Journal of Image and Signal Processing 图像与信号处理, 2018, 7(2), 74-84
Published Online April 2018 in Hans. https://www.doczj.com/doc/c113352288.html,/journal/jisp
https://https://www.doczj.com/doc/c113352288.html,/10.12677/jisp.2018.72009
Development of Low Cost Infrared Thermal Imaging System
Xuenan Wang, Jie Mao, Jiayao Li, Xiaoyu Cui*
SINO-DUTCH Biomedical and information Engineering School, Northeastern University, Shenyang Liaoning
Received: Mar. 18th, 2018; accepted: Apr. 2nd, 2018; published: Apr. 9th, 2018
Abstract
This paper presents a low-cost infrared thermal camera image processing system. The program takes the ZYNQ-7000 series SoC development board produced by Xilinx as the core processing element, whereby the Raspberry Pi is used as an adapter for the far-infrared camera and the FILR Lepton LWIR is selected as the image acquisition device. After the LWIR gets the image, it passes the Raspberry Pi through the SPI interface, and then uses the TCP socket to send the image to the SoC FPGA for processing. By highlighting the parallelism of the FPGA features, the original image can be quickly improved algorithm image. This paper, taking image super-resolution reconstruc-tion and real-time CANNY operator as an example, conducted experiments, which show that the system has the characteristics of low cost, low power consumption and ease of use.
Keywords
Infrared Thermal Imaging, FPGA, Super-Resolution Reconstruction
低成本红外热成像系统研制
王雪楠，毛杰，李佳瑶，崔笑宇*
东北大学中荷生物医学与信息工程学院，辽宁沈阳
收稿日期：2018年3月18日；录用日期：2018年4月2日；发布日期：2018年4月9日
摘要
本文提出一种基于红外热成像摄像头的低成本红外图像采集和处理系统。以Xilinx公司的ZYNQ-7000系*通讯作者。
王雪楠等
列SoC开发板为核心处理元件，采用Raspberry Pi作为远红外摄像头的适配器，选用FILR Lepton LWIR 为图像获取设备。在LWIR获取到图像后通过SPI接口传入Raspberry Pi，之后利用TCP套接字将图像送到SoC的FPGA上进行处理。借由FPGA突出的并行运算特性，原图像可迅速得到算法改良后的图像。本文以图像超分辨率重建以及实时CANNY算子为例进行了实验。实验表明，本系统具备低成本、低功耗与易用等特性。
关键词
红外热成像，FPGA，超分辨率重建
Copyright ? 2018 by authors and Hans Publishers Inc.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).
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1. 引言
红外热成像技术是当今世界各国高技术领域发展的热点，在军事和民用领域都有广阔的应用前景。21世纪以来，红外热成像技术发展已从最初的机械扫描结构发展到目前的全固体小型化全电子自扫描凝视成像，特别是非制冷技术的发展，使红外热成像技术拥有更广阔的应用领域[1]。
军事应用是红外热成像技术发展的主要动力[2]。民用领域无法在资金上与军用领域相媲美。对于个人开发者或者相关领域爱好者而言，仅仅一台近万元的红外热成像仪就足以令其望而却步，因而将红外热成像技术的应用成本降低非常具有现实意义。
彭焕良在[2]中提及红外热成像仪的发展趋势，他认为未来红外热成像仪应具备体积小、功耗低、可靠性高且配备寿命较长的制冷机等特点。十年后，章睿在[3]中提出一种便携式非制冷红外成像设备的设计方案并指出需要制冷设备的红外成像仪在某些应用场合显得非常不便。
综上，从远红外图像技术发展的角度考虑，设计并实现一台低成本、低功率且易用的远红外成像设备是有实际需求的。本文提出一种基于低成本远红外摄像头与System on Chip (以下简称SoC)开发板的方式来实现满足上述要求的红外热成像系统。
2. 系统设计
本文提出的系统以Xilinx公司推出的ZYNQ-7000系列ZYBO开发板为核心，选取FLIR Lepton LWIR 摄像头来采集远红外图像，使用Raspberry Pi 3作为传输接口将FLIR Lepton LWIR采集的图像通过LAN 传输到ZYBO中。系统总体设计如图1所示。
为方便阐述，本文将系统分为三个功能模块：图像采集模块、图像传输模块以及图像处理模块。下文将详细阐述每个模块的设计。
2.1. 图像采集模块
图像采集模块由FLIR Lepton LWIR与Raspberry Pi 3组成。FLIR Lepton LWIR作为一款低成本远红外摄像头，在实际应用领域有很大的潜力。该摄像头的主要参数如表1所示。
FLIR Lepton LWIR传感器的结构图如图2所示。
FLIR Lepton LWIR相机的镜头将红外线聚焦到80 × 60的热探测器阵列上，每个探测器单元是一个氧化钒微测热辐射计，其温度的变化受入射光通量的影响。每个微测热辐射计的电阻变化量与温度的变
王雪楠等
Table 1. FLIR Lepton LWIR main parameters
表1. FLIR Lepton LWIR主要参数
Overview Figure
Scene Dynamic Range 0?C~120?C
Spectral range Longwave infrared, 8 μm to 14 μm
Array format 80 × 60, progressive scan
Pixel size 17 μm
Thermal sensitivity <50 mK (0.050?C)
Video data interface Video over SPI
Input supply voltage (nominal) 2.8 V, 1.2 V, 2.5 V to 3.1 V IO
Figure 1. Far-infrared image processing system design diagram
图1. 远红外图像处理系统设计示意图
Figure 2. FLIR Lepton LWIR Sensor Block Diagram
图2. FLIR Lepton LWIR传感器结构图
化成一定的比例。氧化钒提供高温度系数的电阻和低噪声，所以其有极好的热灵敏性、稳定的均匀性。
微辐射热计阵列覆盖在读出集成电路(ROIC)上，这构成完整的焦平面阵列(FPA)。在每一帧中，ROIC通过施加一个偏置电压，并将产生的电流集成到一个称为集成周期的有限时间内，来感知每个探测器的电阻。FPA的串行流由一个芯片(SoC)设备接收，该系统提供信号处理和输出格式。
FLIR Lepton LWIR提供VoSPI协议数据接口，我们通过SPI端口将其与Raspberry Pi 3相连。连接方式如图3所示。
FLIR Lepton LWIR使用SPI模式3 (CPOL = 1，CPHA = 1)，空闲时SCK为高电平。数据由FLIR Lepton LWIR在SCK的下降沿建立，并由主控制器在上升沿采样。数据首先以高位顺序传送最高有效字节。时
