一切物体,无论是北极冰川还是火焰、人体,甚至极寒冷的宇宙深空,只要其温度高于绝对零度(-273℃)都能辐射电磁波。

红外线热成像原理-天铂云科
热成像采集的热红外波段在光谱中位置

热成像主要采集热红外波段(8μm-14μm)的光,来探测物体发出的热辐射。热成像把热辐射转化为灰度值,再利用各物体的灰度值差异来成像,经系统处理转变为目标物体的热图像,以灰度级或伪彩色显示出来,从而发现和识别目标。

热成像仪是通过非接触探测红外能量(热量),并将其转换为电信号,进而在显示器上生成热图像和温度值,并可以对温度值进行计算的一种检测设备。

如图所示,左边是由正常相机采集可见光获得的汽车画面,而右侧为热成像采集红外波段产生的热像图,通过颜色的不同表示汽车不同部位的温度。

讲完热成像技术及热成像仪原理后,的再来看热成像摄像机的架构。

红外线热成像原理-天铂云科
热成像摄像机结构图

和常见的普通摄像机一样,热辐射从镜头进入探测器,再通过ISP处理图像,再到soc芯片进行编解码,最后输出码流,形成热成像图像。

不一样的地方在于热成像镜头采用化学元素锗,高纯度单晶锗具有高的折射系数,对红外光透明,不透过可见光和紫外线。它的成本大概是玻璃镜头的20倍。

此外,热成像摄像机探测器采用氧化钒,探测器决定摄像机的分辨率,分辨率越高越清晰价格就越贵。氧化钒探测器成本大概是CMOS传感器的200倍。

以上两种特殊材质与工艺是热成像价格昂贵的2个主要原因,除此之外,西方发达国家对于红外成像采取严格的技术封锁及产品禁运政策,也是热成像技术在国内无法大面积推广的根本原因所在。