元化合物的半导体。 • 光导和光伏型探测器。 • 灵敏度高、响应速度快、响应波长可控制：
（探测器制作过程）3-5微米,8-12微米。 • 液氮致冷。 • 液氮使用：77K、不密封、防冻伤。
思考题：
1．1.同一物理图像，用红外在白天与夜晚拍 摄的图像有何区别？
• 2．红外热像仪图像上的温度是何处温度场？ 与被拍摄物的相隔距离有何关系？
• 3．如何采用该红外热像仪进行医学与设备 诊断？
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• 夜视、摄影、通信、搜索、跟踪．．．
红外物理学的研究对象和理论方法
目标或源的红外辐射
大气传输
接收系统
显示或执行系统
放大处理系统
红外探测器
致冷系统
凝视型热像仪
• 目前最先进的热像仪： • 结构简单：焦平面列阵探测器． • 面阵焦平面探测器件． • 不需要机械扫描机构． • 最小可测温度０．０１Ｋ．
Байду номын сангаас
光－机扫描成像仪
• 五个部分： • 收集光具：望远镜式的红外光学系统。 • 扫描机构：通过反射镜（或透镜）的摆动
或旋转运动。 • 红外探测器：红外辐射转换成电信号。 • 信号处理电子线路： • 显示器。
红外探测器基本参数
• 1.敏感面积:接收信号的几何尺寸. • 2.响应率Ｒ：伏／瓦． • ３.响应时间：响应率下降到５０％的脉冲
周期． • ４．比探测率Ｄ：反映探测器分辩最小能
量的本领． • ５．光谱响应． • ６．工作温度．
碲镉汞探测器
• TeCdHg三元化合物的半导体。 • 光导和光伏型探测器。 • 灵敏度高、响应速度快、响应波长可控制：
（探测器制作过程）3-5微米,8-12微米。 • 液氮致冷。 • 液氮使用：77K、不密封、防冻伤。
思考题：
1．1.同一物理图像，用红外在白天与夜晚拍 摄的图像有何区别？
• 2．红外热像仪图像上的温度是何处温度场？ 与被拍摄物的相隔距离有何关系？
• 3．如何采用该红外热像仪进行医学与设备 诊断？
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红外成像原理教学课件
疾病诊断
红外成像技术能够无创、无痛地 检测人体组织的温度和热分布， 辅助医生诊断疾病，如乳腺肿瘤 、甲状腺疾病等。
康复治疗
红外成像技术能够促进血液循环 、缓解疼痛、加速伤口愈合等， 在康复医学领域得到广泛应用， 提高康复治疗效果。
总结与展望
06
红外成像技术的发展历程和现状
红外成像技术的起源
自20世纪初，人们开始研究红外辐射的原理和应用，逐渐发展出 红外成像技术。
越好。
红外成像系统的性
03
能指标
分辨率和灵敏度
分辨率
分辨率是红外成像系统能够区分最小 温差的能力，通常以角度或像素表示 。高分辨率图像能够提供更丰富的细 节信息，有助于识别目标。
灵敏度
灵敏度是指红外成像系统在给定噪声 条件下能够检测到的最小温差或辐射 功率。高灵敏度的系统能够在低辐射 条件下工作，提高图像质量。
多光谱和超光谱成像
总结词
多光谱和超光谱成像技术能够提供更丰富的光谱信息，有助于区分不同类型目标、提高伪装识别能力和环境感知 能力。
详细描述
多光谱成像技术通过获取不同波段的红外辐射信息，能够区分不同类型目标，如生物目标、化学物质等。超光谱 成像技术则能够在更窄的波段内获取连续的光谱信息，提供更丰富的细节和特征信息，有助于提高对复杂环境的 感知和理解。
红外成像技术的实
05
际应用案例
军事领域的应用案例
目标检测与跟踪
红外成像技术广泛应用于军事侦察、导弹制导、无人机侦查 等领域，能够快速准确地检测和跟踪目标，提高军事行动的 效率和准确性。
夜视与导航
在夜间或低光照条件下，红外成像技术能够提供清晰的目标 图像，为军事人员提供可靠的夜视和导航支持，提高作战能 力。
红外成像 PPT课件
四、临床基本应用
眼科 对红外光的反射率随眼睛色素的颜色而异。 临床实践表明，用彩色红外胶片进行眼科 学研究是一个卓有成效的方法。在彩色红 外幻灯片上正常眼底呈现黄绿色，伴有棕 红色的静脉和黄色的动脉。血管纹理在照 片上呈紫灰色。
五、红外热图
正常人体头部远红外热图
锁骨处及淋巴处代谢旺盛，出现 正常均匀的热区，两乳正常，温 度微低。
五、红外热图
正常人体腹部，两侧温度 分布基本对称，脐部为正 常的热区，脂肪厚的地方 温度较低，两乳为正常微 冷区
正常人的腿部，双腿基本对 称，双足由于负重过久而血 流不畅，导致低温
五、红外热图
下窝处为正常的热区，对肝病正常乳 房热像，两侧乳房基本对称，两乳判 断的时候要注意考虑此问题。乳头为 正常的冷区。
红外辐射的三个规律
基尔霍夫定律
同温度物体的红外发射能力 正比于其红外吸收能力；红外平 衡状态时，物体吸收的红外能量 恒等于它所发射的红外能量。