王雪楠等
Figure 3.Schematic diagram of FLIR Lepton LWIR connection to
Raspberry Pi 3
图3. FLIR Lepton LWIR与Raspberry Pi 3连接示意图
钟频率的最大值为20MHz, 始终频率的最小值是所要接受的每一帧数据位数的函数。每一帧数据的位数由使用者自己设定(video format mode, telemetry mode)。默认模式下(Raw14 mode, telemetry disabled)，每一帧有60个视频包，每个宽为1312，每秒将近25.9帧。因此时钟频率的最小值为2 MHz。
2.2. 图像传输模块
Raspberry Pi 3与ZYBO开发板之间的通信使用的是TCP套接字，通过LAN实现红外图像的稳定传输。
套接字是在网络上运行的两个程序之间双向通信链路的一个端点。本文中使用流式套接字，其使用的是TCP协议。TCP套接字能提供面向链接、可靠的数据传输服务，其能保证数据能够实现无差错、无重复发送，并按顺序接收。一个套接字被绑定到一个端口号，这样TCP层就可以识别要发送数据的应用程序。端点是IP地址和端口号的组合。每个TCP连接都可以由它的两个端点唯一标识。这样就可以在主机和服务器之间建立多个连接。本文中的网络通信采用的是客户机/服务器机制。在服务器端，服务器创建一个套接字，并将该套接字与本地地址/端口绑定，绑定成功后就等待、监听来自客户端的套接字的连接请求。当服务器捕捉到一个连接服务请求时，接受并生成一个新的套接字，并通过这个新的套接字与客户端通信。在客户端，客户端同样需要创建一个套接字，将套接字同本地地址/端口绑定，并指定服务器端的地址和端口号，之后向服务器发出连接请求。当请求被服务器接受后，同过套接字与服务器端通信[4]。
系统上电后，Raspberry Pi 3作为服务器，等待客户端的ZYBO的请求。当建立稳定的连接后，Raspberry Pi 3同过编写好的软件初始化FLIR Lepton LWIR，接收SPI的红外图像数据并将之传输给ZYBO。ZYBO 的ARM部分运行Linux系统并运行客户端软件，在接收Raspberry Pi 3传输的图像数据后，将其从ARM 部分传输到FPGA部分进行图像处理。
王雪楠等
Raspberry Pi 3在系统中作为“SPI转LAN”的适配器，在网络传输时作为服务器发送采集的红外图像数据。上电后其运行的服务器软件的主要流程为：
1) 打开SPI端口、打开并绑定套接字，让客户端能连接服务器。
2) 在初始化套接字后，等待客户端的请求并连接客户端。
3) 建立与客户端的连接后，接收SPI传输的红外图像数据。
4) 将采集的图像数据分割为4份缓冲区，每份1200字节。每次传输15行的图像数据，为防止冻结
或错误，我们检查是否所有的数据包都被发送，否则将关闭软件，结束传输，等待重新传输。
2.3. 图像处理模块
ZYBO开发板作为项目的核心，其ARM部分安装Xilinx系统用于接收Raspberry Pi 3传输的热红外图像，将其传输到FPGA部分并将处理后的图像数据显示。ZYBO开发板上ARM和FPGA的数据传输通路则由Xillybus提供的IP核实现，该IP核为FIFO的传输结构。只需编写图像处理的IP核，并将其与Xillybus的IP核连接即可。图像处理的IP核则通过Xilinx公司的Vivado、Vivado HLS软件进行编写，具体流程如下：首先使用Vivado HLS软件，根据设计的算法，编写超分辨率重建的IP核并进行测试；
之后，将设计的IP核导入Vivado, 与Xillybus提供的IP核进行连接，生成配置ZYBO开发板的FPGA 部分的.bit文件，将所需系统文件导入SD卡启动ZYBO；然后，编写软件，接收Raspberry Pi 3通过LAN 传输的图像数据；最后，将接收的图像数据通过Xillybus提供的IP,从ARM端传输到FPGA的图像处理的IP上，将处理完的图像数据显示(图4)。
由前文可知，通过FLIR Lepton LWIR获取的图像分辨率仅有80 × 60，此分辨率距离实际应用还存在一定的差距。然而近些年随着图像超分辨率重建研究的发展，该方法也逐渐应用于远红外图像以提升图像分辨率。本文选择以压缩感知理论(Compressed Sensing)为基础的字典学习方法来实现图像超分辨率重建。
1) 超分辨率模型
低分辨率图像由高分辨率图像经过相对运动、光学模糊、下采样或添加噪声等处理得到。在实际应用中主要表现为数字图像采集过程中的图像分辨率下降，一般视觉上体现为图像模糊、噪声与变形[5]。
Figure 4. ZYBO internal logic diagram
图4. ZYBO内部逻辑图
王雪楠 等
设第N 帧低分辨率图像序列为
{}|1,2,3,,k V k N = (1)
每帧中的图像大小为
h v L I I =× (2)
利用超分辨率图像重建，拟获得大小为
h h v v H r I r I =× (3)
的高分辨率图像I 。式中，h r 、v r 分别表示水平和竖直方向的分辨率提高系数，则超分辨率的通用退化数学模型[6]表示为：
,1,2,3,,k
k k k k V D B H I k N η=+= (4) 式中，L k V R ∈表示第k 帧低分辨率图像；H k I R ∈表示原高分辨率图像；k H 表示k V 相对于I 的运动变形矩阵；k B 表示光学模糊矩阵；k D 表示下采样矩阵；k η表示系统引入的加性且均值为零的高斯白噪声。
2) 压缩感知理论
在获取数字图像过程中，我们首先需要对现实世界中的模拟信号进行采样，将连续信号离散化。传统采样流程基于奈奎斯特采样定理(Nyquist Sampling Theory)，即当采样频率sample f 大于信号中最高频率
max f 的2倍时(sample max 2f f >)，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息。而由Candes 、Tao
[7]和Donoho [8]等人提出的压缩感知是一种不同于传统奈奎斯特采样定理的新型采样方法，能够在采样的过程中同时实现数据的压缩[9] (图5，图6)。
假设i ?是N R 空间中的一组基向量，由i ?组成的基矩阵为
[]12,,,N ???Ψ= (5)
则N R 空间中的任意信号x 都可以由基向量i ?或基矩阵Ψ表示为：
1N
i i i x α?==∑或x α=Ψ (6)
其中，x 和α是同一信号在时域和Ψ域的不同表达。若α的非零元比N 小很多，或元素经排列后呈指数衰减，则称x 是稀疏或可压缩的。
压缩感知理论指出，对于稀疏信号或者可压缩信号，可以用一个与稀疏基不相关的测量矩阵得到信号的低维投影，然后使用适当的重建算法，就可以由少量的测量值近乎完美地恢复原始信号。
Figure 5. Traditional sampling flowchart 图5. 传统采样流程图
Figure 6. Compressed sensing sampling flowchart 图6. 压缩感知采样流程图
王雪楠 等
3) 图像超分辨重建
单帧图像超分辨率重建要求：对于给定的低分辨率原图像Y ，重建出一张同场景的高分辨率图像X 。其最根本的限制就是重建出来的图像X 应与原图像Y 保持一致。由此，我们可以近似将超分辨率重建过程用以下过程描述：
Y BDX = (7)
其中，B 表示模糊滤波，D 表示下采样运算符。而通过单帧图像Y 得到高分辨率图像X 则等同于求(7)式的逆过程。问题在于，满足于本式的X 的解有无穷多个，这显然不符合重建要求。本文中，我们选择通过对区域进行预先稀疏处理来解决这个问题。
原图像Χ中的区域χ可以表示为一个高分辨率区域字典h D 中的稀疏线性组合，这里的h D 由高分辨率训练图像提取得到。上述过程可表示为：
h D χα≈，K
α∈
且0
K α (8)
式中，α表示高分辨率字典h D 中的稀疏线性组合；K
表示有K 个原型信号原子的冗余字典；0
K α 表
示α中仅存在非常少的非零数据，即α是稀疏的。
4) 重建流程
为了凸显超分辨率重建过程中预处理的必要性，我们将这个过程设计为两步。首先，对原图像X 进行预先稀疏处理，找到每个区域的稀疏表示，由此可得出邻近区域的相关性；之后，利用超分辨率重建要求中的(7)式对第一步得到的结果进行改良。在这个过程中，我们利用本地模型对重建后可能丢失的高频部分进行补全，再利用全局模型对整个过程可能造成的伪影进行校正[10]。
3. 实验
本文选取两张通过FLIR Lepton LWIR 拍摄得到的图像进行实验，效果如图7~10所示。
通过上面两幅图片的对比，可以明显看出超分辨率重建算法有效提升了本系统得到的远红外图像分辨率。将分辨率调整一致后进行对比，从图11和图12中可看出重建后的图像在清晰度上明显优于原图。
