本文結(jié)合攝像機(jī)近年來在低照度和寬動(dòng)態(tài)方面的技術(shù)發(fā)展，從工作原理、主要參數(shù)、典型案例等幾個(gè)方面，介紹了熱成像技術(shù)在視頻監(jiān)控行業(yè)的應(yīng)用，認(rèn)為熱成像技術(shù)與一體化定位技術(shù)相結(jié)合將成為視頻監(jiān)控領(lǐng)域的創(chuàng)新產(chǎn)物。

隨著全球視頻監(jiān)控產(chǎn)業(yè)需求及應(yīng)用技術(shù)的飛速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)攝像機(jī)圖像有效性的追求也一路走高，甚至達(dá)到苛刻而挑剔的程度。從LowLightTM低照技術(shù)到主紅外夜視技術(shù)，從BLC背光補(bǔ)償技術(shù)到WDR寬動(dòng)態(tài)技術(shù)，攝像機(jī)在各種光源環(huán)境下（微光、強(qiáng)光、背光及閃光等）的圖像有效性幾乎逐年遞增。然而，當(dāng)照度已跌破星光級(jí)（0.0001lux）、寬動(dòng)態(tài)已達(dá)到120dB、主紅外照明鋪天蓋地的今天，攝像機(jī)成像技術(shù)還能走得多遠(yuǎn)，還能給予市場(chǎng)多少驚喜和期待？正當(dāng)一籌莫展之時(shí)，熱成像技術(shù)（Thermal Imaging Technology）的引入宛如為整個(gè)視頻監(jiān)控行業(yè)開啟一扇了窗，以全新、更高的科技及應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)的發(fā)展。

所謂熱成像技術(shù)是指：通過非接觸探測(cè)，將物體輻射產(chǎn)生的紅外能量（熱量）轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)信息處理后最終形成熱輻射圖像。紅外能量的波長較長（0.75-14μm），無法被肉眼探測(cè)到。它是電磁波譜中的一部分，人類將它感知為熱量。與可見光不同，在紅外頻譜里，凡溫度高于絕對(duì)零度的物體均能輻射紅外熱量。溫度越高，所輻射的紅外能量就越強(qiáng)。熱成像攝像機(jī)就是有效利用了紅外熱量的這一特性，即使在無可見光環(huán)境下，仍可提供清晰、有效的現(xiàn)場(chǎng)圖像，并完全無需輔助照明設(shè)備。

LowLightTM低照技術(shù)采用高感光CCD（如Exview HAD CCD等）、DSS數(shù)字快慢門調(diào)節(jié)來提高攝像機(jī)的低照性能。曝光時(shí)間的增長使CCD更充沛感光，從而增強(qiáng)圖像亮度及清晰度。LowLightTM低照技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備簡(jiǎn)單（僅攝像機(jī)即可）、價(jià)格大眾化（技術(shù)已普及），缺點(diǎn)則在于圖像亮度以犧牲圖像連續(xù)性為代價(jià)，而最終LowLightTM低照技術(shù)仍需依靠照明光源并局限于可見光光譜內(nèi)。當(dāng)環(huán)境呈黑暗、煙霧或遮擋時(shí)，LowLightTM低照技術(shù)顯然無所適從。

熱成像技術(shù)由于依靠紅外輻射成像不依賴可見光，無論環(huán)境光照強(qiáng)或弱、能見度（遮擋）高或低均不影響有效成像。因此，熱成像技術(shù)完全解決了必須依靠“可見光”的技術(shù)瓶頸，將視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用擴(kuò)展至更大范圍。

不少用戶對(duì)主紅外技術(shù)與熱成像技術(shù)的理解常出現(xiàn)混淆。事實(shí)上，兩者技術(shù)雖然都借由紅外光譜成像，但是其成像原理卻大不相同。

主紅外技術(shù)利用CCD攝像機(jī)（黑白模式下）可感應(yīng)近紅外光譜（0.75-1.0μm）的原理，在CCD攝像機(jī)附近架設(shè)輔助紅外照明設(shè)備（如紅外燈等），利用物體反射紅外源的紅外光達(dá)到成像目的。

紅外熱成像技術(shù)是感應(yīng)中、遠(yuǎn)紅外光譜（3.0~8.0μm、8.0~14.0μm），利用（非制冷）氧化礬微測(cè)輻射熱儀感應(yīng)物體所輻射散發(fā)的紅外能量來成像。

主動(dòng)紅外技術(shù)至今未得到廣泛應(yīng)用，問題在于紅外輔助照明設(shè)備的技術(shù)弊端重重。照明范圍小、靈敏度低、耗能大；體積笨重、使用壽命短，最致命的弱點(diǎn)是紅外輔助照明設(shè)備所散發(fā)的紅外光線極易被探測(cè)到，從而自我暴露。

