1、接收到的被測物體的紅外輻射強度Ta大氣鏡頭輻射弱度差值_已知物體的紅外犒射強度又y紅外熱像測溫原理示意圖視頻監(jiān)控相關技術(1)CMOSffl像傳感器技術的成熟監(jiān)控攝像機的圖像傳感器正逐漸從傳統(tǒng)的CCWCMO皴變。這兩種傳感器各有長短，但一直以來，CMO轂感器的缺點漸漸減少。CMO圖像傳感器低成本、高集成度為其主要特點，圖像質量已不輸于CCD與基于CCD勺探頭相比，CMOS探頭的集成度更高，因為CMO滕感器集成了許多外圍處理功能，所需器件比CCD探頭少，且CMOS?頭的功耗要低得多。從整個系統(tǒng)來看，CMOS感器可將成本大大降低。(2)智能分析技術的發(fā)展IEEE在圖像的智能分析等方面有比較大的成果

2、，比如運動檢測、人臉識別、目標跟蹤等。運動檢測是指在指定區(qū)域能識別圖像的變化，檢測運動物體的存在并避免由光線變化帶來的干擾。由于背景圖像的動態(tài)變化，如天氣、光照、影子及混亂干擾等的影響，使得運動檢測成為一項相當困難的工作。早期的運動檢測是對編碼后產生的I幀進行比較分析，通過視頻幀的比較來檢測圖像變化。目前常用的方法有背景減除(BackgroundSubtraction)、時間差分(TemporalDifference)、光流(OpticalFlow)、運動向量檢測法等。(3)芯片技術為視頻監(jiān)視產品提供新方案IP攝像機通常集成了視頻捕獲、視頻編碼/處理和網絡接口功能。在視頻監(jiān)控市場，能夠支持這些

3、功能的各種視頻信號處理器芯片性能差異很大，但也是最能突顯優(yōu)勢的產品。從功能需求最少的低端產品到高性能的采用多核數字信號處理器(DSP)芯片的高端產品，針對不同的市場，對視頻信號處理器的要求差別很大。高性能的DSP芯片使視頻處理器性能得到極大提升。這些DS%催生智能攝像機的關鍵要素。正因為這些DSPIP視頻服務器才具備同時對多視頻流進行智能管理的能力。(4)視頻壓縮格式越來越先進以前的數字視頻監(jiān)控的圖像格式主要以MJPE%MPEG為主。隨著圖像壓縮技術的提高，出現了越來越先進的視頻壓縮格式，如MPEG-4H.264,國內正在大力發(fā)展具有自主產權的AVS編碼格式。視頻壓縮技術的發(fā)展為視頻監(jiān)控在圖像

4、傳輸、錄像存儲等方面帶來極大的好處。小知識：紅外線攝像機夜晚為什么會夜視？一般來說，任何動物和物體都能發(fā)出或反射紅外線，這種光線我們的眼睛是感受不到的，夜晚很“黑暗”，那只是人眼能感受到的可見光很少，但是紅外線并沒有因此而減弱，紅外線攝像機是能感覺到紅外線的，它能利用物體發(fā)出的紅外線成像，轉變成的圖像就能被我們看到了，所以它有“夜視”功能。另外，一些紅外線攝像機還能發(fā)出紅外光用來“照亮”被拍攝的物體。紅外線攝像機的射程有多遠？一般小于70米，小型的5-20米，如果要射比較遠的距離，要加紅外線探頭，射的越遠的，探頭越多，功率越大_紅外線攝像機能否分辨出物體的顏色？色彩是不同波長的電磁波組成的，光