Canny 边缘检测算子是John F. Canny 于1986年开发出来的一个多级边缘检测算法，自问世以来，Canny 边缘检测算子一直是边缘检测的经典算法。Canny 算子的基本思想是：先对处理的图像选择一定的Gauss 滤波器进行平滑滤波，然后采用一种称之为“非极值抑制”(Non-maximum Suppression)的技术，对平滑后的图像处理后，得到最后所需的边缘图像[11]。
本文利用Canny 算子来处理FLIR Lepton LWIR 得到的图像，结果如图13~16所示。
可以看出，由于原图像分辨率不高，所以导致边缘提取效果不理想。然而经过超分辨率重建可以有效提升边缘提取的质量。实验结果表明，文中阐述的远红外超分辨率重建算法是具有实质功效的。
4. 结论
本文提出了一种基于低成本红外热成像摄像头实现红外图像采集的系统设计方案。
文中提及的系统所需硬件设备共计约$422 (参考美国Digi-Key 在线销售平台定价)。在Digi-Key 销售平台上搜索“Infrared Thermal Camera ”可得到255个结果，将结果按照价格升序排列，这255个结果中仅有7个价格低于$422，占比约2.7%。从这个角度可以在一定程度上说明本文阐述的远红外图像处理系统具备低成本的特点且优势明显。
FLIR Lepton LWIR 使用功耗约为0.15 W ，Raspberry Pi 3约为0.65 W ，ZYBO 约为1 W ，总计约1.8 W 。在功耗方面无法直接进行比较，但是横向对比FLIR 公司另一款产品Vue Pro 无人机用红外热成像仪，
王雪楠等
Figure 7. Original image of the portrait taken by FLIR Lepton
LWIR
图7. FLIR Lepton LWIR拍摄得到的人像原图
Figure 8.The portrait taken by FLIR Lepton LWIR after 4
times reconstruction
图8. FLIR Lepton LWIR拍摄得到的人像图片经过4倍重建
Figure 9. Original Raspberry Pi 3 image taken by FLIR Lep-
ton LWIR
图9. FLIR Lepton LWIR拍摄得到的运行中的Raspberry Pi
3原图
Figure 10. Raspberry Pi 3 image taken by FLIR Lepton
LWIR after 4 times reconstruction
图10. FLIR Lepton LWIR拍摄得到的运行中的Raspberry
Pi 3图片经过4倍重建
王雪楠 等
Figure 11. Portrait image (left) and 4× reconstruction (right) 图11. 人像图片原图(左)与经过4倍重建(右)
Figure 12. Raspberry Pi 3 image original (left) and after 4 times reconstruction (right) 图12. Raspberry Pi 3运行图原图(左)与经过4倍重建(右)
Figure 13. Portrait image (left) and after Canny operation (right) 图13. 人像图片原图(左)与Canny 算子处理后(右)
Figure 14. Portrait image after 4 times reconstruction (left) and after Canny operation (right)
图14. 人像经过4倍重建(左)与Canny 算子处理后(右
)
王雪楠 等
Figure 15. Raspberry Pi 3 image (left) and after Canny operation (right) 图15. Raspberry Pi 3图片原图(左)与Canny 算子处理后(右)
Figure16. Raspberry Pi 3 image after 4 times reconstruction (left) and Canny operation (right)
图16. Raspberry Pi 3图片经过4倍重建(左)与Canny 算子处理后(右)
其功耗近似为2 W 。这其中并不包括图像处理过程，而文中阐述的远红外图像处理系统的功耗包括图像处理模块，因而可以说，本系统可达到低功耗的要求。
在使用时，用户仅需要按照指定接线方式将FLIR Lepton LWIR 与Raspberry Pi 3相连即可进行图像抓取，通过以太网可以利用ZYBO 进行高速图像处理工作。本系统对于熟练掌握硬件编程语言的用户是非常容易上手操作的。因而此系统具备易用的特性。
综上，本文提及的低成本红外热成像系统具备低成本、低功耗与易用的特点。尤其对于个人开发者和相关领域爱好者而言，具有实际应用价值。
致 谢
本文获得2017国家级大学生创新创业训练计划(项目编号：201710145102)和辽宁省博士启动基金(项目编号：201601015)资助。
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非制冷红外焦平面热成像测温系统 红外技术四个主要部分： 1.红外辐射的性质，其中有受热物体所发射的辐射在光谱、强度和方向的分布；辐射在媒质中的传播特性--反射、折射、衍射和散射；热电效应和光电效应等。 2.红外元件、部件的研制，包括辐射源、微型制冷器、红外窗口材料和滤光电等。 3.把各种红外元、部件构成系统的光学、电子学和精密机械。 4.红外技术在军事上和国民经济中的应用。由此可见，红外技术的研究涉及的范围相当广泛，既有目标的红外辐射特性，背景特性，又有红外元、部件及系统；既有材料问题，又有应用问题。 而在红外热成像技术研究领域中，红外探测器是核心，探测器的技术水平决定了热成像技术的技术水平。基于光电效应的光子探测器和基于热电效应的热电探测器一直是红外热成像技术的两大支柱。为获得高性能必须在低温(典型的是液氮温度77K)下工作。正是由于需要制冷以及成本等原因，使光电探测器类热成像技术在民用领域仍难形成很大的市场。而热电探测器类热成像技术由于灵敏度和响应速度方面的限制，只有采用热电摄像管的热成像系统(即热电视)获得一些应用，而且一般用于要求较低的民用领域。 但90年代以后，非致冷红外焦平面技术的突破和实用化，使其与致冷红外热像技术相比所具有的低成本，低功耗，长寿命，小型化和可靠性等优势得到很好发挥，成为当前红外热成像技术中最引人注目的突破之一，在军用和民用领域的应用前景将“使传感器领域发生变革”。 非致冷红外焦平面技术属于热电探测器类热成像技术。 其焦平面阵列由热探测器，如测辐射热计、热释电探测器、热电堆等，与硅多路传输器，如CCD、MOSf:EF、C协05读出电路等，通常用锢柱互连而成。 测辐射热计的工作原理是被热绝缘的金属薄膜(典型的是入膜)或半异体薄膜(典型的是氧化钒VOZ或非晶硅a一Si薄膜或多晶硅)在吸收红外辐射时会引起其电阻值的变化实现光电变换。此类探测器可全部采用Si集成电路工艺制作，与51信号处理电路之间可形成单片式结构，不需要低温制冷装置，不需要特殊材料，不需要斩波，制作工艺也成熟。以它为核心制成的红外热成像系统成像清晰度高、重量轻、功耗低、易便携，适于野外工作场所。 热释电探测器的工作原理是由具有良好热释电特性的铁电材料，如错酸铅(PZT)陶瓷、PbTIO，陶瓷、PbTIO:，薄膜和LITao，晶体制成的热探测器与51多路传输器互连而成。其中，LITaO，特性格外好，它不仅有大的热释电系数(p二2.3x1osC/cm)，还有小的介电常数(￡，=54)和高的居里温度(兀二618’’C)。以它为核心制成的红外热像系统灵敏度较高，且适合于红外成像。 本系统结合红外测温技术和非致冷焦平面热成像技术原理，开发并完成了一套非致冷红外焦平面热成像测温系统。 系统建立了非致冷红外焦平面热成像系统测温计算的数学模型;对计算中可能产生的各种误差进行了分析和计算;对系统成像的非均匀性进行了分析和校正;提出了精确测量发射率的新算法;结合热成像的原理对红外热图像的特征进行了分析，对红外热像进行了新型直方图均衡和伪彩色增强等处理。 在降低了成本的同时，保证了精度。 基于辐射源的方法较为常用，其中包括两点校正法，多点校正法，非线性拟合校正法，和低次插值校正法等，基于他们各自的特点，此论文中选用了精度相对比较高的一种：非线性拟合校正法。这种校正方法考虑了光敏单元的非线性响应，使得其校正效果比传统的两点校正算法具有更大的动态范围和更高的精度，同时，每个光敏单元的校正只需要3次乘法和2次