推论：性能好的反射体或透明体，必然是性 能好的辐射体。
三、红外辐射的基本概念
斯蒂芬－玻耳兹曼定律（1879，1884）
物体辐射的红外能量密度W与其自身的 热力学温度T的4次方成正比，并与它表面的 比辐射率成正比：
二、红外光的历史
1933年，哥本哈根大学国家医院的哈克塞 森首先把红外摄影技术用于皮肤病学的研 究，此后人们就把这一方法广泛地应用于 医学实践
医学红外摄影技术主要考虑三个方面：
皮肤和皮下组织对红外光的反射、散射和透射 特性
能穿透机体红外光源的光谱分布 能记录红外光的胶片和感光板的光谱响应
1835年安培宣告了光和热射线的同一性， 在这以后大量研究表明热射线都具有光线 的基本性质。
红外成像原理42页PPT
文物鉴定
医学
军事
数据传输
8
红外成像的原理
一、红外线的特性 又称红外辐射，是指波长为0.78~1000
微米的电磁波。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，也就是我们熟悉的中远 红外光；
9
红外成像的原理
红外辐射普遍存在于自然界：
任何温度高于绝对零度的物体（人体、冰、 雪等）都在不停地发射红外辐射。
精确测量目
标与观察者 之间的距离
探测距离为1220米时的选通时序图
34
主动式红外成像系统
如何减小大气后向 散射影响？
选通技术
通过发射脉冲时序 配合，使变像管在接 收观察目标反射回来 的红外辐射时工作。
32
主动式红外成像系统
探照灯：短脉 冲红外激光
＋
红外变像管： 加选通电极
33
8微秒
脉冲光源 照明输出
后向散射辐射 目标反射辐射
减少大气后 向散射对红 外图像对比 度和清晰度
的影响
选通脉冲
1～2.5
3～5
8～14
12
红外成像系统
红外成像系统
主动式红外成像系统 （红外夜视仪）
利用不同物体 对红外辐射的 不同反射
被动式红外成像系统 （红外热像仪）
利用物体自 然发射的红 外辐射
13
被动式红外成像系统
红外热像仪
自然界中，一切物体都可以辐射红外线， 因此利用探测仪测定目标的本身和背景之 间的红外线差并可以得到不同的红外图像， 热红外线形成的图像称为热图；
荧光屏
电子光学系统
通常变像管的光阴极采用对近红外敏感
（0.8～1.2um）的银氧铯光敏层，电子光学部
二十六红外成像ppt课件
异常热图（多样性）：指患病处与对侧相应部位正常组织 相比较，温差范围在0.8 ℃～1.2℃之间，患侧血管影像明 显增粗，增多、但仍对称。该热图疑恶变，嘱病人随诊。
恶性热图（高温差热图）：指患病处与对侧相应部位正常 组织相比较，其温差大于1.2℃以上，血管影像增粗，中断 、成团、扭曲等，双侧明显不对称。
基本临床应用
肝病理学
– 红外摄影对肝硬化的诊断有很大帮助，它可以把肝硬 化与肝癌等区别出来。早期的肝硬化，没有明显的侧 支循环而晚期的肝病中有非常清晰的分枝静脉图像， 成为肝硬化病症的特征。
肿瘤的研究
– 应用黑白和彩色红外摄影技术常可以发现肿瘤。生长 在体表上或接近体表的早期恶性肿瘤，其周围会有血 管增多或异常条纹，它表示了肿瘤血液的供给有不同 程度的增加。这可作为确定有否恶性瘤的辅助手段。
-
48
红外热图
腰肌劳损，腰椎体两旁韧 带呈条索状增温，病变范 围局限（箭头所示），温 差在0.7～1.0℃。
-
49
红外热图
肝癌患者的腹部远红外热 像图，干部明显代谢旺盛， 温度升高，此人的右乳也 有些增生迹象。
-
50
红外热图
颈椎病热图，能显示出相应 骨赘压迫椎动脉即椎间盘变 性变薄后椎动脉发生弯曲致 局部血流量减少（呈低温区） 或骨赘刺激交感纤维或星状 神经节，引起椎动脉收缩， 呈局部供血不足，并致其所
-
23
基本临床应用
乳腺癌
– 临床上已证实，乳腺癌在红外照片上显示为 供血增多，病变一侧可清晰看到肉眼不能见 到的静脉充血。
皮肤病学
– 红外摄影首先用于医学方面的是检查皮肤疾 病，它可以提供浅表痂皮下面愈合过程和皮 下静脉情况。
-
24
基本临床应用
恶性热图（高温差热图）：指患病处与对侧相应部位正常 组织相比较，其温差大于1.2℃以上，血管影像增粗，中断 、成团、扭曲等，双侧明显不对称。
基本临床应用
肝病理学
– 红外摄影对肝硬化的诊断有很大帮助，它可以把肝硬 化与肝癌等区别出来。早期的肝硬化，没有明显的侧 支循环而晚期的肝病中有非常清晰的分枝静脉图像， 成为肝硬化病症的特征。
肿瘤的研究
– 应用黑白和彩色红外摄影技术常可以发现肿瘤。生长 在体表上或接近体表的早期恶性肿瘤，其周围会有血 管增多或异常条纹，它表示了肿瘤血液的供给有不同 程度的增加。这可作为确定有否恶性瘤的辅助手段。
