什么是紅外熱成像
       光線是大家比較熟悉的。光線就是可見光，是人眼能夠感受的電磁波。可見光的波長為：0.38～0.78微米。比0.38微米短的和比0.78微米長的電磁波，人眼都無法感受。比0.38微米短的電磁波位于可見光光譜紫色以外，稱為紫外線，比0.78微米長的電磁波位于可見光光譜紅色以外，稱為紅外線。紅外線，又稱紅外輻射，是指波長為0.78～1000微米的電磁波。其中波長為0.78～2.0微米的部分稱為近紅外，波長為2.0～1000微米的部分稱為熱紅外線。
       照相機(jī)成像得到照片，電視攝像機(jī)成像得到電視圖像，都是可見光成像。自然界中，一切物體都可以輻射紅外線，因此利用探測儀測定目標(biāo)和背景之間的紅外線的強(qiáng)弱差即可以得到不同的紅外圖像，由目標(biāo)的熱紅外線形成的圖像稱為熱像圖。
       目標(biāo)的熱圖像和目標(biāo)的可見光圖像不同，它不是人眼所能看到的目標(biāo)可見光圖像，而是目標(biāo)表面溫度分布圖，換一句話說，紅外熱成像使人眼不能直接看到目標(biāo)的表面溫度分布變成人眼可以看到的代表目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像。

紅外熱成像儀的特點(diǎn)
       我們周圍的物體只有當(dāng)它們的溫度高達(dá)1000℃以上時(shí)，才能夠發(fā)出可見光。相比之下，我們周圍所有溫度在絕對零度（-273℃）以上的物體，都會(huì)不停地發(fā)出熱紅外線。例如，我們可以計(jì)算出，一個(gè)正常的人所發(fā)出的熱紅外線能量，大約為100瓦。所以，熱紅外線（或稱熱輻射）是自然界中存在最為廣泛的輻射。熱輻射除存在的普遍性之外，還有另外兩個(gè)重要的特性：
       1、大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線，但是對3~5微米和8~14微米的熱紅外線卻是透明的。因此，這兩個(gè)波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口”。利用這兩個(gè)窗口，可以使人們在完全無光的夜晚，或是在煙云密布的戰(zhàn)場，清晰地觀察到前方的目標(biāo)。正是由于這個(gè)特點(diǎn)，熱紅外成像技術(shù)為軍事應(yīng)用提供了先進(jìn)的夜視裝備并為飛機(jī)、艦艇和坦克裝上了全天候前視系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在海灣戰(zhàn)爭中發(fā)揮了非常重要的作用。
       2、物體的熱輻射能量的大小，直接和物體表面的溫度相關(guān)。熱輻射的這個(gè)特點(diǎn)使人們可以利用它來對物體進(jìn)行無接觸溫度測量和熱狀態(tài)分析，從而為工業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境等等方面提供了一個(gè)重要的檢測手段和診斷工具。

紅外熱成像儀器
       根據(jù)物體能夠發(fā)射紅外線的特點(diǎn)，各國競相開發(fā)出各種紅外熱成像儀器。
       美國德克薩斯儀器公司（TI）在1964年首次研制成功第一代的熱紅外成像裝置，叫紅外前視系統(tǒng)(FLIR)，這類裝置利用光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)機(jī)械，對目標(biāo)的熱輻射進(jìn)行圖像分解掃描，然后應(yīng)用光電探測器進(jìn)行光——電轉(zhuǎn)換，最后形成視頻圖像信號，并在熒屏上顯示，紅外前視系統(tǒng)至今仍是軍用飛機(jī)、艦船和坦克上的重要裝置。
六十年代中期瑞典AGA公司和瑞典國家電力局，在紅外前視裝置的基礎(chǔ)上，開發(fā)了具有溫度測量功能的熱紅外成像裝置。這種第二代紅外成像裝置，通常稱為熱像儀。
       七十年代法國湯姆蓀公司研制出，不需致冷的紅外熱電視產(chǎn)品。九十年代出現(xiàn)致冷型和非致冷型的焦平面紅外熱成像產(chǎn)品，這是一種最新一代的紅外電視產(chǎn)品，可以進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，把紅外熱成像的應(yīng)用提高到一個(gè)新的階段。