红外热像仪和视频报警系统在安防领域 的应用 一、系统概述随着技术进步，视频监控系统已经在国家公共安全防范的各个领域中开始了广泛使用，这使得人民的安全环境在很大程度上得到了提高。现在的视频监控系统主要采用的是可见光摄像机和人工监视、录像相结合的方式进行日常的安全防护。但由于可见光摄像机在恶劣天气或照度较低的条件下，很难滤除干扰得到有用的视频图像，因此使得整个安全防范系统在夜间或恶劣天气条件下的防范能力大打折扣。而且现在的视频监控系统必须由安保 一、系统概述 随着技术进步，视频监控系统已经在国家公共安全防范的各个领域中开始了广泛使用，这使得人民的安全环境在很大程度上得到了提高。现在的视频监控系统主要采用的是可见光摄像机和人工监视、录像相结合的方式进行日常的安全防护。但由于可见光摄像机在恶劣天气或照度较低的条件下，很难滤除干扰得到有用的视频图像，因此使得整个安全防范系统在夜间或恶劣天气条件下的防范能力大打折扣。而且现在的视频监控系统必须由安保人员对视频画面进行24小时不间断的监视、人为对视频图像进行分析报警，否则系统就起不到实时报警的功能只能起到事发后取证的作用。因此整体来说，现在的视频监控系统还处于在半天时、半天候和半自动状态。因此如何提高在“夜黑风高”的案件高发时间段的自动报警防范能力，就成为了国家公共安全防范领域内急需解决的重要问题之一。 红外热像仪及视频报警系统，是基于非制冷红外热像仪或可见光摄像机等硬件系统，采用红外/可见光复合成像、视频图像处理及自动行为分析报警等相关软件与之结合，将现有视频监控系统的良好天气下的人工监视、事后取证功能，提升为全天候条件下的免人为看护、电脑自动实时报警功能。系统可在夜间或者恶劣天气条件下（如大雨、大雾等）工作，不仅能节省大量的人力，同时可实现全天时全天候实时报警。不仅弥补了现有视频监控系统的不足，而且提升了安防系统的自动识别、自动报警等相关自动化程度，具有非常重要的社会作用，具有广阔的市场。 1、非制冷红外热像仪硬件系统
红外热成像约翰逊准则 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
红外热像仪探测距离_约翰逊准则 德图仪器小编在前面已经给大家做了近百篇红外热像仪技术文章，相信大家也对红外热像仪知识有所了解，今天，再给大家介绍下红外热像仪探测距离及约翰逊准则，希望能加深大家对红外热像仪的认知。 红外热像仪探测距离： 在自然界中一切温度高于绝对零度摄氏度)的物体都不断地辐射着红外线，这种现象称为热辐射。红外线是一种人眼不可见的光波，无论白天黑夜，物体都会辐射红外线。红外热像仪就是把这些人眼不可见的热辐射转变为人眼可见的热像图。由于红外热像仪只是被动地接收目标的热辐射，因此具有隐蔽性好等特点。 被动式红外热像仪一般工作在3—5μm和8—14μm这两个波段，相对于可见光和近红外而言，其波长比较长，穿透雨、雪、雾、烟尘等能力强，因此在国防、警用、安防等领域红外热像仪是一个非常有效的设备。 但用户购买热像仪常常会问一个问题：热像仪能看多远。这是一个特别重要的问题，但又是很难说清楚的问题。比如说，我们热像仪能看到146×106公里外的太阳，但不能说热像仪的探测距离能达到146×106公里。但这探测距离又是必须说清楚的一个问题，因为客户买热像仪是用来探测、监控目标的。 约翰逊准则： 探测距离是一个主观因素和客观因素综合作用的结果。主观因素跟观察者的视觉心理、经验等因素有关。要回答“热像仪能看多远”，必须先弄清楚“什么叫看清楚”，如探测一
个目标，甲认为看清楚了，但乙可能就认为没看清楚，因此必须有一个客观统一的评价标准。国外在这方面做了大量的工作，约翰逊根据实验把目标的探测问题与等效条纹探测联系起来。许多研究表明，有可能在不考虑目标本质和图像缺陷的情况下，用目标等效条纹的分辨力来确定红外热像仪成像系统对目标的识别能力，这就是约翰逊准则。目标的等效条纹是一组黑白间隔相等的条纹图案，其总高度为目标的临界尺寸，条纹长度为目标为垂直于临界尺寸方向的横跨目标的尺寸。等效条纹图案的分辨力为目标临界尺寸中所包含的可分辨的条纹数，也就是目标在探测器上成的像占的像素数。 目标探测可分为探测(发现)、识别和辨认三个等级。 探测 探测定义为：在视场内发现一个目标。这时目标所成的像在临界尺寸方向上必须占到个像素以上。 识别 识别定义为：可将目标分类，即可识别出目标是坦克、卡车或者人等。这是目标所成的像在临界尺寸方向上必须占到6个像素以上。 辨认 辨认的定义为：可区分开目标的型号及其它特征，如分辨出敌我。这是目标所成的像在临界尺寸方向上必须占到12个像素以上。
非制冷红外技术及应用 蓝海光学招募：镜头装配主管，镜头销售人员光学人生，你的精彩人生！一、红外热成像技术简介自然界所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体都会发出红外辐射，红外图像传感器则将探测到的红外辐射转变为人眼可见的图像信息。红外成像技术涵盖了红外光学、材料科学、电子学、机械工程技术、集成电路技术、图像处理算法等诸多技术，红外成像装置的核心为红外焦平面探测器。 二、非制冷红外技术概述2.1 非制冷红外技术原理非制冷红外探测器利用红外辐射的热效应，由红外吸收材料将红外辐射能转换成热能，引起敏感元件温度上升。敏感元件的某个物理参数随之发生变化，再通过所设计的某种转换机制转换为电信号或可见光信号，以实现对物体的探测。 非制冷红外焦平面探测器分类2.2 非制冷红外探测器的关 键技术 热释电型红外辐射使材料温度改变，引起材料的自发极化强度变化，在垂直于自发极化方向的两个晶面出现感应电荷。通过测量感应电荷量或电压的大小来探测辐射的强弱。热释电红外探测器与其他探测器不同，它只有在温度升降的过程中才有信号输出，所以利用热释电探测器时红外辐射必须经过调制。探测材料：硫酸三甘肽、钽酸锂、钽铌酸钾、钛（铁
电）酸铅、钛酸锶铅、钽钪酸铅、钛酸钡热电堆由逸出功不同的两种导体材料所组成的闭合回路，当两接触点处的温度不同时，由于温度梯度使得材料内部的载流子向温度低的一端移动，在温度低的一端形成电荷积累，回路中就会产生热电势。（塞贝克效应Seebeck）而这种结构称之为热电偶。一系列的热电偶串联称为热电堆。因而，可以通过测量热电堆两端的电压变化，探测红外辐射的强弱。二极管型利用半导体PN结具有良好的温度特性。与其他类型的非制冷红外探测器不同，这种红外探测器的温度探测单元为单晶或多晶PN结，与CMOS工艺完全兼容，易于单片集成，非常适合大批量生产。热敏电阻型（微测辐射热计）利用热敏电阻的阻值随温度变化来探测辐射的强弱。一般探测器采用悬臂梁结构，光敏元吸收红外热辐射，由读出电路测量热敏材料电阻变化而引起的电流变化，通过读出电路对电信号采集分析并读出。探测器一般采用真空封装以保证绝热性好。探测材料：氧化钒、非晶硅、钛、钇钡铜氧等氧化钒VOx的TCR 一般为2%~3%，特殊方法制备的单晶态VO2和V2O5可达4%。VOx具有电阻温度系数大，噪声小的特点，被广泛用作非制冷式红外焦平面传感器的热敏材料。全球的非制冷红外热像仪市场中，使用VOx非制冷红外探测器的占80%以上。氧化钒VOx的制备方法：溅射法、溶胶-凝胶法、脉冲激光沉积法、蒸发法。读出电路IC技术ROIC对微弱的红
诱发企业安全事故的因素有众多，其Array中电气安全事故是当今企业的一个带有普 遍性的安全隐患，对用电系统的检查是每 一个企业安全风险评估必不可少的一项内 容。通常我们使用红外热像技术进行检测， 能有效地对电气设备进行预防性维护及评 估。 一、什么是红外热像技术？ 红外辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域，因此人的肉眼无法看见。 德国天文学家Sir William Herschel，Herschel让太阳光穿过一个棱镜并在各种颜色处放置温度计，利用灵敏的水银温度计测量每种颜色的温度，结果发现了红外辐射。Herschel发现，当越过红色光线进入他称为“暗红热”区域时，温度便会升高。 红外热成像技术是被动接收物体发出的红外辐射，其原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度(-273℃)的物体，均会发出不同波长的电磁辐射，物体的温度越高，分子或原子的热运动越剧烈，则其中的红外辐射越强。黑颜色或表面颜色较深的物体，辐射系数大，辐射较强；亮颜色或表面颜色较浅的物体，辐射系数小，辐射较弱。红外辐射的波长在0.7μm~1mm之间，所以人眼看不到红外辐射。 通过探测物体发出的红外辐射，热成像仪产生一个实时的图像，从而提供一种景物的热 图像。并将不可见的辐射图像转变为人眼可见的、清晰的图像。热成像仪非常灵敏，能探测
到小于0.1℃的温差。 二、红外热像技术的特点： 非接触式测温 红外热像传感器无需与物体表面进行接触，即可远距离测温和成像。 热分布图像 通过将物体表面的温度值进行调色，红外热像技术可以直观地观察物体表面 热分布图像。 区域测温 红外热像测试的是物体表面整个面的温度值，可以同时测试上万个点甚至数十万个点的温度值。 三、什么是红外热像仪？ 通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。通过查看热图像，可以观察到被测目标的整体温度分布状况，研究目标的发热情况，从而进行下一步工作的判断。 人类一直都能够检测到红外辐射。人体皮肤内的神经末梢能够对低达±0.009°C (0.005°F) 的温差作出反应。例如，尽管人类可以凭借动物的热感知能力在黑暗中发现温血猎物，