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48
红外热图
腰肌劳损，腰椎体两旁韧 带呈条索状增温，病变范 围局限（箭头所示），温 差在0.7～1.0℃。
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49
红外热图
肝癌患者的腹部远红外热 像图，干部明显代谢旺盛， 温度升高，此人的右乳也 有些增生迹象。
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50
红外热图
颈椎病热图，能显示出相应 骨赘压迫椎动脉即椎间盘变 性变薄后椎动脉发生弯曲致 局部血流量减少（呈低温区） 或骨赘刺激交感纤维或星状 神经节，引起椎动脉收缩， 呈局部供血不足，并致其所
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23
基本临床应用
乳腺癌
– 临床上已证实，乳腺癌在红外照片上显示为 供血增多，病变一侧可清晰看到肉眼不能见 到的静脉充血。
皮肤病学
– 红外摄影首先用于医学方面的是检查皮肤疾 病，它可以提供浅表痂皮下面愈合过程和皮 下静脉情况。
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24
基本临床应用
红外基本原理介绍-PPT
– 她们之间得绝对温度四次方之差(T4hi - T4lo)、 – 并依赖于:
• 物体材料, • 物体表面特征, • 表面朝向, • 物体表面几何结构, • 物体温度 • 红外波长、
Friday,
December 29,
8
2023
红外辐射
和可见光一样,红外辐射可以:
从物体表面反射、 被物体吸收、 穿透物体
– 对于灰体 : e < 1, e = 常数
• 一个发射率 < 1 得物体,并且随波长变化称之为实体、
– 对于实体: e < 1, e = f(l)
Friday,
December 29,
17
2023
高温物体得普朗克定律
黑体辐射
可见光
Friday, December 29, 2023
波长
19
低温物体得普朗克定律
Friday,
December 29,
6
2023
– 热能通过三种方式传递、 • 传导 – 固体、 • 对流 – 液体和气体 、 • 辐射 – 不需要媒介、
Friday, December 29, 2023
对流
传导
热传递
辐射
7
热传递
• 热量通常就是从高温处传到低温处,从而使得物体间温度升高或者降低、 • 通过热辐射传递得能量为:
W
Friday, December 29, 2023
T
22
大气吸收
• 我们认为大气应该就是透明得
– 我们能看见可见光 – 大气对于可见光就是透明得
• 但就是大气对于所有波段并不就是透明得、
Friday,
December 29,
23
2023
• 物体材料, • 物体表面特征, • 表面朝向, • 物体表面几何结构, • 物体温度 • 红外波长、
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December 29,
8
2023
红外辐射
和可见光一样,红外辐射可以:
从物体表面反射、 被物体吸收、 穿透物体
– 对于灰体 : e < 1, e = 常数
• 一个发射率 < 1 得物体,并且随波长变化称之为实体、
– 对于实体: e < 1, e = f(l)
Friday,
December 29,
17
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高温物体得普朗克定律
黑体辐射
可见光
Friday, December 29, 2023
波长
19
低温物体得普朗克定律
Friday,
December 29,
6
2023
– 热能通过三种方式传递、 • 传导 – 固体、 • 对流 – 液体和气体 、 • 辐射 – 不需要媒介、
Friday, December 29, 2023
对流
传导
热传递
辐射
7
热传递
• 热量通常就是从高温处传到低温处,从而使得物体间温度升高或者降低、 • 通过热辐射传递得能量为:
W
Friday, December 29, 2023
T
22
大气吸收
• 我们认为大气应该就是透明得
– 我们能看见可见光 – 大气对于可见光就是透明得
• 但就是大气对于所有波段并不就是透明得、
Friday,
December 29,
23
2023
《红外成像技术》课件
缺点
价格较高
红外成像技术设备较为昂贵，对于一些小型企业和个人来 说可能难以承受。
环境温度影响
红外成像技术受到环境温度的影响较大，如果周围环境的 温度变化较大，可能会影响红外成像的准确性和稳定性。
