紅外成像的原理和發(fā)展歷程
自然界中一切物體，只要溫度高于絕對零度(-273.16°C)，都會發(fā)出紅外線，利用紅外探測器和光學(xué)成像物鏡進(jìn)行探測，就能將被測物體的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，即將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。
19世紀(jì)初英國物理學(xué)家就從水銀溫度計(jì)中發(fā)現(xiàn)紅外輻射，直到二十世紀(jì)，紅外探測技術(shù)不斷得到提升，縱觀紅外熱成像技術(shù)百年發(fā)展歷史，完成了由光子丹元探測到致冷型紅外焦平面陣列成像到非致冷紅外成像的發(fā)展歷程。而其應(yīng)用早在第二次世界大戰(zhàn)開始，熱成像技術(shù)就已經(jīng)應(yīng)用于軍事，利用熱輻射來探測敵方的行蹤。后來隨著熱成像儀的出現(xiàn)及普及，逐漸應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)、日常生活等領(lǐng)域。
國內(nèi)紅外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
據(jù)調(diào)研報(bào)告顯示，縱觀2015年全球紅外市場，北美地區(qū)仍然占據(jù)最大的市場份額，其次是歐洲及亞太地區(qū)。目前在全球范圍內(nèi)，紅外技術(shù)最領(lǐng)先的三個(gè)地區(qū)為美國、加拿大、墨西哥。但是在所有的市場之中，亞洲被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ氖袌?，隨著亞洲安防市場的發(fā)展，成為全球視頻監(jiān)控的重陣，人們對于監(jiān)控及消費(fèi)電子的認(rèn)可度逐步加強(qiáng)，促進(jìn)了紅外成像產(chǎn)品的各種應(yīng)用的發(fā)展，不斷地推動(dòng)了紅外成像市場的發(fā)展。
中國作為亞洲市場最有影響力的重要區(qū)域，長期以來，高性能紅外探測器被歐美國家技術(shù)封鎖，不但價(jià)格居高不下，而且還對我國實(shí)行出口限制，數(shù)量少，技術(shù)等級很低，嚴(yán)重制約了我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是熱成像技術(shù)經(jīng)過20多年來不懈的努力，國內(nèi)幾個(gè)廠家，在材料制程工藝上花費(fèi)了大量的心血，已經(jīng)達(dá)到與歐美國家性媲美的材質(zhì)要求，而且成本低廉，紅外市場也正在出現(xiàn)由行業(yè)到民用的重要轉(zhuǎn)變。
據(jù)杭州海康威視數(shù)字技術(shù)股份有限公司紅外熱成像產(chǎn)品經(jīng)理姚小科介紹，紅外熱成像技術(shù)能夠應(yīng)用到非常多的行業(yè)，原有國內(nèi)廠家在軍情偵查、導(dǎo)彈制導(dǎo)、工業(yè)氣體泄漏檢測、電力設(shè)施破損巡查，事故生命搜索、機(jī)場出入境人員體溫監(jiān)控等方面都有具體應(yīng)用，其核心元器件是高性能的紅外焦平面探測器。近年來，在工信部強(qiáng)基工程支持下，從原材料到芯片制備，國內(nèi)廠家實(shí)現(xiàn)了紅外焦平面探測器的全面國產(chǎn)化。個(gè)別廠家已完成紅外探測器材料、芯片、電路、封裝和制冷機(jī)等部分多項(xiàng)核心技術(shù)、幾百道主要工藝、幾千余項(xiàng)工序的科研攻關(guān)，為紅外焦平面探測器的產(chǎn)業(yè)化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
金三立視頻科技(深圳)有限公司顏永輝肖莉也表示，隨著近年國產(chǎn)熱成像探測器的逐漸成熟，已有不少的大小廠商具備了生產(chǎn)熱像機(jī)芯、模組，以及配套的熱成像鏡頭的能力，效果和技術(shù)指標(biāo)上面已經(jīng)可以與FLIR等國際先進(jìn)企業(yè)一爭高下。國產(chǎn)探測器的逐步量產(chǎn)，打破了核心部件長期被國外廠家壟斷的局面，使得熱成像模組價(jià)格逐漸親民，為熱成像產(chǎn)品的快速增長打下基礎(chǔ)。
隨著MEMS技術(shù)的不斷突破，浙江大華科技股份有限公司熱成像產(chǎn)品經(jīng)理汪凱峰認(rèn)為，紅外探測器必然向著更小尺寸、更大分辨率、更低功耗的趨勢發(fā)展，熱成像探測器成本的降低，使得紅外熱成像技術(shù)在安防行業(yè)的廣泛應(yīng)用成為可能。而采用非制冷焦平面陣列探測器的紅外熱成像攝像機(jī)未來必將大量應(yīng)用于智能安防監(jiān)控中，并將在智能分析、多光譜圖像融合等技術(shù)方面取得較大進(jìn)展。未來5~10年間，紅外熱成像技術(shù)將成為與可見光攝像技術(shù)相匹敵的熱門產(chǎn)業(yè)，二者優(yōu)勢互補(bǔ)，真正實(shí)現(xiàn)多光譜全天候視頻監(jiān)控，將安防視頻監(jiān)控行業(yè)推向新的高潮。
隨著人工智能的發(fā)展，熱成像技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用也不斷出現(xiàn)，其中以熱成像無人機(jī)與熱成像智能分析的結(jié)合最為值得探索。
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作者：焦盛元