熱成像技術(shù)由于感應(yīng)來自物體輻射散發(fā)的紅外能量，完全拋棄問題重重的紅外輔助照明設(shè)備，從根本上杜絕以上弊病及弱點(diǎn)。

傳統(tǒng)意義上，熱成像攝像機(jī)大多應(yīng)用于各類產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)、檢測(cè)及維護(hù)流程監(jiān)控。多數(shù)處于非正常工作的設(shè)備、儀器、電路及產(chǎn)品、建筑等，都會(huì)表現(xiàn)出溫度的異常。當(dāng)然，熱成像技術(shù)也廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，但大多作為軍事設(shè)備的配件使用。因此，要將熱成像技術(shù)成功應(yīng)用于視頻監(jiān)控行業(yè)，就必須對(duì)熱成像攝像機(jī)根據(jù)視頻監(jiān)控行業(yè)的需求特點(diǎn)進(jìn)行改善。由此，一體化熱成像定位系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。所謂一體化熱成像定位系統(tǒng)，就是熱成像技術(shù)與一體化定位技術(shù)相結(jié)合的創(chuàng)新產(chǎn)物。

對(duì)于視頻監(jiān)控行業(yè)，“一體化定位系統(tǒng)”已不陌生。一體化定位系統(tǒng)將攝像機(jī)、鏡頭、防護(hù)罩、云臺(tái)及解碼器完全集合于一體的高密度集成技術(shù)。若設(shè)備應(yīng)用于室外，則將進(jìn)一步集成雨刷、遮陽罩、風(fēng)扇、加熱器等配件，以應(yīng)對(duì)嚴(yán)酷的戶外環(huán)境，并具備理想的抗臺(tái)風(fēng)性能。一體化定位技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，使攝像機(jī)具備小巧美觀的外形、便捷安全的安裝、快速精準(zhǔn)的定位、全方位長距離的監(jiān)控范圍，并提供豐富優(yōu)異的智能化功能（預(yù)置位、掃描、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、窗口屏蔽等）。一體化定位系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)、高速公路、港口碼頭、城市道路廣場(chǎng)、周界安防等戶外環(huán)境，并因以上固有特性而在室外領(lǐng)域中顯得無可替代。

正因?yàn)閼{借了一體化定位系統(tǒng)充分代表視頻監(jiān)控行業(yè)的特性，一體化熱成像定位系統(tǒng)以全新而切實(shí)的面貌進(jìn)軍視頻監(jiān)控行業(yè)。

微測(cè)輻射熱儀是一體化熱成像定位系統(tǒng)的攝像機(jī)組件，通常有制冷與非制冷兩種類型。以非制冷型為佳，因?yàn)榉侵评湫臀y(cè)輻射熱儀無需液氮和斯特林制冷，可長期無維護(hù)連續(xù)工作，壽命長且工作時(shí)無聲音，啟動(dòng)時(shí)間短。無論室內(nèi)、戶外使用，儀器不受陽光、氣候和其它高溫物體的影響。

可簡(jiǎn)單定義為儀器或使觀察者能從背景中精確分辨出目標(biāo)輻射的最小溫度。熱靈敏度值越小，代表熱靈敏度越高。

它是光學(xué)系統(tǒng)視場(chǎng)角的簡(jiǎn)稱，表示能夠在光學(xué)系統(tǒng)像平面視場(chǎng)光闌內(nèi)成像的空間范圍。當(dāng)物體位于以光軸為軸線，頂角為視場(chǎng)角的圓錐內(nèi)的任一點(diǎn)（在一定距離內(nèi)）時(shí)能被光學(xué)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，即成像于光學(xué)系統(tǒng)像平面的視場(chǎng)光闌內(nèi)，也即物體能在熱成像攝像機(jī)中成像的物空間的最大張角叫做視場(chǎng)，一般是ao×βo的矩陣視場(chǎng)。類似CCD攝像機(jī)有效像素的概念。視場(chǎng)越大，圖像清晰度越高。

像素尺寸指ao×βo矩陣視場(chǎng)內(nèi)每個(gè)像素的大小。一般，像素尺寸越小，熱靈敏度越高。

這是指熱成像攝像機(jī)對(duì)紅外光譜的響應(yīng)范圍，通常有中紅外光譜及遠(yuǎn)紅外光譜兩種響應(yīng)范圍。以遠(yuǎn)紅外光譜（8.0-14.0μm）為佳，因?yàn)橹屑t外光譜（3.0-8.0μm）的波長較短，較容易穿透有些物質(zhì)，使其最終無法正常成像。

現(xiàn)場(chǎng)溫度范圍是指熱成像攝像機(jī)能感應(yīng)成像的最高溫度，物體一旦超過該溫度，攝像機(jī)將無法給出邊緣圖像。這類似普通CCD攝像機(jī)的受光過飽和現(xiàn)象。溫度范圍越高，熱成像攝像機(jī)的圖像動(dòng)態(tài)范圍越廣。