穿透能力有限
虽然红外线具有较好的穿透能力和绕过障碍物的能力，但 是对于一些厚实的障碍物，如墙体或大型物体，红外成像 技术可能无法穿透或穿透效果较差。
未来红外成像将向高分辨 率和高帧率发展，以满足 更多应用场景的需求。
智能化与自动化
红外成像技术将与人工智 能、机器学习等技术结合 ，实现智能化和自动化。
未来展望
更广泛的应用领域
随着技术的进步，红外成像将在更多 领域发挥重要作用，如医疗、环保、安防等。Fra bibliotek更低的成本
随着技术的成熟和应用的普及，红外 成像技术的成本将逐渐降低，使其更
02
红外成像技术的原理
红外辐射的原理
01 红外辐射
红外辐射是电磁波的一种，波长在760纳米至1毫 米之间，位于可见光和微波之间。
02 辐射特性
红外辐射具有与可见光相似的直线传播、反射、 折射等特性，同时还有其独特的热效应。
03 辐射源
自然界中的一切温度高于绝对零度的物体都能产 生红外辐射。
红外探测器的原理
具有市场竞争力。
更高的性能
未来红外成像技术将具备更高的性能 ，如更高的分辨率、更低的噪声、更 强的抗干扰能力等。
与其他技术的融合
未来红外成像技术将与其他技术如光 学、雷达、可见光等融合，形成多模 态、多频谱的成像系统，以满足更复 杂的应用需求。
THANKS
感谢观看
红外成像技术的应用领域
要点一
总结词
第六课-红外成像原理PPT课件
红外辐射的倍频程比可见光宽:
倍频程：若使每一频带的上限频率比下限频 率高一倍，即频率之比为2，这样划分的每一 个频程称为1倍频程，简称倍频程。
可见光：0.38～0.78um，一个倍频程 红外线：0.78～1000um，商为1282＝210，10个倍频程
.
15
二、红外辐射的基本概念
黑体
黑体的红外辐射率和吸 收率为1（客观世界不存 在），其意义体现在为衡 量自然物体的红外辐射和 吸收能力建立一个标准。
红外望远镜
军事观察
.
4
一、引言
气 象 预 测
红外云图
.
5
一、引言
Invisible radiation photography is often applied to the study of works of art as here in the painting La Madonna dell'Impannata by Raphael. Invisible radiation imaging reveals a much younger Saint John the Baptist sitting on Joseph's lap found beneath the surface of the visible painting (right). Images © Editech.
艺. 术鉴定
6
一、引言
红外感应开关
温度感应
红外测温仪
.
7
一、引言
数据传输
.
8
一、引言
医学成像
.
9
一、引言
红外线这 么有用啊！
天文
气象
军事
红外成像及应用..PPT课件
一、前言
1.2 要了解的几个概念
红外射线及大气窗口 红外焦平面阵列探测器(IRFPA，infrared focal plane
array) 表征辐射性质的基本物理量 几个基本的辐射定理
一、前言
1.2.1 红外射线及窗口
红外射线
红外射线是一种与物体的表面温度密切相关的一种 辐射，它是一种看不见、摸不着的一种电磁波。
1.2.4 基本的辐射定理
红外成像原理中要涉及到的几个辐射定理： 普朗克定律 斯蒂芬—玻尔兹曼定律 维恩位移定律 基尔霍夫定律
1.2.4 基本的辐射定理
普朗克定律(Planck’s Law)
以波长表示的普朗克公式为：
M
C1
5
1
C2
eT 1
式中，M表示绝对黑体的光谱辐射出射度（Spectral
Radiant Exitance），单位：W•cm-2•m-1。
表示波长(m)，T表示绝对温度(K)，C1、C2分别
表示第一、第二辐射常数。
普朗克定律给出了绝对黑体辐射的光谱分布规律：
光谱辐射出射度随温度的增加而增加，温度越高，所 有波长上的光谱辐射出射度也就越大。且光谱辐射出 射度的峰值波长随温度的增加而向短波方向移动。
这种热图像再现了景物各部分的辐射起伏，因而 能显示出景物的各部分的特征。
利用这种原理制成的成像器件就是红外热像仪。
一、前言
1.1 红外成像的由来
1800年，英国天文学家W. Herschel发现红外射线；
十九世纪，认识红外辐射的本质，建立基本的辐射定 理；
二十世纪七十年代，红外电荷耦合器件(IR CCD)、阵 列探测器(Array Detectors)和扫积型器件(SPRITE)等 先进探测器研制成功，红外技术和红外成像进入并发 展到了一个新的发展阶段。