5、是電磁波的一種，紅色光的波長要長些，藍色要短些，人的眼睛只能接受紅綠藍三種波長的光，這些顏色是大腦合成出來的，紅外線、紫外線人眼不能看見，也就沒有辦法轉換為對應的顏色。人發(fā)明了紅外線攝象機，但是要把紅外線轉成顏色可是個難辦的事，其實也是有的，熱成像儀就是將紅外線按能量大小不同變成紅、黃、藍等顏色，紅色高溫、藍色低溫，按普朗克的黑體輻射原理，不同大小的能量可以分別對應不同的中心波長，按人眼識別圖像顏色的原理，也可以這樣和可見光顏色來對應，但是這樣的圖像看起來非常不真實，反不如黑白圖象好辨別。黑白的紅外圖象，實際就是把紅外線作為光源，用來看黑暗中的物體紅外圖象。所以說紅外線攝像機可以看到顏色，但這

6、個顏色不是真實意義的顏色。常規(guī)商業(yè)上使用的紅外線攝像機基本不會將圖像按顏色轉換出來，而是轉為黑白圖象，這樣更容易分辯些。更準確說紅外線攝像機應該叫做紅外線增強攝像機，由于紅外線到可見光是連續(xù)譜，只要感光元件的頻譜足夠寬，就可以對包括紅外線在內的光敏感，這樣感光元件在相同可見光強下，增加了紅外頻段，相當于增加了感光元件的靈敏度，在弱視條件下，可以獲得更為清楚的圖像。不采用顏色表示的原因有2:1、由于新增的紅外線譜段沒有辦法用人所能感知顏色表示，通過黑白圖像表示反而更好。2、本來在弱光照條件下，再進行分光感應，則靈敏度要求更高，采用混合譜段按光強拍攝，變相提高了感光元件的靈敏度，則攝像機可以拍到更

7、暗的圖像。一、概述在電視監(jiān)控系統(tǒng)工程中，過去很少應用紅外燈，但由于現今社會犯罪比率不但增加，紅外線在夜間監(jiān)視所扮演的角色更加突出，不僅金庫、油庫、軍械庫、圖書文獻庫、文物部門、監(jiān)獄等重要部門采用，而且也在一般監(jiān)控系統(tǒng)中都被采用。甚至居民小區(qū)電視監(jiān)控工程也應用了紅外線攝像機。這說明人們對電視監(jiān)控系統(tǒng)工程的要求愈來愈規(guī)范、愈來愈高。對重要的場所越來越要求做到7X24小時連續(xù)監(jiān)控。實現夜視的方法，可以采用常規(guī)的可見光照明，但此法不僅不能隱蔽，反而更加暴露監(jiān)控目標。隱蔽的夜視監(jiān)控，目前都是采用紅外攝像技術。紅外攝像技術分為被動紅外攝像技術和主動紅外攝像技術。被動紅外攝像技術是利用任何物體在絕對零度（2

8、73c）以上都有紅外光發(fā)射的原理。由于人的身體和發(fā)熱物體發(fā)出的紅外光較強，其它非發(fā)熱物體發(fā)出的紅光很微弱，因此，利用特殊的紅外攝像機就可以實現夜間監(jiān)控。被動紅外攝像技術由于設備造價高，因此在夜視系統(tǒng)中被采用的還不是很多。主動紅外攝像技術是利用特制的"紅外燈”人為產生紅外輻射，產生人眼看不見而普通攝像機能捕捉到的紅外光，輻射"照明"景物和環(huán)境，利用普通低照度CCDI白攝像機或使用“白天彩色夜間自動變黑白"的攝像機或"紅外低照度彩色攝像機"去感受周圍環(huán)境反射回來的紅外光，從而實現夜視功能。、紅外線攝像機的原理特性光是一種電磁波，它的波長區(qū)

9、間從幾個納米（1nm=10-9m到1毫米（mrh左右。人眼可見的只是其中一部分，我們稱其為可見光，可見光的波長范圍為380nm-780nm可見光波長由長到短可分為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫光，波長比紫光短的稱為紫外光，波長比紅外光長的稱為紅外光。紅外燈按其紅外光輻射機理分為半導體固體發(fā)光（紅外發(fā)射二級管）紅外燈和熱輻射紅外燈兩種。一般市場上主要采用紅外發(fā)射二極管的紅外燈，其原理及特性我們介紹如下：由紅外發(fā)光二級管矩陣組成發(fā)光體。紅外發(fā)射二級管由紅外輻射效率高的材料（常用神化錢GaAS制成PN結，外加正向偏壓向PN站注入電流激發(fā)紅外光。光譜功率分布為中心波長830950nm半峰帶寬約40nm左右

