监控用红外热成像摄像机市场正在升温

　　热成像摄像机是利用目标与周围环境之间温度的差异所产生的热对比度进行成像。因其特有的功能，正广泛应用到安防领域，成为安全监控系统中的新星。

第六感官：红外热成像技术

　　一位美国红外学者认为：“人类的发展可分为三个阶段。第一个阶段是人类通过制造工具，扩展体力活动的能力，第二阶段通过提高判断能力，寻求更清晰和更广泛的理解与判断事物的标准，而人类近年来致力的增强获得输入信息的能力，扩大感觉范围或增添新的感官，使我们的大脑能接受更多的信息，正是人类发展的第三阶段。在这个阶段中，红外技术的发展已经把人类的感官由五种增加到六种。”

　　光是一种电磁波，人眼见到的只是其中一部分，也就是可见光。可见光的波长为：0.38～0.78微米。比0.38微米短的电磁波和比0.78微米长的电磁波，人眼都无法感受。比0.38微米短的电磁波位于可见光光谱紫色以外，称为紫外线；比0.78微米长的电磁波位于可见光光谱红色以外，称为红外线。其中波长为0.78～2.0微米的部分称为近红外，波长为 2.0～1000微米的部分称为热红外线。

　　人眼要能看见东西必须有可见光。而物体只有温度达到1000℃以上才能发出可见光。但所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体，都会不停地发出热红外线。任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之则愈小。由于目标各部分与环境之间热对比度不同，而把红外辐射能量密度分布图显示出来，就能成为热像。

　　虽然1800年就由英国物理学家F·W·赫胥黎发现了红外线，但直到二战中，德国人研制出了主动式夜视仪和红外通信设备，才真正开始了红外技术的发展。

　　1964年，美国德克萨斯仪器公司首次研制成功第一代热红外成像装置，它通过对目标的热辐射进行图像分解扫描，然后应用光电探测器进行光——电转换，一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布，从而形成视频图像信号，得到与物体表面热分布相应的热像图，并在荧屏上显示。这种摄像机生成的图像类似于印象派的画，暖色调的人体在大量的黑色、红色和蓝色块中移动。

　　二十世纪六十年代，出现了具有温度测量功能的热红外成像装置，通常称为热像仪。 九十年代致冷型和非致冷型的焦平面红外热成像产品的出现，把红外热成像的应用提高到一个新的阶段。

　　由于热像仪的性能现已达到等效噪声温差为0.1K，空间分辨率0.1～0.4毫弧度。热成像摄像机一般可在1公里以内识别人，2公里以内识别车辆，15～20公里以内跟踪飞机。还能发现和识别经过一般伪装的目标，隐蔽地实施昼夜观察，具有较高的抗干扰能力。在军事上，红外热成像技术的战略应用包括对洲际弹道导弹的探测、识别、跟踪；定向能拦截武器的瞄准，导弹的制导，空对地遥感、监视，大气层内外核爆炸的探测等。

走向安防领域的热成像摄像机

　[page]　

　　据统计,世界上47%的暴力犯罪案件发生在晚6点到早6点之间。原因很简单，在夜幕的笼罩下,犯罪分子容易隐蔽,犯罪场面也不容易被看见——黑暗掩盖了犯罪行为。即使安装了一般的视频监控系统，也有可能让犯罪分子逃之夭夭。而如果有了夜视装置,执法人员可以很容易地发现并惩治企图犯罪的人。不管是可见光，不可见光，还是无线电波，基本上都是同一个事物：电磁波辐射。每种电磁波都有一个唯一的频率，而且都在安防视频图像生成中发挥着重要的作用。根据不同的电磁波波长，目前在安防视频监控领域有四种摄像机：

　　日/夜转换摄像机。这种摄像机在光线好的情况下提供彩色图像，而在恶劣的光照条件下则自动转成黑白图像。

　　微光增强型摄像机。在几乎没光线的条件下，通过激发电子运动和/或增强像素生成清晰的图像。

　　红外摄像机（IR）。这种摄像机通常应用位于可见光和微波之间的在不可见光的区域。

　　无线电波摄像机。这种摄像机在安防领域相当少见。在简单的、没有技术要求的领域，这种无线电波可以穿透碱质物体（如人体）好几英寸的。即使人们把武器或爆炸物藏在衣服下面，这种电波也能探测并辨认出。

