视频监控核心技术解析——红外热成像技术

　　红外热成像运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，并可以进一步计算出温度值。红外热成像技术使人类超越了视觉障碍，由此人们可以「看到」物体表面的温度分布状况。

　　随着监控场景变得越来越复杂，市场对雾霾、雨、雪等恶劣环境下及夜间的安全监控也提出了更高的要求，更低照度、更远的监视距离、更宽的动态范围是监控摄像机不断发展的目标。红外热成像技术因为探测能力强、探测距离远等优势而被行业运用到摄像监视中，并与可见光摄像机搭配使用，真正实现全天候监控，并被广泛运用于边防、海防、森林防火、电力等行业。

　　目前的视频监控系统主要采用的是可见光摄像机、人工监视和录像相结合的方式进行日常的安全防护。可见光摄像机依赖光线成像，即使许多摄像机都具有超宽动态、超低照度等功能，但在夜间、雾霾、雨、雪等恶劣天气下，监视效果仍差强人意。如何实现更有效的监控，这就需要用到红外成像技术。

　　在安防领域，红外热像仪又被俗称为红外热成像摄像机，其技术原理主要是物体发出的红外辐射能通过光学镜头聚焦，然后传递至红外探测器上。探测器将信息发送至传感器电子元件，进行图像处理。电子元件将接收的数据转换为能在标准视频监控器或LCD显示屏上，或者可在任意联网计算机上显示的图像。

　　红外热像仪所显示的是被测物体的红外热像图。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，在实际应用中为更有效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，如图像亮度对比度控制、实标校正、伪色彩描绘等。

　　谈及红外热成像仪和红外热成像摄像机的不同，红外热成像技术在安防领域产品化应用主要指红外热成像网络摄像机。相较于传统热成像仪，热成像网络摄像机能解决以前热成像仪单一工作、安装使用不便、需要大量的人力配备、数据不能及时有效的归总、不能在线实时监控等一系列问题，其能做到将热成像监控信息纳入整个网络监控平台中，实现无遗留的真正的全天候大范围的监控。

　　通过网络，可以将热成像图像实时传回监控中心进行分析。红外热成像仪只要能感知热量温度即可，对细节不会太在意；而红外热成像摄像机在技术上面会要求更高一点，因为它毕竟要求在温度感应辐射这一块灵敏度更高，最好能看出被测物体的大概轮廓。

　　红外热成像技术在智能视频监控中的应用

　　由红外热成像技术的原理与特点可知，红外热成像技术能很好地应用于智能视频监控系统中，并且往往是普通摄像监控所不能完成的。其具体的应用如下：

　　（一）能真正作到24h及恶劣气候条件下的全天候的智能视频监控

　　普通的视频监控很难做到全天候的监控，如银行的金库、机要室、军事要地、监狱以及核心办公室等重要的监控区域，不可能完全做到全天候地有可见光，而没有了可见光，普通视频监控也就失去了其监控功能。要想夜晚监控，只能用日夜转换摄像机加上红外灯。而红外热成像仪，是被动接受目标自身的红外热辐射，无论白天黑夜24小时均可以处于运行状态而正常工作，并随时对背景资料进行分析，一旦发现变化，可以及时发出预/报警，并可以通过其他智能设备自动对有关情况进行处理与上报。

　　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。而工作在8～14μm波长的长波红外热成像仪，其穿透雨、雾的能力较高，从而仍可以正常地观测目标。因此，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24h智能监控。

　　（二）能对伪装及隐蔽的目标进行智能视频监控与识别

　　一般，伪装主要是防可见光观测。因此，犯罪分子作案通常隐蔽在草丛及树林中，因为野外环境的恶劣及人的视觉错觉，容易产生错误判断而识别不出来。而红外热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的温度及红外辐射，因此很容易被自动识别出来。

