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。
       照相機成像得到照片，電視攝像機成像得到電視圖像，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和背景之間的紅外線的強弱差即可以得到不同的紅外圖像，由目標的熱紅外線形成的圖像稱為熱像圖。
       目標的熱圖像和目標的可見光圖像不同，它不是人眼所能看到的目標可見光圖像，而是目標表面溫度分布圖，換一句話說，紅外熱成像使人眼不能直接看到目標的表面溫度分布變成人眼可以看到的代表目標表面溫度分布的熱圖像。

紅外熱成像儀的特點
       我們周圍的物體只有當它們的溫度高達1000℃以上時，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，都會不停地發(fā)出熱紅外線。例如，我們可以計算出，一個正常的人所發(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，這兩個波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口”。利用這兩個窗口，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。正是由于這個特點，熱紅外成像技術為軍事應用提供了先進的夜視裝備并為飛機、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。熱輻射的這個特點使人們可以利用它來對物體進行無接觸溫度測量和熱狀態(tài)分析，從而為工業(yè)生產，節(jié)約能源，保護環(huán)境等等方面提供了一個重要的檢測手段和診斷工具。

紅外熱成像儀器
       根據物體能夠發(fā)射紅外線的特點，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)，這類裝置利用光學元件運動機械，對目標的熱輻射進行圖像分解掃描，然后應用光電探測器進行光——電轉換，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、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品。九十年代出現致冷型和非致冷型的焦平面紅外熱成像產品，這是一種最新一代的紅外電視產品，可以進行大規(guī)模的工業(yè)化生產，把紅外熱成像的應用提高到一個新的階段。
       七十年代中國有關單位已經開始對紅外熱成像技術進行研究，到八十年代初，中國在長波紅外元件的研制和生產技術上有了一定進展。到了八十年代末和九十年代初，中國已經研制成功了實時紅外成像樣機，其靈敏度、溫度分辨率都達到很高的水平。
       進入九十年代，中國在紅外成像設備上使用低噪音寬頻帶前置放大器，微型致冷器等關鍵技術有了發(fā)展，并且從實驗走向應用，主要用途用于部隊，例如便攜式野戰(zhàn)熱像儀，反坦克飛彈、防空雷達以及坦克、軍艦火炮等。
       中國在紅外熱成像技術方面，已經投入了大量人力物力，形成了相當規(guī)模的研發(fā)力量，但是總的來講，與世界先進水平差距很大，與西方相比，約差10年以上。
       目前國外已經開始在部隊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。
紅外熱成像產品，可以分為致冷型的非致冷型兩大類。紅外電視產品和非致冷焦平面熱成像儀是非致冷型產品，其他為致冷型紅外熱成像儀。
       目前，最先進的紅外熱成像儀，其溫度靈敏度可達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，其距離可達數公里。
       通過熱像儀不僅可實時對目標進行觀測，更可以通過其行蹤軌跡的“熱痕跡”進行動態(tài)分析，因為一般物體的熱發(fā)散有一定的時間性，有些物體的熱發(fā)散需要很大時間。例如部隊點燃的炊煙，曾經發(fā)動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儀器和電子放大線路、顯示器等部件組成，已經成功裝備部隊，并在夜間的地面觀察、空中偵察、水面保險等作出重要的貢獻。
       第二代熱成像儀主要采用焦平面陣列技術，集成數萬個乃至數十萬個信號放大器，將芯片置于光學系統(tǒng)的焦平面上，取得目標的全景圖像，無需光——機掃描系統(tǒng)，大大提高了靈敏度和熱分辨率，可以進一步提高目標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用
       紅外熱成像儀因其具有的特點和功能，其已被廣泛應用于安全防范系統(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和存在，因而產生錯誤判斷，導致犯罪行為被揭。
       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小時處于運行狀態(tài)，并隨時對背景資料進行分析，一旦發(fā)生變化，可以及時發(fā)出警報，并可以通過智能設備的處理，自動對有關情況進行處理，并隨時將情況上報，取得進一步的處理意見。
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)就會發(fā)生報警信號。
       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)都不可能很好地擔當起防范作用，特別在下雨、下雪、大霧、大風的日子，邊界巡邏也是很苦地任務。如果采用人員巡邏，利用望遠鏡進行觀察，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，因而可以遠距離進行觀察，特別適用于風雨天氣。據香港《東方日報》報道：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?，F在海邊走私，常常利用“大飛”來進行，這些“大飛”無燈光，馬力大，機動性強，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，可以遠距離跟蹤這些“大飛”，就是在雷達的死角，這個系統(tǒng)也可正常運行，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。同樣的道理，紅外熱成像儀，可以應用在生活小區(qū)的周界防范，重要地區(qū)的周界防范，可以達到一般監(jiān)視系統(tǒng)不易達到的效果，眾所周知，小區(qū)的防范主要嚴防罪犯進入，一般的監(jiān)視系統(tǒng)，安裝時容易產生死角，不利于全面控制監(jiān)控面。再一點就是容易受干擾，比如小動物入侵等。安裝紅外熱成像儀，可以克服以上二種缺點，減少誤報。
       在我國，隨著城市交通的擴大，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，可以順利完成這些任務，它可以發(fā)現阻塞的車輛，故障的汽車，以及需要鎖定的目標，在國外，許多單位已經實際采用這些系統(tǒng)進行巡查。
       近些年在熱成像基礎上，導入了H.264編碼壓縮技術、智能分析技術。H.264技術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。智能分析技術能通過對輻射差異形成的紅外輻射特征圖像進行智能算法分析，提高圖像的應用價值。但是，真正在實際應用中，紅外熱成像技術只是作為可見光視頻監(jiān)控的輔助，應用于可見光視頻監(jiān)控的無法覆蓋到的區(qū)域，因此目前市場上出現了雙機監(jiān)控設備，一個攝像機為可見光攝像機配合電動變焦鏡頭，另外一只攝像機為熱成像攝像機，配合電動云臺實現全天候監(jiān)控。紅外熱成像技術是一種特殊的光學成像技術，是對可見光成像的補充，但是因熱成像攝像機的鏡頭和熱紅外探測器成本較高，目前僅限在特殊行業(yè)中應用，未來如果能有效降低成本相信會有不錯的發(fā)展前景。