　　但是，这些类型的摄像机都需要一定的光或电磁辐射，来投射或反射形成图像。如果在完全没有光的地方，这些摄像机就成瞎子了。

　　热成像摄像机是安防领域唯一不需要反射光、红外线或无线电波的摄像机。它们不需要遵循辐射能量的规律。那就是说，所有物体都产生、存储、散发和吸收热量。因此，给定一个温度计，所有物体，不管是有生命的还是没生命的都能测到温度。而热成像摄像机就能捕捉及其微小单位的温度，然后把它生成图像。

　　在2003年第三届中国安防论坛组委会举办的技术论坛上，中国科学院自动化所陈龙研究员谈到“安防系统的数字化、网络化与智能化发展之道”时指出，智能化将显著提高安防的品质和功能，而使用红外的夜视系统与微光夜视仪及热成像被动夜视系统可实现黑夜监视。但在没有任何光亮的情况下,微光镜则不能看到东西,而且,在明亮的环境中也不能用微光镜观察。而热成像技术则使人的视力延伸到比过去更广阔的空间。

　[page]　

　　在安防中，热成像摄像机主要应用在重要地区的周界防范。在一些重要的行政中心、银行的金库、监狱等地，尤其需要全天候、高灵敏度的观察系统。一般的监视系统，安装时容易产生死角，不能实现全面控制监控面，而且容易受到干扰，比如小动物入侵等。而安装红外热成像仪，不仅能通过探测微小的温度差别发现目标，还可以对背景资料进行分析，从而减少误报。

　　除此以外，对温度的高度敏感也使热成像技术与生物识别联系起来。人体面部识别技术的发展方向就是可以通过摄像机来搜索、捕捉活动着的人像，而不仅仅是识别静止的照片。而热成像技术就通过分析由面部的毛细血管的血液产生的热线来形成面部图像，即使在黑暗的情况下也可使用，并能更好地排除胡须、头发以及化妆引起的面部变化的干扰。

　　在美国，5年前，这些热像仪产品还标着10,000美元的价格。随着热成像技术的成熟，各种低成本适于民用的热像仪也逐渐问世，价格有所降低，笨重的大个头也小巧了些。现在5,000美元就可以买到一个热成像摄像机，并且只有大型电话座机那么大。可以很容易装置在任何基于IP或类似技术的摄像机系统上。而且，热成像摄像机输出的视频信号，还可以用数字存储器存储，或用录像带记录，这样既可长期保存又可用计算机作运算处理。

　　美国一家公司为了增强周界安全性，在对场地进行完整的技术考察后，他们发现，安装5台热成像摄像机的费用比增加20个新路灯与柱子要便宜得多，而那些灯柱每套要15,000美元。但是，即使从10,000美元降到5,000美元，这也并不是一笔小数目。什么地方需要热成像摄像机呢？美国IPC国际安防公司董事查理·皮尔斯认为，问题的关键在于“价值”这两个字。如果你将一套设备的价格与发生事故后最好与最坏的后果——债务、法律诉讼、人员伤亡等进行比较，再权衡一下目前所采用准解决方案所需的花费，你可以发现在很多方面应用热成像摄像机都是可靠的，而且也是值得的。

　　但是，由于造价太高, 使得热成像摄像机在推广使用和广泛装备上受到限制。虽然热成像技术正在走向民用，并且在树林防火、消防、公安、轮船、游艇、码头、机场、油田以及奥运安防中都得到了应用，但就目前来看，将热成像技术应用到视频监控中的安防企业还是不多，而且，还有很多人并不了解这个技术。市场是企业的指挥棒，市场需要什么样的产品往往影响企业对技术的选择。对于热成像摄像机普及而言，制约因素主要有两个，一是价格因素，二是实际应用中的一些技术问题。从研发到生产，从材料到设备，都需要很高的成本。而当前市面上的夜视仪器中，红外夜视仪、微光夜视仪要比热成像系统有着更大的需求。在需求不是很旺盛的情况下，投入生产有一定的风险。另外，即使在专业做摄像机的安防企业中，也有不少人没听说过或不太了解这一技术，而需要安装视频监控的部门或地区对此就更陌生了。由于人们对这项技术认识还不够，在民用市场上似乎并没有太大的需求。在某些时候，没有购买力并不是说人们不需要，相反，这说明市场正在培育中，也意味着有无限的潜在市场。随着红外热成像技术的广泛应用必将促进技术自身的完善与发展，凭着热像仪本身功能以及应用上的优势，或许有天，热成像摄像机将成为安防视频夜间监控的主流。