10、,它是窄帶分布，為普通CCDI白攝像機可感受的范圍。其最大的優(yōu)點是可以完全無紅暴，（采用940950nm波長紅外管）或僅有微弱紅暴（紅暴為有可見紅光）和壽命長。紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率用輻照度以W/m2s示。一般來說，其紅外輻射功率與正向工作電流成正比，但在接近正向電流的最大額定值時，器件的溫度因電流的熱耗而上升，使光發(fā)射功率下降。紅外二極管電流過小，將影響其輻射功率的發(fā)揮，但工作電流過大將影響其壽命，甚至使紅外二極管燒毀。針對這一情況，FI-930C和FI-970C在設計時充分考慮了這個問題，采用高效率發(fā)光二極管，在攝像機里面內置散熱系統(tǒng)，使攝像機穩(wěn)定工作時間達到25000小時！、紅外線攝像

11、機的選擇和使用紅外燈的選擇最重要的問題是紅外燈與攝像機、鏡頭、防護罩、供電電源等成套性。目前市場上大多是攝像機和紅外線投射器分開的，這樣我們在設計方案時就必須對所有的器材統(tǒng)一考慮，是選擇黑白攝像機搭配紅外燈呢，還是用彩色轉黑白的攝像機？還有安裝方式和防水方面的考慮。一般來說，黑白攝像機采用的CCD專感器有很寬的感光光譜范圍，其感光光譜不但包括可見光區(qū)域，還延長到紅外區(qū)域，利用輔助紅外燈照明就可在CC%感器上清晰的成像，而普通彩色攝像機具感光光譜只在可見光區(qū)，因此不能適用于紅外燈泡照射攝像；日夜兩用型攝像機采用兩個CCD!行切換或者采用一個CCD專感器，利用數字電路的切換也可以實現紅外燈泡照射攝

12、像，但存在黑白照度偏高或對彩色有不利影響等缺點。除此之外，還有一體化的紅外線攝像機，就是將攝像機、鏡頭、防護罩、紅外燈等集中在一起，典型的產品如FI-930C和FI-970C,這兩種采用優(yōu)質的鋁型外殼，通過一次成型的生產工藝，使產品的防水級別達到IP55等級，可以在室內室外通用，由于采用一體化的設計，就自然降低了施工和調試的難度。隨著紅外夜視系統(tǒng)的迅速發(fā)展，紅外燈生產供應廠家也會增加，但紅外線產品并非像有的人想象的那樣容易，在技術、檢測儀器設備等方面條件也不同，希望用戶多多加比較，慎重選擇。用戶使用紅外燈首先要仔細閱讀使用說明書，特別是為保證人身設備安全的注意事項。檢查前面所講述的配套性方面是

13、否達到要求，應考慮到的影響因素是否考慮到，如未達到要求，可及時調整所用器材。圖文紅外熱像儀基礎理論、主要參數和應用紅外熱像儀基礎理論、主要參數和應用作者：未知文章來源：網絡點擊數：更新時間：2010-3-2311:20:211 .紅外線的發(fā)現與分布1672年人們發(fā)現太陽光（白光）是由各種顏色的光復合而成，同時，牛頓作出了單色光在性質上比白色光更簡單的著名結論。使用分光棱鏡就把太陽光（白光）分解為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等各色單色光。1800年，英國物理學家F.W.赫胥爾從熱的觀點來研究各種色光時發(fā)現了紅外線。他在研究各種色光的熱量時，有意地把暗室的唯一的窗戶用暗板堵住，并在板上開了一個矩型孔

