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红外热成像技术及安防领域的应用

在低照度的环境监控中,红外热成像不失为一种有效的监控手段,本文就以红外热成像技术、红外热成像与其它低照度环境监控技术比对试做分析
资讯频道文章B
低照度环境产品优劣概述
       中国安防视频行业的发展由最初的可见光低像素逐步发展到现在的高清和网络,而现今,夜视的需求也越来越大,特别在重要的一些场合,比如军事、边海防、重点库房、监狱等领域,普通的可见光监控已经无法满足夜间的低照度监控。于是就出现了红外摄像机、激光摄像机,以及红外热成像仪等夜间的监控产品。
       目前国内占有率最高的还是LED红外摄像机,也就是主动式红外摄像机。它通过LED发出辅助光线,对目标物体进行照射,通过反射的红外光成像。这类产品的优势就是价格便宜,但缺点也明显,夜间观察距离太短。性能好点的,也只能观察到100米以内,而距离稍微远点的目标,就无能为力了。这类产品另一缺点就是不隐蔽,容易在发光的时候暴露自己。并且,它在夜间只能成黑白图像。
       而市场上已有的微光夜视技术需要一定的月光、星光和环境光才能看到物体,如果没有光就什么也看不到。利用红外灯辅助照明虽然也能看到目标,但都不能克服红外光暴,不能隐蔽观察,容易自我暴露目标,图像受光波干扰,达不到预期的可视效果和清晰度。
       市场上白光灯夜视摄像机,是与红外摄像机相对应的产品。白光灯摄像机在晚上也能呈现出彩色图像,不同于红外摄像机只能拍出黑白图像。白光灯夜视摄像机有调光技术,灯光的强弱是由周界环境来决定,周界环境越暗,灯光越强。这种白光灯摄像机比较适合于人迹较少的偏远工厂,需要非常强的灯光作为辅助,所以实用性不强。
       激光摄像机是在模拟摄像机上配上激光灯源,激光灯采用光斑均匀强化技术、光斑自动聚焦技术,具有光度强,画面均匀照射、耗电少、使用寿命长等优点。而它的缺点也比较明显。由于采用激光光源和可变焦镜头,激光监控摄像机昂贵的价格是阻碍其普及的一个最重要的因素。其次,由于激光摄像机监控距离大,因此视角比较小,大范围监控有时无法找到要观察的目标。第三点由于激光灯本身亮度太强,所以近距离照射时效果会比较差,这是行业内普遍存在的问题。虽然渐渐有一些近距离产品上市,不过效果并不理想,核心技术不到位是主要的原因。这也在很大程度上阻碍了它的市场普及。

红外热成像技术优势
       而红外热像仪是被动红外成像,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,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,经过红外光学系统红外探测器的光敏源,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,转换成标准的视频信号,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像仪。它通过探测微小的温度差别,产生的图像是热图像。
       可见,红外热像仪在完全无光、距离较远时都可对物体成像,它不仅可在完全无光的情况下观测,而且可以在黑夜或浓厚的烟幕、云雾中探测到目标,包括已伪装的目标和高速运动目标,同时还要求在远距离识别目标,因而红外热像仪属现今最高档的夜视仪。被观察物体一般都比周围环境温度高,因此也就成了热像仪最好的观察对象。在夜间以及恶劣气候条件下,采用红外热成像监控设备可以对各种目标,如人员、车辆等进行监视。夜晚可见光器材已经不能正常工作,观测距离大幅缩短,如果采用人工照明的手段,则容易暴露目标。若采用微光夜视设备,它同样也工作在可见光波段,依然需要外界光照明,在城市中工作尚可,但在野外工作时,则观测距离大幅缩短。而红外热像仪是被动接受目标自身的红外热辐射,与气候条件无关,无论白天黑夜均可以正常工作,同时隐蔽性好。
       尤其在雨、雾等恶劣的气候条件下,由于可见光的波长短,克服障碍的能力差,因而观测效果差,甚至不能工作,但红外线的波长较长,克服雨、雪、雾的能力较高,因此仍可以在较远的距离上正常观测目标。因此在安防领域红外热像仪是一个非常有效的设备。
       红外热像仪的工作波段可达到中、远红外区域,但由于大气对波长为3~5微米和8~14微米以外的红外线有强烈的衰减作用,所以实际上热像仪主要工作在3~5微米和8~14微米两个红外波段。
       现阶段,在安防上应用的红外热像仪技术较成熟的厂家还不多,仅为数不多少数几个厂家。在安防方面的应用包括了防火监控、伪装及隐蔽目标的识别、夜间以及恶劣气候条件下的治安巡逻、重点部门、建筑、仓库的保安、防火监控、陆上和港口交通安全保障、机场监控、检验检疫人体温度监控等领域。
       在一些非常重要的单位,例如:机场安全监测、民航设施、重要的行政中心、银行金库、机要室、军事要地、监狱、文物、枪支弹药库、危险物品库等重要场所,为了防止被盗,必须采取监控措施。而这些场所,由于消防、防爆,防光对文物的腐蚀或者其它一些原因,不允许用灯光照明,就得考虑采用夜视器材,所以特别适合采用红外热像仪,可以24小时处于运行状态。

红外热像仪在安防领域的具体应用
       1、防火监控
       由于红外热像仪是反映物体表面温度而成像的设备,因此除了夜间可以作为现场监控使用外,还可以作为有效防火报警设备,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,并可准确判定火源地点和范围,做到早知道、早预防、早扑灭。
       2、伪装及隐蔽目标识别
       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。
       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。
       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。
       5、陆上和港口交通安全保障
       在我国,随着城市交通的扩大,公路、铁路和水路的延伸,交通安全成为极大的问题,尤其在夜间或多雾、多雨的恶劣环境下的安全行驶,便成为问题。如今装有红外热像仪的汽车或船舶,就可以避免在夜间或恶劣环境下的交通事故。
       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商务旅行的首选,飞机高效、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,确保所有乘客的安全对商业航空公司是非常重要的事情。当然不只是乘客,机场工作人员和价格昂贵的仪器设备都需要保护。红外热成像仪能在机场夜间监控起到非常大的作用,机场将变得更加安全。
       7.红外热像仪在检验检疫体温监控中的应用
       近年来,机场航空业务发展十分迅猛,每日出入境旅客达千余人,各国出入境机场、口岸的人员流动量大、繁忙拥挤、情况复杂,与之对应的出入境人员的检验检疫工作任务十分繁重。同时,近年来,随着SARS、禽流感等传染病疫情的流行和肆虐,传统的检验检疫工作面临越来越严峻的挑战。为确保新形势下出入境旅客的安全顺畅通关,需采用技术先进、自动化程度高的红外体温监测系统,以有效提高口岸出入境人员的传染病检测能力,树立检验检疫的良好社会形象。
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