红外热像仪原理、主要参数和应用 红外热像仪原理、主要参数和应用 1. 红外线发现与分布 1672年人们发现太阳光(白光)是由各种颜色的光复合而成的。当时，牛顿做出了单色光在性质上比白光跟简单的著名结论。我们用分光棱镜可把太阳光(白光)分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等单色光。1800年英国物理学家赫胥尔从热的观点来研究各色光时，发现了红外线。 红外线的发现标志着人类对自然的又一个飞跃。随着对红外线的的不断探索与研究，已形成红外技术这个专门学科领域。 红外线的波长在0.76--100μM之间,按波长的范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。 红外线辐射是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自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。 温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号，成像装置的输出的就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布，经电子系统处理后传至显示屏上，得到与物体表面热分布相应的热像图。运用这一方法，便能实现对目标进行远距离热状态图像成像和测温并进行分析判断。 2. 红外热像仪的原理 红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统(目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统)接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构(焦平面热像仪无此机构)对被测物体的红外热像仪进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换电信号，经放大处理、转换为标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。 这种热像图与物体表面的分布场相对应；实际上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图由于信号非常弱，与可见光相比缺少层次和立体感，因此，在实际动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热场，常采用一些辅助措施来增加仪器的实用功能，如图像亮度、对比度的控制，实际校正，伪色彩描绘等高线和直方进行运算、打印等。 简而言之，红外热像仪是通过非接触探测红外热量，并将其转换生成热图像和温度值，进而显示在显示器上，并可以对温度值进行计算的一种检测设备。红外热像仪能够将探测到的热量精确量化，能够对发热的故障区域进行准确识别和严格分析。 3. 红外热像仪的主要参数 (1) 工作波段：工作波段是指红外热像仪中所选择的红外探测器的响应波长区域，一般是3~5μm或8~12μm。 (2) 探测器类型：探测器类型是指使用的一种红外器件。如采用单元或多元(元数8、10、16、23、48、55、60、120、180、等)，采用硫化铝(PBS)、硒化铅(PnSe)、碲化铟(InSb)、碲镉汞(PbCdTe)、碲锡(PbSnTe)、锗掺杂(Ge：X)和硅掺杂(SI：X)等。 (3) 扫描制式：一般为我国标准电视制式，PAL制式。
红外热像图范例
带电电力设备红外检测范例及故障案例 1 红外热像图拍摄范例 ℃ 47.4℃ -20 20 40 ℃ 50.5℃ 20 40图1-1 变压器一次套管理图1-2 变压器二次套管 图1-3 变压器一次避雷器图1-4 变压器二次避雷器 ℃ 17.6℃ -20 -10 10 图1-5 220kV避雷器、电压感器拍摄在 同一张热像图上，便于分析
图1-6 220kV避雷器、电压感器拍摄 在同一张热像图上，互不遮 挡，便于分析 ℃ 35.0℃ -20 20 图1-7 220kV 2 1 1结线母线避雷器、电压互感器图1-8 220kV出线耦合电容器、CVT 图1-9 220kV倒置式电流互感器 图1-10 220kV正立式电流互感器
图1-11 220kV SF 6开关 图1-12 220kVSF 6开关 ℃ 26.0℃ 10 15 20 25 AR01: 32.8℃ 图1-13 66kV 间隔内开关、电流互感器拍摄 在 同一张热像图上，便于分析 图1-14 66kV 间隔内开关、电流互感器拍摄 在 同一张热像图上，便于分析 图1-15 干式电流互感器的红外热像图主要 分析部位是下部箱体内绕组 ℃ 5.0℃ -10-5 5 图1-16 66kV 母线避雷器、电容式电压互感 器 拍摄在同一张热像图上，便于分析
℃ 6.7℃ 3 4 5 6 LI01 LI02 LI03 图1-17 66kV母线倒挂式避雷器 图1-19 66kV电容器组 图1-21 66kV电容器组中干式电抗器组 图1-18 变电站220kV绝缘子串 ℃ 13.8℃ 图1-20 变电站隔离开关 7.0℃ 23.0℃ 图1-22 220kV HGIS开关气室 图1-23 220kV HGIS母线气室
非制冷红外热像仪完整 版 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
红外成像阵列与系统 —非制冷红外热像仪简述 2013年11月8日 非制冷红外热像仪简述 摘要：非制冷红外热像仪是目前主流的夜视观察仪器之一,因其较高的可靠性在军事领域的低端应用、民用等方面有广阔的前景。它通过被测物体向外界发出的辐射能量来得到物体对应的温度。本文主要就非制冷红外热像仪的测温原理、发展状况、系统设计及其性能参数做简单的分析及介绍。比较了两种不同情况下的测温公式的优劣并且做出了相关推导，简单介绍了基于FPGA的非制冷红外热像仪的电路系统和通用型非制冷红外热像仪的性能参数及其一般测定方法。对以后的红外热成像系统的学习起到了一定帮助。 关键字：非制冷红外热像仪；测温原理；发展状况；系统设计；性能参数 The brief description of uncooled infrared thermal imager Yu Chun-kai, Wang Hui-ting, Qi Xiao-yun, Xu Jian Abstract: Currently, uncooled infrared thermal imager is one kind of mainstream devices on night vision. Because of its high reliability, uncooled infrared thermal imager has a broad prospect of application in military and civil field. It gains temperature of the detected object by the infrared radiation the object emits. This paper simply analyses and introduces temperature measuring principle, development status, system design and performance parameter on uncooled infrared thermal imager. We compared two different temperature measuring formulae in their respective situations and did the relevant derivation. We also introduced the circuit system which based on FPGA in uncooled infrared thermal imager and the performance parameter of general uncooled infrared thermal imager. This paper provides us much promotion about the future study of infrared thermal imaging system.