14、，孔內裝了一個分光棱鏡。當太陽光通過棱鏡時，便被分解為彩色光帶，并用溫度計去測量光帶中不同顏色所含的熱量。為了與環(huán)境溫度進行比較，赫胥爾用在彩色光帶附近放幾支作為比較用的溫度計來測定周圍環(huán)境溫度。試驗中，他偶然發(fā)現一個奇怪的現象：放在光帶紅光外的一支溫度計，比室內其它溫度的批示數值高。經過反復試驗表明這個所謂熱量最多的高溫區(qū)，總是位于光帶最邊緣處紅光的外面。于是他宣布太陽發(fā)出的輻射中除可見光線外，還有一種人眼看不見的熱線，這種看不見"熱線位于紅色外側，叫做紅外線。紅外線是一種電磁波，具有與無線電波及可見光一樣的本質，紅外線的發(fā)展是人類對自然認識的一次飛躍，對研究、利用和發(fā)展紅外技術領

15、域開辟了一條全新的廣闊道路。紅外線的波長在0.76-100wM之間，按波長的范圍可分為近紅外、中紅外、遠紅外、極遠紅外四類，它在電磁波連續(xù)頻譜中的位置是處于無線電波與可見光之間的區(qū)域。它是基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都紅外線輻射是自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射,會產生自身的分子和原子無規(guī)則的運動，并不停地輻射出熱紅外能量，分子和原子的運動愈劇烈，輻射的能量愈大，反之，輻射的能量愈小。溫度在絕對零度以上的物體，都會因自身的分子運動而輻射出紅外線。通過紅外探測器將物體輻射的功率信號轉換成電信號，成像裝置的輸出的就可以完全一一對應地模擬掃描物體表面溫度的空間分布，經電子系統(tǒng)處理后傳至顯示屏上，得到

16、與物體表面熱分布相應的熱像圖。運用這一方法，便能實現對目標進行遠距離熱狀態(tài)圖像成像和測溫并進行分析判斷。2 .紅外熱像儀的原理紅外熱像儀是利用紅外探測器、光學成像物鏡和光機掃描系統(tǒng)(目前先進的焦平面技術則省去了光機掃描系統(tǒng))接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元上，在光學系統(tǒng)和紅外探測器之間，有一個光機掃描機構(焦平面熱像儀無此機構)對被測物體的紅外熱像儀進行掃描，并聚焦在單元或分光探測器上，由探測器將紅外輻射能轉換電信號，經放大處理、轉換為標準視頻信號通過電視屏或監(jiān)測器顯示紅外熱像圖。這種熱像圖與物體表面的分布場相對應；實際上是被測目標物體各部分紅外輻射的熱像分布圖由于信

17、號非常弱，與可見光相比缺少層次和立體感，因此，在實際動作過程中為更有效地判斷被測目標的紅外熱場，常采用一些輔助措施來增加儀器的實用功能，如圖像亮度、對比度的控制，實際校正，偽色彩描繪等高線和直方進行運算、打印等。3 .紅外熱像儀的主要參數(1)工作波段：工作波段是指紅外熱像儀中所選擇的紅外探測器的響應波長區(qū)域，一般是3-5m或8-12m。(2)探測器類型：探測器類型是指使用的一種紅外器件。如采用單元或多元(元數8、10、16、23、48、55、60、120、180、等)，采用硫化鋁(PBS)、硒化鉛(PnSe)、硫化錮(InSb)、硫鎘汞(PbCdTe)、硫錫(PbSnTe)、錯摻雜(Ge：X

18、)和硅摻雜(SI:X)等。(3)掃描制式：一般為我國標準電視制式，PAL制式。(4)顯示方式：指屏幕顯示是黑白顯示還是偽彩顯示。(5)溫度測定范圍：指測定溫度的最低限與最高限的溫度值的范圍。(6)測溫準確度：指紅外熱像儀測溫的最大誤差與儀器量程之比的百分數。(7)最大工作時間：紅外熱像儀允許連續(xù)的工作時間。4 .紅外熱像儀的分類紅外熱像儀一般分光機掃描成像系統(tǒng)和非掃描成像系統(tǒng)光機掃描成像系統(tǒng)采用單元或多元(元數有8、10、16、23、48、55、60、120、180甚至更多)光電導或光伏紅外探測器，用單元探測器時速度慢，主要是幀幅響應的時間不夠快，多元陣列探測器可做成高速實時熱像儀。非掃描成像

