雾霾天气中红外热像仪成像测试报告

    最近两个月，我国各地频发雾霾天气。据相关媒体报道，目前全国已陆续有104座城市的空气质量达到了重度污染。雾霾天气不仅影响人体健康，同时也给交通出行带来了极大的影响，由于严重雾霾导致的高速公路封闭、航班延误甚至取消也数见不鲜。雾霾的主要成分中包括PM2.5，即直径小于等于2.5微米的颗粒物。它能长时间悬浮于空气中，其在空气中的含量越高，就代表空气污染越严重，它对空气质量和能见度等影响很大。普通可见光相机的工作波长在380到780纳米之间，远远小于2.5微米，物体反射的可见光被PM2.5所阻挡，无法到达相机端，从而导致了可见光相机在雾霾天气中无法使用。因此，如何解决雾霾所导致能见度低的问题成为当今人们所关注的重点。很快，人们发现有一种设备能够很好的克服这种困难——红外热像仪，红外热像仪能够接收物体发出来的红外辐射，它的工作波长是8-14um，不会受到PM2.5的影响，并且能清晰成像。基于这个优势，红外热像仪可成为一款用于雾霾天气中监控和辅助驾驶的绝佳设备，但实际效果会是怎样的呢？近日在雾霾天气情况下，我们使用了红外热像仪进行了一次监控效果测试，具体测试内容及结果将在下文中阐述。

    1.测试内容：

    雾霾天红外热像仪测试；

    2.测试时间：

    2013-12-26，11:00-13:00；

    3.测试地点：

    上海佘山国家森林公园天文观测平台；

图1：佘山国家森林公园天文观测平台卫星图

图2：佘山国家森林公园天文观测平台位置

    4.天气情况：

    全天雾霾情况严重，能见度极低，室外可见距离不足100m；全天AQI平均值为264，属重度污染，小时PM2.5浓度已大于300；属重度污染，小时PM2.5浓度已大于300。

图3：可见光拍摄图片

图4：上海2013年12月下旬AQI指数

图5：测试当天上海PM2.5数据

    5.测试仪器：

    红外热像仪：上海巨哥电子红外热像仪MAG62，17um探测器，640×480分辨率；

    镜头：100mm电动调焦镜头；

    笔记本：联想V460；

    其他：移动电源12V供电，海康枪机DS-2CD864F-E；

图6：巨哥电子红外热像仪MAG62

图7：巨哥电子红外热像仪MAG62配备100mm电动镜头

    6.测试内容：

    6.1观测距离600m，人高1.8m，车长4.6m，测试结果如下：

    可见光相机：不可见；

    红外热像仪：可清晰看到人形及车的大小，并能观察到人挥动手臂等动作，如下图；

图8：600m观测距离

图9：红外热像仪MAG62观察600m处车与人

    6.2观测距离1.2km，人高1.8m，车长4.6m，测试结果如下：

    可见光相机：不可见；

    红外热像仪：可清晰辨别车辆形状及行动，同时也可辨别人形及其行动，但举手挥动较难识别，如下图；

图10：1.2km观测距离

图11：红外热像仪MAG62观察1.2km处的车与人

    6.3观测距离1.6km，人高1.8m，车长4.6m，测试结果如下：

    可见光相机：不可见；

    红外热像仪：可清晰辨别车辆形状及行动，但对于1.8m高的人，由于受树木遮挡，无法找到合适的角度和视场进行观测，不过根据车辆成像大小推断，应该能够辨别人形及其行动，但具体动作无法辨清，如下图；

图12：水平1.6km观测距离

图13：红外热像仪MAG62观察1.6km处车与人

    6.4观测距离4km以上

    可见光相机：不可见；

    红外热像仪：可清晰辨别4km处车辆形状及行动，但无法辨别人形，同时可观察到13km处驶入的火车形状及行动，如下图；

图14：水平10km观测距离

图15：红外热像仪观察4km汽车及10km处火车

    7.测试结果汇总

表1：测试结果

    8.总结

    综上所述，采用红外热像仪，可以有效的避免室外光照、气候环境所带来的干扰，尤其是在雾霾天可见光相机可视范围严重受影响的情况下，红外热像仪仍然能够保证很好的监控效果,基本不受雾霾影响，这也是红外热像仪相比于可见光相机的优势之一。从镜头的配备上来看，采用上海巨哥电子MAG62红外热像仪，配备100mm电动调焦镜头，具有极好的监控效果和可探距离，适用于2km以内的人类活动监控和2km以外的车辆监控。因此，无论是根据红外热成像理论，还是从实际测试效果来看，都很好的说明了红外热像仪的确是一款非常适合在雾霾等恶劣环境中使用的监控设备。