红外热成像仪基本原理与发展前景概论 光电1201 王知权 120150111 前言 红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统（目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统）接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构（焦平面热像仪无此机构）对被测物体的红外热像进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。 原理 红外线是一种电磁波，具有与无线电波和可见光一样的本质。红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃。利用某种特殊的电子装置将物体表面的温度分布转换成人眼可见的图像，并以不同颜色显示物体表面温度分布的技术称之为红外热成像技术，这种电子装置称为红外热像仪。 这种热像图与物体表面的热分布场相对应；实质上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图由于信号非常弱，与可见光图像相比，缺少层次和立体感，因此，在实际动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热分布场，常采用一些辅助措施来增加仪器的实用功能，如图像亮度、对比度的控制，实标校正，伪色彩描绘等高线和直方进行数学运算、打印等。 红外成像系统简介 红外技术是一门研究红外辐射的产生、传播、转化、测量及其应用的技术科学。任何物体的红外辐射包括介于可见光与微波之间的电磁波段。通常人们又把红外辐射称为红外光、红外线。实际上其波段是指其波长约在0.75μm到1000μm 的电磁波。通常人们将其划分为近、中、远红外三部分。近红外指波长为 0.75-3.0μm；中红外指波长为3.0-20μm；远红外则指波长为20-1000μm。由于大气对红外辐射的吸收，只留下三个重要的“窗口”区，即1-3μm、3-5μm 和8-13μm可让红外辐射通过。 红外探测器是红外技术的核心，它是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应来探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互最用所呈现出的电学效应。红外探测器主要分为光子探测器和热敏感探测器两大类型。其中，光子探测器按原理啊可分为光电导探测器、光伏探测器、光电磁探测器和量子阱探测器。 光子探测器的材料有PbS,PbSe,InSb,HgCdTe(MCT),GaAs/InGaAs等，其中HgCdTe和InSb斗需要在低温下才能工作。光子探测器按其工作温度又可分为制
带电电力设备红外检测范例及故障案例 1 红外热像图拍摄范例 ℃ 47.4℃ -200 20 40 ℃ 50.5℃ 20 40 图1-1 变压器一次套管理 图1-2 变压器二次套管 图1-3 变压器一次避雷器 图1-4 变压器二次避雷器 ℃ 17.6℃ -20 -10 10 图1-5 220kV 避雷器、电压感器拍摄在同一 张热像图上，便于分析 图1-6 220kV 避雷器、电压感器拍摄在同一 张热像图上，互不遮挡，便于分析
℃ 35.0℃ -200 20 图1-7 220kV 2 11结线母线避雷器、电压互感器 图1-8 220kV 出线耦合电容器、CVT 图1-9 220kV 倒置式电流互感器 图1-10 220kV 正立式电流互感器 图1-11 220kV SF 6开关 图1-12 220kVSF 6开关 ℃ 26.0℃ 10 15 20 25 AR01: 32.8℃ 图1-13 66kV 间隔内开关、电流互感器拍摄在 同一张热像图上，便于分析 图1-14 66kV 间隔内开关、电流互感器拍摄在 同一张热像图上，便于分析
图1-15 干式电流互感器的红外热像图主要 分析部位是下部箱体内绕组 ℃ 5.0℃ -10 -5 5 图1-16 66kV 母线避雷器、电容式电压互感器 拍摄在同一张热像图上，便于分析 ℃ 6.7℃ 3 4 5 6 LI01 LI02 LI03 图1-17 66kV 母线倒挂式避雷器 图1-19 66kV 电容器组 图1-21 66kV 电容器组中干式电抗器组 图1-18 变电站220kV 绝缘子串 ℃ 13.8℃ 图1-20 变电站隔离开关 7.0℃ 23.0℃ 图1-22 220kV HGIS 开关气室
红外热成像智能视觉监控系统 “红外热成像智能视觉监控系统”是我司采用国内国际先进厂商监控设备并进行二次开发的“智能监控管理系统”。包括“红外热成像防火图像监控系统”、“嵌入式智能视觉分析安保系统”及“防感应雷系统”三部分。 该系统具有热成像防火检测、防盗入侵检测、非法停车检测、遗弃物检测、物品搬移检测、自动PTZ跟踪、徘徊检测等功能模块，可以很好为场区周界防范提供各种监控管理需求。而且产品具有自学习自适应能力，即使是在各种极端恶劣的环境和照明条件下也可以保持极高的性能——在保持%超高检测率的同时，只有极低的误报率（少于1个/天）。 防火检测： 通过红外热成像防火图像监控系统，工作人员在监控中心可对监控点周边半径1公里至5公里或更大的区域（设置动态轮循状态）进行24小时实时动态系统监控，能在第一时间侦察到地表火情或烟雾，并及时触发联动报警。帮助尽早发现灾情或隐患，及时处理可能突发的火灾及其他异常事件，并且为灾情发生时现场指挥提供依据。 防盗检测： 基于嵌入式智能视觉分析技术的监控跟踪系统，具有入侵检测和自动PTZ跟踪功能模块。支持无人值守、自动检测、报警触发录像、短信自动外发报警等功能。 车辆监控： 支持车容车貌监控、场区路线、远程实时WEB监控、监控录像、视频
存储、回放查询等功能。满足中心或其他相关单位对车辆运输的监控管理。防雷系统： 考虑到野外环境下系统运行的稳定性，防止外界强电压、大电流浪涌串入系统，损坏系统的设备，造成系统不能正常运行，我们将从视频信号、RS485控制信号、网络信号、电源四个方面做好防雷保护措施，以保证系统较好的抗干扰性。 系统拓扑图： 技术说明详解： ◆前端热成像仪技术详述 1）红外成像原理 自然界中一切温度高于绝对零度（－273．16摄氏度）的物体都不断地辐射着红外线，这种现象称为热辐射。红外线是一种人眼不可见的光波，无论白天黑夜，物体都会辐射红外线，但红外线不论强弱，人们都看不到。红外热像仪就是利用红外探测器、光学成像物镜接收被测目标的红外辐射信号（一切物体，只要其温度高于绝对零度，就会有红外辐射），经过红外光学系统红外探测器的光敏源上利用电子扫描电路对被测物的红外热像进行扫描转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热图像。利用这种原理制成的仪器为红外热成像仪。下图为一个典型的红外热成像系统工作原理图： 红外热成像系统，产生的图像是热图像，这种热像图与物体表面的热分布场相对应，实质上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图，由于信