19、的熱像儀，如今幾年推出的陣列式凝視成像的焦平面熱像儀，屬新一代的熱成像裝置，在性能上大大優(yōu)于光機掃描式熱像儀，有逐步取代光機掃描式熱像儀的趨勢。其關鍵技術是探測器由單片集成電路組成被測目標的整個視野都聚集在上面，并且圖象更加清晰，使用更加方便，儀器非常小巧輕便，同時具有自動調焦圖像凍結、連續(xù)放大，點溫、線溫、等溫和語音注釋圖像等功能。儀器采用PC卡，其存儲容量可高達500幅圖像。紅外熱電視是紅外熱像儀的一種。紅外熱電視是通過熱釋電攝像管(PEV)接受被測目標物體表面紅外輻射，并把目標內熱輻射分布的不可見熱圖像轉變成視頻信號。因此，熱釋點攝像管是紅外熱電視的關鍵器件，它是一種實時成像、寬普成像(

20、對比35dm及8-14科m有較好的頻率響應)具有中等分辨率的熱成像圖器件。主要由透鏡、靶面和電子槍三部分組成。其技術功能是將被測目標的紅外輻射線通過透鏡聚集成像到熱釋電攝像管，采用常溫熱電視探測器和電子束掃描及靶面成像技術來實現的。5 .紅外熱像儀的發(fā)展1800年,英國物理學家F.W.赫胥爾發(fā)現了紅外線，從此開辟了人類應用紅外技術的廣闊道路。在第二次世界大戰(zhàn)中，德國人用紅外變像管作為光電轉換器件，研制出了主動式夜視儀和紅外通信設備，為紅外技術的發(fā)展奠定了基礎。二次世界大戰(zhàn)后，首先由美國經過近一年的探索，開發(fā)研制的第一代用于軍事領域的紅外成像裝置，稱之為紅外尋視系統(tǒng)(FLIR0),它是利用光學機

21、械系統(tǒng)對被測目標的紅外輻射掃描。由光子探測器接收兩維紅外輻射跡象，經光電轉換及一系列儀器處理，形成視頻圖像信號。這種系統(tǒng)、原始的形式是一種非實時的自動溫度分布記錄儀，后來隨著五十年代睇化錮和錯摻汞光子探測器的發(fā)展，才開始出現高速掃描及實時顯示目標熱圖像的系統(tǒng)。六十年代早期，瑞典研制成功第二代紅外成像裝置，它是在紅外尋視系統(tǒng)基礎上增加了測溫功能，稱之為紅外熱像儀。開始由于保密的原因，在發(fā)達的國家中也僅限于軍用，投入應用的熱成像裝置可在黑夜或濃厚云霧中探測對方的目標，可探測偽裝的目標和高速運動的目標。由于有國家經費的支撐，投入的研制開發(fā)費用很大，儀器的成本很高。以后考慮到在工業(yè)發(fā)展中的實用性，結合

22、工業(yè)紅外探測的特點，采取壓縮儀器造價。降低生產成本并根據民用的要求，通過減小掃描速度來提高圖像分辨率等措施逐漸發(fā)展到民用領域。六十年代中期，瑞典研制出第一套工業(yè)用的實時成像系統(tǒng)(THV),該系統(tǒng)由液氮制冷，110V電源電壓供電，重約35公斤，因此使用中便攜性很差，經過對儀器的幾代改進，1986年研制的紅外熱像儀已無需液氮或高壓氣，而以熱電方式致冷，可用電池供電：1988年推出的全功能熱像儀，將溫度的測量、修改、分析、圖像采集、存儲合于一體，重量小于7公斤，儀器的功能、精度和可靠性都得到了顯著的提高。九十年代中期，美國首先研制成功由軍用技術(FPA)轉民用并商品化的新一紅外熱像儀(CCD)屬焦平

