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The theories and applications of thermal imager

2013-11-28

   随着技术的进步,监控系统已经在各个领域得到了广泛的应用。目前的视频监控系统主要采用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,因此使得整个安防系统在夜间或恶劣天气条件下的防范能力大打折扣。
   同时,由于现在的视频监控系统仍然依托于人工监视,安保人员需要对监控画面进行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,而更多的只是事发后取证的作用。从整体上来说,目前的视频监控系统还处于在半天时、半天候和半自动状态。
 
  一项统计数据表明,世界上47%的暴力犯罪案件发生在晚6点到早6点之间。原因很简单,在夜幕的笼罩下,犯罪分子容易隐蔽,犯罪场面也不容易被看见——黑暗掩盖了犯罪行为。即使安装了一般的视频监控系统,也有可能让犯罪分子逃之夭夭。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,成为安防系统当成亟待解决的难题之一。
 
  在这种情况下,红外热成像技术以其作用距离远、穿透能力强、能识别隐蔽目标等优势被引入安防领域,成为监控领域的一份子。
 
热成像摄像机的监控原理
 
  在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。
 
  热成像摄像机(又叫热像仪)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热成像摄像机。它通过探测微小的温度差别,将温度差异转换成实时的视频图像,显示在监视器上。与其他需要少量光线产生影像的夜视系统不同,其完全不需要任何光,这使它成为人们在全黑环境、黑暗的夜晚监控的完美工具。
 
  由此可见,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、云雾中探测到对方的目标,包括已伪装的目标和高速运动目标,同时还要求在远距离上识别目标,因而热成像摄像机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,红外热成像监控设备可以对各种目标,如人员、车辆等进行监控。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35微米和814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35微米和814微米两个红外波段。
 
热成像摄像机在安防中的应用
 
  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,做到早预防、早扑灭。
 
  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。
 
  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。
 
  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。
 
  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。
 
  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,机场的安防建设历来是中国乃至世界关注的热点。
 
  由于机场占地面积非常庞大,监控布置的难度较大,面对非法入侵甚至恐怖袭击,确保乘客及机场安全乃头等大事,红外热成像仪能在机场夜间监控起到非常大的作用。