红外热像仪的学习总结 制冷及低温工程 经历了几周对本课程的学习，发现自学到了很多东西，现将本课程最基本的知识整理如下： 1. 红外线的发现与分布 1672年人们发现太阳光(白光)是由各种颜色的光复合而成，同时，牛顿作出了单色光在性质上比白色光更简单的著名结论。使用分光棱镜就把太阳光(白光)分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各色单色光。1800年，英国物理学家F. W. 赫胥尔从热的观点来研究各种色光时发现了红外线。他在研究各种色光的热量时，有意地把暗室的唯一的窗户用暗板堵住，并在板上开了一个矩型孔，孔内装了一个分光棱镜。当太阳光通过棱镜时，便被分解为彩色光带，并用温度计去测量光带中不同颜色所含的热量。为了与环境温度进行比较，赫胥尔用在彩色光带附近放几支作为比较用的温度计来测定周围环境温度。试验中，他偶然发现一个奇怪的现象：放在光带红光外的一支温度计，比室内其它温度的批示数值高。经过反复试验表明这个所谓热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。于是他宣布太阳发出的辐射中除可见光线外，还有一种人眼看不见的热线，这种看不见热线位于红色外侧，叫做红外线。红外线是一种电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质，红外线的发展是人类对自然认识的一次飞跃，对研究、利用和发展红外技术领域开辟了一条全新的广阔道路。 红外线的波长在0.76--100μm之间，按波长的范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。 红外线辐射是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自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号，成像装置的输出的就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布，经电子系统处理后传至显示屏上，得到与物体表面热分布相应的热像图。运用这一方法，便能实现对目标进行远距离热状态图像成像和测温并进行分析判断。热像仪为非接触式测量，这是它的优点。如果为接触式测量，一个大的缺点就是破坏了原来的温度场。 2. 红外热像仪的原理 红外热像仪由红外探测器、光学成像物镜和处理电路组成。早期的热像仪由于焦平面技术的限制，一般是线阵或×4、×6阵列的，需要光机扫描系统，目前基本为凝视型焦平面所代替，省略了光机扫描系统。利用物镜将目标的红外辐射能量分布图形成像到红外焦平面上，由焦平面将红外能量转换为电信号，经放大处理、转换为标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。 这种热像图与物体表面的分布场相对应实；际上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图由于信号非常弱，与可见光相比缺少层次和立体感，因此，在实际动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热场，常采用一些辅助措施来增加仪器的实用功能，如图像亮度、对比度的控制，实际校正，伪色彩，描绘等高
今年测体温是一件很重要的事情，为了简化人们的工作，热成像测温系统应运而生。不仅可以实现24小时不间断检测，还能在人的体温超过37.3时提醒工作人员，下面就来给大家详细介绍一下。 红外测温系统可实现24小时不间断监测，最多可同时动态捕捉20人进行测温，提高了体温检测的效率；红外测温系统监测范围广、准确率高、灵敏度高，实时显示过往人员体温，检测到体温超过37.3℃的人员及时报警，待二轮确认后采取后续措施；该系统可存储15天内的体温检测数据，实现了测温与人员可追溯。 热成像体温筛查解决方案结合生物识别技术、热成像测温技术、视频智能分析等技术手段，利用红外非接触式体温检测，实现快速体温筛查，助力疫情监控及响应机制的可靠执行。通过将黑体设置在热成像视野范围内，利用黑体的特性开展测温标定，进行测量温度实时校正，将视频画面和个人体温对应显示，大幅度提高人体测温的测温精度，测温误差到±0.3℃。一切物体只要其温度高于绝
对零度（-273 ℃)都能辐射电磁波。热成像技术主要采集热红外波段（8μm -14μm ）的光，来探测物体发出的热辐射。 热成像体温筛查是指通过热像仪（非接触式）初步对人体表面温度进行检测，找出温度异常的个体，发现温度异常的目标之后，再进行专业的体温测量的方案。在学校、医院、机场、车站、海关、工厂、社区等各类出入口及人流量集中的公共场所，可以实现对人员出入进行快速体温筛查。 热成像人体测温的方案具有如下优势： 1、免接触：利用红外非接触式体温检测，降低交叉感染风险、节省成本投入。 2、测温准：在30℃~45℃测量范围内，检测精度可达±0.3℃（加黑体） 3、效率高：可在较远距离、大面积实现快速多人同时体温检测筛查、实现自动预警机制，做到早发现、早隔离、早治疗，有效控制传染源。 4、适应强：可适用于“临时改建、扩建及新建”的医院出入口、门诊通道、临时通道等多种场景，能够快速搭建，立即投入使用，高效便捷。 5、可追溯：结合视频智能分析平台，方案支持历史数据回溯、数据分析等功能，为追溯疑似患者、亲密接触人员提供了视频数据支持，让未确诊的密切接触者及时隔离，为减少病毒传播扩散、遏制疫情蔓延提供了有力保障。 成都慧翼科技是一家专业销售监控系统、热成像系统、智慧课堂系统等产品的公司，有需要的朋友可以了解一下。
一、红外热成像技术的定义 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”。 二、红外热成像技术的基础知识-红外热像图和可见光图比较 红外热图像可见光图像 三、红外热成像测量的优势 1.非接触遥感检测，红外热像仪不同于红外测温仪，不用接触被测物，可以安全直观的找到发热点。 2.一张二维画面可以体现被测范围所有点的温度情况，具有直观性。还可以比较处于同一区域的物体的温度，查看两点间的温差等。 3.实时快速扫描静止或者移动目标，可以实时传输到电脑进行分析监控。 四、红外线的发现
1800年英国的天文学家Mr.WilliamHerschel用分光棱镜将太阳光分解成从红色到紫色的单色光，依次测量不同颜色光的热效应。他发现，当水银温度计移到红色光边界以外，人眼看不见任何光线的黑暗区的时候，温度反而比红光区更高。反复试验证明，在红光外侧，确实存在一种人眼看不见的“热线”，后来称为“红外线”，也就是“红外辐射”。 红外线普遍存于自然界中，任何温度高于绝对零度(-273.16℃ )的物体都会发出红外线，比如冰块。 五、电磁波谱 我们通常把波长大于红色光线波长0.75μm，小于1000μm的这一段电磁波称作“红外线”，也常称作“红外辐射”。红外线按照波长不同可以分为：近红外0.75 –3μm;中红外3 –6 μm;远红外6 –15μm;极远红外15 –1000 μm。
六、红外辐射的大气穿透 红外线在大气中穿透比较好的波段，通常称为“大气窗口”。红外热成像检测技术，就是利用了所谓的“大气窗口”。短波窗口在1--5μm之间，而长波窗口则是在8--14μm之间。 一般红外线热像仪使用的波段为:短波(3μm -- 5μm); 长波( 8μm --14μm) 。 七、红外热像仪的工作原理 红外热像仪可将不可见的红外辐射转换成可见的图像。物体的红外辐射经过镜头聚焦到探测器上，探测器将产生电信号，电信号经过放大并数字化到热像仪的电子处理部分，再转换成我们能在显示器上看到的红外图像。
红外热成像系统在航空领域的应用有哪些 如今，红外热成像系统可用于武器、弹药、导弹和飞行器的研发中。红外热成像系统所提供的信息便于研究人员使用热光谱描绘目标物体，从而用于目标识别，防御措施部署和多光谱伪装研究。红外热成像系统在航空领域的应用有哪些? 1.跟踪 喷气式飞机热像仪系统通过提高低光照或雾霾条件下的可视度，弥补了视频追踪系统的不足，使跟踪系统能够发现目标，并持续更新目标的方位、范围和高度。 2.红外特性 直升飞机的热特性红外特性指的是目标的波长作用反应出来的表观红外亮度，它会在各种不同的距离和大气环境中让传感器获得物体的外观。红外特性对于车辆、传感器和伪装系统的设计是非常有价值的工具。 3.技术监视和对抗措施
