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　　【中国安防展览网 品牌专栏】1800年，英国物理学家F. W. 赫胥尔发现红外线，从此开辟了人类应用红外技术的广阔道路。从红外理论的不断深化，到红外热成像产品的不断升级、改进，借助这项独特的技术，人类把一个未知的世界变成可视。红外热成像技术的应用在不断拓展和成熟。本文将集中谈论和阐述红外热成像技术在安全防范领域的多种应用。
 

　　红外热成像技术
 

　　自然界中，一切高于零度(-273.15℃)物体都在向外辐射红外线，红外线波长在800nm-2500nm之间，属不可见光波范围，人眼不能直接观察红外线！因此利用特殊的电子装置测定目标的本身和背景之间的红外线强度差，可得到不同的红外图像，热红外线形成的图像称为热图。
 

　　红外热成像技术使人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像，完成这一过程的电子装置称之为红外热像仪。
 

　　人类对红外技术的探索始于军事战争中对军事装备的需求，早期的红外技术亦只掌握在少数的几个发达国家，在了解到红外技术的巨大潜力后，亦随着热成像技术的成熟，各类适用于国民经济中的民用热像仪开始问世，并得到迅猛发展。现代红外技术(例如：红外诊断技术)是以红外物理学、红外光电子技术和微型计算机技术为基础发展起来的一门新兴的综合性技术学科，它以红外辐射作为能量和信息传递的手段。
 

　　红外热成像技术在国民经济各部门发挥的作用也越来越大，应用领域不断扩大：工业上的温度测量、生产过程监控、烘烤、设备状态监测与故障诊断、无损检测；农业上的国土调查、作物长势与产量预估、灌溉管理、病虫害预报、农产品脱水干燥；医学上的病理诊断、疗效检测、检验检疫、以及许多基础科学研究；以及在现代国家强力发展的安民*方针——安全防范领域中夜视监控、恶劣环境监控、防火监控和*追踪等领域。
 

　　红外热像仪在安全防范领域的应用
 

　　社会安全防范系统是一个特大型、综合性非常强的管理系统，不仅需要满足治安管理、城市管理、交通管理、应急指挥、*追踪等需求，而且还要兼顾灾难事故预警、安全生产监控等方面对图像监控的需求。在视频监控领域，可见光监控设备固然扮演着极其重要的角色，但是由于不可避免的昼夜交替以及恶劣气候的影响，在一定程度上限制了可见光监控设备的正常发挥，而红外热成像监控产品正好弥补了这一缺失特别适合高安全级别区域的入侵防范。
 

　　红外热像仪在安全防范领域应用的优势
 

　　由于传统的安防侦察监控系统(可见光)受限于技术层面，在一些特定的环境下很难获得理想效果，如在雾霾天气下、烟雾环境中、完全无光的夜晚、高反差/逆光条件下、树林草丛中等。一般红外热像仪被动成像响应波长在8~14微米之间，该波段红外线的传播辐射不受可见光的影响。因此，红外热像仪的出现，地补充了上述系统的局限性。
 

　　一、 无可见光条件下监控。缓解普通可见光CCD夜间/低照度监控资源不足，降低人工监管密度；不受光线影响，提高夜间安防监控打击力度；可实现网络化、远距离监控，24小时全天候监控。
 

图1 在低照度条件下可见光图像和红外图像效果对比

 

　　二、 隐蔽性强。在夜间/低照度环境下，传统监控往往使用主动光源补充的设备来达到监控效果。因此，对于别有用心的*分子，可以绕过这些监控设备，或者针对性破坏这些设备来达到*目的。红外热像仪属于被动成像设备，不需要任何光源照射就可以准确成像。
 

图2 **无法发现隐蔽的红外热像仪

 

　　三、 高对比/逆光条件下观察监控。对于普通的可见光/微光摄像机，在有强烈光源的条件下，会产生曝盲或者在设备自身对比度调节下，而无法看清光源以外的目标物体。而红外热像仪则可以避免该问题。
 

图3 在逆光条件下可见光图像和红外图像效果对比

 

　　四、 恶劣环境下监控。由于红外线波长较长，所以具有的“透烟透雾”特性。红外热像仪能更好地实现恶劣环境下(如雨、雪、烟、雾、霾和沙尘天气)的监控和识别。产品能提供高对比度的图像，提高视频分析的可靠性；
 

图4 在浓雾条件下可见光图像和红外图像效果对比

 

　　五、 识别率高。能对伪装及隐蔽的目标进行智能视频监控与识别。一般情况下，伪装主要是防可见光观测，例如迷彩服、雪地衣和夜行衣等等。红外热成像仪是被动接受目标自身的热辐射，当人体和车辆隐蔽在草丛及树林中时，它的温度及红外辐射一般都远大于草木地面等环境温度及红外辐射，因此很容易被自动识别出来。
 

图5 丛林中，穿迷彩服人体可见光图像和红外图像效果对比

 

　　六、 超远距离监控。配合高分辨率探测器以及长焦镜头，红外安防监控摄像头可以观察到距离几公里外的人体，车辆以及几十公里云雾外的飞机。
 

图6 红外热像仪超远距离监控效果图

 

　　七、 红外图像智能分析。红外安防监控系统可实现智能化自动分析。通过设定警戒区域，实现入侵、穿越、滞留等行为自动跟踪报警。可现有将可见光监控的智能分析功能使用在红外热像仪视频上。
 