       七十年代中國有關(guān)單位已經(jīng)開始對紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行研究，到八十年代初，中國在長波紅外元件的研制和生產(chǎn)技術(shù)上有了一定進(jìn)展。到了八十年代末和九十年代初，中國已經(jīng)研制成功了實(shí)時(shí)紅外成像樣機(jī)，其靈敏度、溫度分辨率都達(dá)到很高的水平。
       進(jìn)入九十年代，中國在紅外成像設(shè)備上使用低噪音寬頻帶前置放大器，微型致冷器等關(guān)鍵技術(shù)有了發(fā)展，并且從實(shí)驗(yàn)走向應(yīng)用，主要用途用于部隊(duì)，例如便攜式野戰(zhàn)熱像儀，反坦克飛彈、防空雷達(dá)以及坦克、軍艦火炮等。
       中國在紅外熱成像技術(shù)方面，已經(jīng)投入了大量人力物力，形成了相當(dāng)規(guī)模的研發(fā)力量，但是總的來講，與世界先進(jìn)水平差距很大，與西方相比，約差10年以上。
       目前國外已經(jīng)開始在部隊(duì)裝備第二代紅外熱成像儀，并開始了第三代的研發(fā)工作，但中國現(xiàn)在才推廣第一代紅外成像儀。在國際上，美國、法國、以色列是這方面的先行者，其它國家包括俄羅斯均處下游水平。
紅外熱成像產(chǎn)品，可以分為致冷型的非致冷型兩大類。紅外電視產(chǎn)品和非致冷焦平面熱成像儀是非致冷型產(chǎn)品，其他為致冷型紅外熱成像儀。
       目前，最先進(jìn)的紅外熱成像儀，其溫度靈敏度可達(dá)0.05攝氏度。無論白天、黑夜均可用于持紅外儀來探測叢林中的敵人，其距離可達(dá)百米之遙，作為邊防緝私，更可以追蹤海上走私的大飛，其距離可達(dá)數(shù)公里。
       通過熱像儀不僅可實(shí)時(shí)對目標(biāo)進(jìn)行觀測，更可以通過其行蹤軌跡的“熱痕跡”進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，因?yàn)橐话阄矬w的熱發(fā)散有一定的時(shí)間性，有些物體的熱發(fā)散需要很大時(shí)間。例如部隊(duì)點(diǎn)燃的炊煙，曾經(jīng)發(fā)動(dòng)過的車輛等都可以留下“熱痕跡”。
       第一代熱像儀主要由帶有掃描裝置的光學(xué)儀器和電子放大線路、顯示器等部件組成，已經(jīng)成功裝備部隊(duì)，并在夜間的地面觀察、空中偵察、水面保險(xiǎn)等作出重要的貢獻(xiàn)。
       第二代熱成像儀主要采用焦平面陣列技術(shù)，集成數(shù)萬個(gè)乃至數(shù)十萬個(gè)信號放大器，將芯片置于光學(xué)系統(tǒng)的焦平面上，取得目標(biāo)的全景圖像，無需光——機(jī)掃描系統(tǒng)，大大提高了靈敏度和熱分辨率，可以進(jìn)一步提高目標(biāo)的探測距離和識別能力。第三代熱成像儀也正在研發(fā)中。

紅外熱成像儀在安全防范中的應(yīng)用
       紅外熱成像儀因其具有的特點(diǎn)和功能，其已被廣泛應(yīng)用于安全防范系統(tǒng)中，成為安全監(jiān)控系統(tǒng)中的明星。紅外熱成像儀具有隱蔽式探測功能，它不需要可見光，可以使犯罪份子不知其工作地點(diǎn)和存在，因而產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷，導(dǎo)致犯罪行為被揭。
       在一些非常重要的單位，例如：重要的行政中心、銀行的金庫、機(jī)要室、軍事要地、監(jiān)獄等地，特別使用于這種紅外熱成像儀，它可以24小時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)，并隨時(shí)對背景資料進(jìn)行分析，一旦發(fā)生變化，可以及時(shí)發(fā)出警報(bào)，并可以通過智能設(shè)備的處理，自動(dòng)對有關(guān)情況進(jìn)行處理，并隨時(shí)將情況上報(bào)，取得進(jìn)一步的處理意見。