另外，為方便讀者識(shí)別以上參數(shù)指標(biāo)，現(xiàn)以某品牌一體化熱成像定位系統(tǒng)的規(guī)格參數(shù)為范例：

·非制冷氧化礬微測(cè)輻射熱儀（uncooled，Vanadium Oxide Microbolometer）；

·熱靈敏度（sensitivity）：<40mk@F1.0；

·視場(chǎng)(array format)：320×240；

·像素尺寸（pixel size）：38μm；

·光譜響應(yīng)（spectrum response）：7.5-13.5μm，遠(yuǎn)紅外感應(yīng)（LWIR）；

·現(xiàn)場(chǎng)溫度范圍（scene temp range）：至150℃，最高可達(dá)560℃（可選）；

·圖像顯示模式（display format）：White Hot、Black Hot、Sepia、Rainbow。

一體化熱成像定位系統(tǒng)只需憑借微弱的物體溫層變化，即可看清大橋、水壩、管道、發(fā)電站或月臺(tái)，任意建筑物均一覽無余。任何環(huán)境活動(dòng)，動(dòng)物、人類，均在視線之內(nèi)。值得一提的是，無論現(xiàn)場(chǎng)是否處于黑暗、濃霧及煙塵，或存在枝葉以及其它遮擋物，一體化熱成像攝像機(jī)仍就可率先發(fā)現(xiàn)可疑侵入目標(biāo)，優(yōu)先于肉眼乃至高清晰高變倍的標(biāo)準(zhǔn)攝像機(jī)。

對(duì)制造加工的產(chǎn)品及設(shè)備進(jìn)行合格性及安全性測(cè)試。不少產(chǎn)品及設(shè)備出現(xiàn)品質(zhì)問題之時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)溫度的異常變化，如漏電、短路、斷裂等。一體化熱成像定位系統(tǒng)則可在問題發(fā)生的當(dāng)即在圖像上顯示并反映，加強(qiáng)了工藝流程的安全管理，也節(jié)省了人力監(jiān)控的付出。

可對(duì)熔爐溫度、容器內(nèi)液體位置、電氣機(jī)械、運(yùn)輸管道以及石油化工產(chǎn)品的加工過程進(jìn)行安全監(jiān)控。石油化工行業(yè)屬于高危險(xiǎn)性監(jiān)控場(chǎng)，環(huán)境內(nèi)經(jīng)常存在易燃、易爆性物質(zhì)，現(xiàn)場(chǎng)需盡量避免人員出入，而大多數(shù)泄露及爆炸事故都會(huì)預(yù)先表征為溫度異常。一體化熱成像定位系統(tǒng)，是石油化工領(lǐng)域的安全伙伴。

森林防火預(yù)警保護(hù)我國林業(yè)財(cái)產(chǎn)的重大項(xiàng)目舉措。目前的森林防火監(jiān)控多采用高變倍云臺(tái)攝像機(jī)，然而由于攝像機(jī)的變焦倍數(shù)有限、森林枝葉繁茂遮擋，火情的發(fā)現(xiàn)及報(bào)警率相對(duì)較低。采用一體化熱成像定位系統(tǒng)則可克服枝葉遮擋及遠(yuǎn)距離監(jiān)控的問題，并從根本上加強(qiáng)對(duì)火情的提早發(fā)現(xiàn)（溫度變化）。同時(shí)，一體化熱成像定位系統(tǒng)的監(jiān)控范圍廣、敏捷靈活、定位精準(zhǔn)及智能化發(fā)達(dá)等特色，更為森林監(jiān)控的快速預(yù)警機(jī)制帶來福利。

變電站、電廠、鋼鐵廠等應(yīng)用領(lǐng)域，也是一體化熱成像定位系統(tǒng)大展身手之處。檢測(cè)電流通過電阻接點(diǎn)積聚熱量是否正常，檢測(cè)充滿鐵水的魚雷罐內(nèi)部耐火材料是否損壞，無疑是電力冶金行業(yè)的監(jiān)控重中之重。

其它行業(yè)，諸如道路鋪設(shè)、建筑工程、科研檢測(cè)及動(dòng)物醫(yī)療都是一體化熱成像定位系統(tǒng)職能發(fā)揮其所長的場(chǎng)合。

一體化熱成像定位系統(tǒng)的引入，使視頻監(jiān)控行業(yè)進(jìn)入了成像技術(shù)應(yīng)用新紀(jì)元。熱成像技術(shù)徹底地打破了CCD攝像機(jī)“光照限制”的瓶頸，為全球市場(chǎng)揭開了全新的發(fā)展空間。相信在未來，一體化熱成像定位系統(tǒng)將在大量應(yīng)用領(lǐng)域中替代CCD攝像機(jī)，成為集多種監(jiān)控功能（安全監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控、工藝流程監(jiān)控等）于一身的全新視頻安全伙伴。