屋顶的秘密监控设备红外成像技术可用于识别秘密监控设备的热特性。即便是隐藏在目标内部的设备也能在其释放红外能量的一瞬间被检测出来。 4.激光指示 短波红外线激光标识激光指示器会发射出一束激光能量，用于标记特定的地点或目标，通常用于精确制导武器。近红外(NIR)热像仪能够检测到这些正常情况下无法看见的激光束，用于标识研究和目标确认。 5.无损检测技术 现代无损检测技术可以简单地分为两类：表面无损检测与近表面无损检测。表面无损检测技术是一项用于检测产品表面缺陷的技术，如荧光渗透检测，它能有效定位存在于表面中的裂纹或其它类型的缺陷。 近表面无损检测技术则用于检测表面之下的缺陷。包括超声检测和射线检测等方法。 ①荧光渗透检测是一项应用于航空航天领域的常规表面无损检测技术。FPI 通常做法是首先在工件表面涂上一层紫外光照射发光的涂料，接着对表面进行清洗，这样表面上任何多余的荧光剂都会被去除，而渗进表面缺陷里的则会被保存
《现场改善-低成本管理方法》 ——读书报告 《现场改善-低成本管理方法》这本书是由毕业于日本东京大学的今井正明所著，其现任剑桥企业管理顾问公司董事长，为日本改善顾问协会董事长。这本书在总结了今井正明先生任改善顾问十年来经验的基础之上，采用常识性低、低成本的方法来阐述了现场管理。 在书中，作者今井正明认为：提升质量的改善焦点是在企业运营的业绩中，最具关键性的地方是现场，也就是实际发生行动的场所。所有企业都得从事三项赚取利润的主要活动：开发、生产和销售。如果缺少这些活动，公司便无法生存并获长远发展，而现场正是这三项活动发生的场所。“现场改善”与欧美管理方式的最大不同处，在于不需要复杂的技术、烦琐的程度和昂贵的设备，只要透过全面质量管理、及时生产方式、可视管理等，便能轻易解决组织积弊，获得高水平的质量和巨额利润。 本书大致分为以下几个方面进行论述： 首先作者在第一章先是提出了“改善”一词，针对其基本概念、主要观念进行了阐述；其次，提出了“现场之屋”-用来表示在现场达成QCD活动的鸟瞰图，对于如何管理现场的质量、成本和交期，党顾客要求更好的QCD时，管理阶层必须强调质量第一的正确优先顺序，以达成此三项目标；提出要抗拒削减质量以降低成本的诱惑，且不要为了交期而牺牲了质量的核心思想，以及标准化、厂房环境维持的5S、消除Muda等一系列概念；再次，对于现场改善的其他问题，譬如可视化管理、现场督促人员的角色、JIT生产方式等也通过一定的案例
（第十章：丰田亚斯特拉；第十二章：线模公司）进行了相关分析；然后，在第十三章提出了走入现场，通过两天期的改善，通过设定目标、现场会议、讨论方案、改善现场、说明改变、问题修正直至最后的结案大会，为了不干扰生产活动，通常会利用下班时间来从事生产线布臵的改善工作，以检查表为改善工具，改善顾问会的现场改善服务。 另一方面来看，改善的观念可概括为改善与管理、过程与结果、遵循PDCA 循环/SDCA循环、把质量放在第一位、用数据说话、下一流程是顾客等，通常管理具有两项主要的功能：即维持和改进，而改进则又包含了改善和创新；在过程中强调最高管理部门的承诺和参与，这也是最关键的一步，管理部门的承诺和参与必须适时的、持续的表现出来，以确保在“改善”的过程中获得成功！在质量管理中，大多数企业的管理人员经常会因屈服交期和降低成本的压力，而对质量妥协让步，因此，便陡然冒着牺牲质量和危及企业生命的风险违背职业道德。在这里，作者提出质量是企业的生命，企业若想在竞争中生命不息，那么必须使全体员工增强质量意识，加强生产现场管理，进行质量攻关，才能够促进企业的更大发展！ 总的来说，本书的两个核心价值理念可概括为：其一，关注过程。即改善是持续地改进，它不是急功近利的粗放经营，也不是一触即发的高风险创新；现场是随地随处，不是心血来潮的冲动。现在，西方企业大量地采用日本的这种现场改善，说明了其对重过程的价值理念的认同；其二：以人为本。即改善需要企业中的每一个人都投人进去，发现、讨论、解决问题，相互学习，成为一个学习型的组织。 回顾我们日常工作当中遇到的问题，我们知道，在现场实施改善时，公司内
〈综述与评论〉 俄罗斯非制冷微测辐射热计红外热成像系统的发展状况 吴 铮，陆剑鸣，白丕绩，田 萦 （昆明物理研究所，云南昆明 650223） 摘要：简单介绍了俄罗斯在非制冷微测辐射热计红外热成像系统领域的基本状况，“旋风”中央科学技术研究所完全能代表俄罗斯在该领域的发展水平，详细介绍了该研究所开发的多款非制冷微测辐射热计红外热成像系统，最后分析了俄罗斯在非制冷微测辐射热计红外热成像系统领域的发展特点。 关键词：俄罗斯；“旋风”中央科学技术研究所；微测辐射热计；非制冷红外热成像系统 中图分类号：TN216 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2011)08-0443-07 Development Status of Uncooled Thermal Imaging System Based on Microbolometers in Russia WU Zheng，LU Jian-ming，BAI Pi-ji，TIAN Ying (Kunming Institute of Physics, Kunming 650223, China) Abstract：Basic status of uncooled thermal imaging system based on microbolometers in Russia is introduced simply. The Cyclone Central Institute of Science and technology represents the Russia’s developmental level in the field. A variety of uncooled infrared thermal imaging systems based on microbolometers developed by the institute are introduced. At last, the features of Russia developments in the field are analyzed. Key words：Russia，cyclone Central Institute of Science and technology，microbolometer，uncooled infrared thermal imaging system 引言 与制冷型红外热成像系统相比，非制冷红外热成像系统的主要优点是：无需制冷，功耗小，系统更轻便，造价更低廉等。非制冷红外热成像系统在军事和民用领域广为使用，具有极为广阔的市场前景。目前世界各国除了大力发展制冷式红外热成像系统外，也在不遗余力地发展非制冷红外热成像系统。 非制冷红外热成像系统一般采用微测辐射热计红外焦平面探测器和热释电红外焦平面探测器两种类型，它们各有优缺点，从目前世界上非制冷红外热成像系统的发展和装备状况来看，两者的装备量都很大，各自的应用前景都很广阔[1,2]。 与采用热释电红外焦平面探测器的非制冷红外热成像系统相比较，微测辐射热计红外热成像系统的优势在于不需要机械调制器就能工作（而热释电红外焦平面探测器则需要调制器），从而使整个系统功耗较低；此外，在突破了与硅平面工艺的兼容性后，微测辐射热计焦平面探测器具有极高的性价比；同时，微测辐射热计在8～12μm波段里具有较高的灵敏度，这对开发多通道系统来说具有极大的潜力。 采用大规模探测阵列的非制冷凝视型微测辐射热计红外热成像系统于上个世纪90年代开始研制开发，目前已经达到了工业量产化水平阶段。目前微测辐射热计红外焦平面探测器一般采用氧化钒（VO x）或多晶硅、非晶硅两种材料[3]。 作为世界军事强国之一的俄罗斯，除了大力发展各种制冷式红外热成像系统外，也在不断发展包括微测辐射热计焦平面在内的非制冷红外热成像系统，并取得了显著成效。 1 俄罗斯非制冷微测辐射热计红外热成像系 统的基本状况 按照前苏联的专业分工，在俄罗斯的非制冷红外