23、面陣列式結構的凝成像裝置，技術功能更加先進，現場測溫時只需對準目標攝取圖像，并將上述信息存儲到機內的PC卡上，即完成全部操作，各種參數的設定可回到室內用軟件進行修改和分析數據，最后直接得出檢驗報告，由于技術的改進和結構的改變，取代了復雜的機誡掃描儀器重量已小于二公斤，使用中如同手持攝像機一樣，單手即可方便地操作。6、紅外熱像儀的應用熱像儀作為一種紅外成像儀器，不但在軍事應用中占有很重要的地位在民用方面也具有很強的生命力。它除具有紅外測溫儀的優(yōu)點(如非接觸、快速、能對運動目標和微小目標測溫等)外，還具有下列優(yōu)點：(1)直觀地顯示物體表面的溫度場。紅外測溫儀只能顯示物體表面某一小區(qū)域或某一點的溫度

24、值，而熱像儀則可以同時測量物體表面各點溫度的高低，并以圖像形式顯示出來。(2)溫度分析率高。紅外測溫儀由于各種一因素的影響，很難分辨0.1以下的溫差，而熱像儀由于可以同時顯示出兩點的溫度值，因而能準確區(qū)分很小的溫差，甚至可達0.01:(3)可采用多種顯示方式。熱像儀輸出的視頻信號包含目標的大量信息，可用多種方式顯示出來。例如，對視頻信號進行假彩色處理，便可由不同顏色顯示不同溫度的熱圖像；若反視頻信號進行模數轉換處理，即可用數字顯示物體各點的溫度值：(3)可進行數據存儲和計算機處理。熱像儀輸出的視頻信號，可用數字存儲器存儲，或用錄像帶記錄，這樣既可長期保持又可用計算機作運算處理。熱像儀在軍事和民

25、用方面都有廣泛的應用。隨著熱成像技術的成熟，各種低成本適于民用的熱像儀的問世，它在國民經濟各部門發(fā)揮著越來越大的作用。在工業(yè)生產中，許多設備常處于高溫、高壓和高速運行狀態(tài)，應用紅外熱像儀對這些設備進行檢測和監(jiān)控，既能保證設備的安全運轉，又能發(fā)現異常情況以便及時排除隱患。同時，利用熱像儀還可進行工業(yè)產品質量控制和管理。例如，在鋼鐵工業(yè)中的高爐和轉爐所用耐火材料的燒蝕磨損情況，可用熱像儀進行觀測及時采取措施檢修防止事故發(fā)生。又如，在石化工業(yè)中，熱像儀可監(jiān)視生產設備和管道的運行情況，隨時提供有關沉淀形成、流動阻塞、漏熱溫度隔熱材料變質等數據。再如，在電力工業(yè)中，發(fā)電機組、高壓輸電和配電線路等可用熱像

26、儀沿線掃查，找出故障隱患，及時排除以利于杜絕事故的發(fā)生。在電子工業(yè)中，也可用熱像儀檢查半導體器件、集成電路和印刷電路板等的質量情況，發(fā)現其他方法難以找到的故障。此外，紅外熱像儀在醫(yī)療、治安、消防、考古、交通、農業(yè)和地質等許多領域均有重要的應用。如建筑物漏熱查尋、森林探火、火源尋找、海上救護、礦石斷裂判別、導彈發(fā)動機檢查,公安偵查以及各種材料及制品質無損檢查等。7.紅外熱成像系統(tǒng)的主要技術指標1） .f/數f/數是光學系統(tǒng)相對孔徑的倒數.設光學系統(tǒng)的相對孔徑為A=D/f（D為通常孔徑,f為焦距）,IA=f/D,則數f/D是表示系統(tǒng)的集中f為通光孔徑的多少倍。例如，f/3表示光學系統(tǒng)的集中為通光孔徑的三倍。2） .視場視場是光學系統(tǒng)視場角的簡稱.它表示能夠在光學系統(tǒng)像平面視場光闌內成像的空間范圍，當目標位于以光軸為軸線，頂角為視場角的圓錐內的（任一點在一定距離內，時候被光學系統(tǒng)發(fā)