图7 红外热像仪发现并跟踪200米/500米外的行人

 

　　八、 潜在火源发现，把火灾扼杀在萌芽阶段。物理学上发现，物体的温度越高，辐射的红外线越强。因此，在红外热像仪上观察的物体/建筑越亮，意味着该物体/建筑温度越高。一旦温度高达/超出建筑材料的燃点，很容易就发生火灾险情。因此在物体聚集热量的时候，红外热像仪就可以直接观察出其中的温度变化，进而在着火前将隐患扑灭。
 

图8房子热图，可以明显地发现屋檐下有一高热源亮点，经检查为路灯电路短路造成的

 

　　红外热像仪在安全防范领域的应用场景
 

　　红外热像仪广泛应用于国民生活中安全防范项目的各个领域。
 

　　一、 机场安防监控。机场是国家重要公共场所及重要安全设施。无论是受保护的乘客，机场工作人员以及昂贵的设备，还是面对非法周界入侵、破坏机场设施等*活动。
 

图9 广州白云机场外围远程红外监控图像

图10 夜间机场内部安防红外监控图像和可见光图像

 

　　二、 停车场安防监控。在停车场内部以及各个出入口安装红外安防监控头，能日夜监视停车场内安全环境，保护车辆和人员安全。同时能在时间发现盗窃、失窃、破坏等*事件。
 

图11 夜间停车场内部安防红外监控图像和可见光图像

 

　　三、 港口安防监控。海港内船只交通以及周边边界等安全问题都需要有效的监控来实现，尤其是在夜间、水雾天气。因为红外热像仪有很好的夜视和透雾功能，所以安防监控系统可以全天候检测目标区域的安全。
 

图12 夜间海港安防红外监控图像和可见光图像

 

　　四、 社区安防监控。随着人们安防意识的提高，社区安全的重要性日益凸显。特别是在高绿化社区，*分子利用绿化树丛躲避检查，从而在晚上等黑暗时间进行*活动。安防监控系统能够通过夜视功能发现隐匿*分子，从而有效的预防夜间偷盗、破坏等*行为的发生，同时能够提高居民的人身、财产安全保护等级。将对社区人民的*扼杀在萌芽状态。
 

图13 社区主要通道红外监控识别图像

 

　　五、 重要设施、地点安防监控。红外安防监控是以物体表面温度被动成像的系统，在夜间可以作为重要设施、重点部门、建筑、地点现场夜视监控使用。例如银行、监狱、医院、学校、车站、公园等等。特别是银行、监狱等地方，一旦别有用心的*分子进行*活动，往往会特意绕开补光的视频监控设备进行破坏活动。红外热像仪是被动成像，不需要任何补光设备都能正常成像，可以隐蔽在暗中发现*活动。
 

图14 广州博物馆人员进出安防红外热图效果

 

　　六、 公安巡逻及*侦查。*分子主要是在夜间或者有伪装的地点(如树林。草丛)实施*活动。红外热像仪由于不受光照强度、烟雾、草丛等因素的影响，因此在*侦查方面效果非常显著。
 

　　目前,警用红外热像仪在寻找并营救失踪人员、搜寻逃犯、缉毒、监视周边情况等方面都得到了广泛的应用,成为执法中不可缺的工具。公安警察可以通过红外热像仪发现躲藏在暗处或者树丛里的嫌疑犯，或者嫌疑犯在逃跑时，跟踪嫌疑犯的逃跑路线，并发现嫌疑犯丢弃的凶器。按产品的使用方式，热像仪可以分为车载监控红外热像仪和手持侦察红外热像仪。
 

　　 车载型红外热像仪
 

图15 外置式双通道警用车载热像仪，远可在数百米开外发现人体目标。

图16 夜晚郊外无光道路追踪**

 

　　 手持式红外热像仪
 

图17 手持式警用红外热像仪工作方式

 

图18 夜晚发现偷车*

图19 夜晚发现山下水库偷鱼*

 

　　七、 消防灭火现场指挥与人员拯救。火灾现场往往是浓烟密布，情况复杂，仅靠肉眼进行观察和搜救，不可能清晰地观察情况，更会延误抢救时机。应用消防型红外热像仪，可轻松穿透浓烟，清晰地看清火场状况，发现着火点和燃烧物，及时搜救遇险人员，提高被困人员生还率。另外，消防队员还可以应用红外热像仪，观察到房门、窗户、屋顶的温度，从而判断室内温度高低，避免由于家具受热挥发出的可燃气体聚集因突然开门而产生的闪燃，以避免消防人员自身伤亡。
 

图20消防热像仪
 

　　八、 发热人群检疫。红外热像仪可以对机场，火车站，客运站，码头，展会等人流密集地方进行体温检测等等。红外热成像是非接触式测温，通过热像仪观察人群，就可以直接测量出人体额头等裸露部位的体温，避免医务人员与患者直接接触。同时，红外热像仪是对人群进行批量测温，不需要一人一人额头测温，大大提高了检测人群的流通能力。红外医疗热像仪，其测温精度可达±0.5℃。通过红外热成像及测温技术，对过往的人群进行温度筛查，进而加强安保工作，从而可以有效控制疫情，防止疫情迅速扩散，保证地区人员安全。
 

图21 公共场所重要通道人流人体测温热图