　　此外，普通监视摄像头是无法看到发光物体表面掩盖下所隐藏的物体的，如对被埋藏的盗窃物品、尸体等就不能有效地检测识别出来。而利用红外热成像技术所研制的红外热成像仪则可以检测识别出来，因为当某处的表面被弄乱时，该表面的热轮廓也会被破坏，如翻过的土壤热辐射和压实的土壤热辐射是不同的。因此，通过红外热成像仪的这种功能可以找到被埋藏的赃款赃物或被埋的尸体等。曾有一男子在抢银行之后，将抢来的钱偷偷地埋在了小区公园的偏僻之处，但通过红外热像仪所监控到的小区公园图像，很快地就发现了被埋藏在公园内的赃款。

　　（三）能进行火灾的智能视频监控与识别

　　由于红外热成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，还可以作为有效的防火报警设备。如在大面积的森林中，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。用现有的普通监视系统，很难发现这种隐性火灾苗头。然而用飞机巡逻，采用红外热成像仪，则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，即可透过烟雾发现着火点，把火灾消灭在萌芽阶段。如加拿大森林研究中心，利用直升飞机采用AGA750便携式热成像仪，在一个火灾季节中就发现了15次隐火。

　　在住宅小区、机场、码头、学校等人流密集的场所，通过红外热成像仪探测的红外热图像，均能迅速及时监测到火灾源头，进行预/报警，以便及时采取行动进行处理。

　　谷物粮仓往往会发生自燃现象，过去一般采用温度计测量其温度变化。而采用红外热像仪可以准确判定这些火灾的地点和范围，从而做到早知道早预防，早扑灭。

　　此外，即使是在火灾过后，消防人员也能通过现场红外热成像仪的监视图像，开展对火灾现场卓有成效地搜救工作。

　　（四）能对边防、周界入侵进行远距离有效地监控与识别

　　利用红外热成像仪，可以探测到不同物体的红外辐射，因而可以远距离地进行观察，尤其适用于风雨天气。

　　此外，传统的视频监控技术只是对周围的现象进行实时的监控与记录，在非智能的状态下，无法完成有效的预/报警功能;而传统的红外对射技术，虽然能够短距离地对入侵者进行实时预/报警，却无法认识入侵对象。而利用红外热成像技术可远距离地对周边入侵进行监视，不仅能够实时预/报警，而且能够察看当时所入侵者的红外监控图像，从而做出分析，达到一般监视系统不易达到的效果。

　　（五）能对被遗弃的行李包裹等遗留物体进行有效地检测与识别

　　对于被遗弃的行李包裹等遗留物体，普通监控摄像头由于受自然光成像的局限，只能看到行李包裹的外部特征，很难观察到行李包裹内所装的物品，因而无法对其进行分析。但是，由于物体产生的热量在发出红外辐射的同时，还在物体周围形成了一定的表面温度分布场，而不同物体的发热功率也不尽相同，因而不同的物体内部所发出的热扩散和物体表面温度也是不同的。因此，利用红外热成像技术，可以轻而易举地对行李包裹的内部物品进行透视与分析。因为通过红外热成像技术所观察到的行李包裹的红外热图像，必然会呈现出其不同的表面温度特征。通过智能分析行李包裹的红外热图像的特征，即可推论出其内部物品的特征，从而就可对其进行适当地处置。如可检测分析识别出，被遗弃的行李包裹等遗留物体内部的可燃物与*等。六、结束语

　　由上看出，红外热成像技术的优点多，应用广，因而最具发展潜力。而目前红外焦平面阵列探测器有两种类型:一是低温致冷工作的光量子型焦平面阵列探测器;二是非致冷工作的二极焦平面阵列探测器。虽然，目前第二种非致冷焦平面阵列探测器的灵敏度，要低于光量子型阵列，但其性能可以满足大多数的军事和几乎所有的民用。因此，采用非致冷工作的焦平面阵列探测器的红外热成像仪，能真正实现小型化、低价格，是未来小型低成本应用的主流，未来必将大量应用于智能安防监控中，因而是最具前途和市场潜力的发展方向。【部分内容摘自:赛斯维传感器网】