對于這些特殊重要部門，其防范的靈敏度大大高于其他防范系統(tǒng)，例如在這些單位下了班，只要有人在里面隱藏，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生報(bào)警信號。
       正如大家所知，邊界防衛(wèi)是一件非常困難的事情。我國邊境線甚長，海洋也遼闊，由于野外環(huán)境的惡劣，許多系統(tǒng)都不可能很好地?fù)?dān)當(dāng)起防范作用，特別在下雨、下雪、大霧、大風(fēng)的日子，邊界巡邏也是很苦地任務(wù)。如果采用人員巡邏，利用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀察，往往由于可見光波長短，因而觀查效果甚差，造成漏查、誤查和失查的現(xiàn)象。
       而紅外熱成像儀可以探測到波長較短的紅外線，因而可以遠(yuǎn)距離進(jìn)行觀察，特別適用于風(fēng)雨天氣。據(jù)香港《東方日報(bào)》報(bào)道：香港警方在某一邊境地區(qū)放置了五套紅外熱成像儀，在試用過程中，成功地破獲了多起非法入境者案件，效率大大高于原來用人工巡查。
       在海岸邊，用紅外熱成像儀可以迅速地跟蹤來往的船只。現(xiàn)在海邊走私，常常利用“大飛”來進(jìn)行，這些“大飛”無燈光，馬力大，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，往往容易擺脫緝私人員和邊防人員的追蹤。有了紅外熱成像儀，可以遠(yuǎn)距離跟蹤這些“大飛”，就是在雷達(dá)的死角，這個(gè)系統(tǒng)也可正常運(yùn)行，特別在黑夜和惡劣的天氣下，均可充分發(fā)揮其良好的特點(diǎn)。同樣的道理，紅外熱成像儀，可以應(yīng)用在生活小區(qū)的周界防范，重要地區(qū)的周界防范，可以達(dá)到一般監(jiān)視系統(tǒng)不易達(dá)到的效果，眾所周知，小區(qū)的防范主要嚴(yán)防罪犯進(jìn)入，一般的監(jiān)視系統(tǒng)，安裝時(shí)容易產(chǎn)生死角，不利于全面控制監(jiān)控面。再一點(diǎn)就是容易受干擾，比如小動(dòng)物入侵等。安裝紅外熱成像儀，可以克服以上二種缺點(diǎn)，減少誤報(bào)。
       在我國，隨著城市交通的擴(kuò)大，各種高速公路和鐵路在延伸，常規(guī)型安防系統(tǒng)的正常運(yùn)作也成為極大的問題，尤其在夜間的安全巡查，更成為問題，如今裝有紅外熱成像儀的飛機(jī)，可以順利完成這些任務(wù)，它可以發(fā)現(xiàn)阻塞的車輛，故障的汽車，以及需要鎖定的目標(biāo)，在國外，許多單位已經(jīng)實(shí)際采用這些系統(tǒng)進(jìn)行巡查。
       近些年在熱成像基礎(chǔ)上，導(dǎo)入了H.264編碼壓縮技術(shù)、智能分析技術(shù)。H.264技術(shù)將采集的熱輻射圖像編碼壓縮成IP型號傳輸，便于被系統(tǒng)集成。智能分析技術(shù)能通過對輻射差異形成的紅外輻射特征圖像進(jìn)行智能算法分析，提高圖像的應(yīng)用價(jià)值。但是，真正在實(shí)際應(yīng)用中，紅外熱成像技術(shù)只是作為可見光視頻監(jiān)控的輔助，應(yīng)用于可見光視頻監(jiān)控的無法覆蓋到的區(qū)域，因此目前市場上出現(xiàn)了雙機(jī)監(jiān)控設(shè)備，一個(gè)攝像機(jī)為可見光攝像機(jī)配合電動(dòng)變焦鏡頭，另外一只攝像機(jī)為熱成像攝像機(jī)，配合電動(dòng)云臺實(shí)現(xiàn)全天候監(jiān)控。紅外熱成像技術(shù)是一種特殊的光學(xué)成像技術(shù)，是對可見光成像的補(bǔ)充，但是因熱成像攝像機(jī)的鏡頭和熱紅外探測器成本較高，目前僅限在特殊行業(yè)中應(yīng)用，未來如果能有效降低成本相信會(huì)有不錯(cuò)的發(fā)展前景。