熱成像的原理是什么

現在我們來看看熱像儀是如何完成這一轉換的。光機掃描機構將紅外望遠鏡所接收的景物熱輻射圖分解成熱輻射信號，并聚焦到紅外探測器上，探測器與圖像視頻系統一起將熱輻射信號放大并轉換成視頻信號，通過顯示器人們就可以看到一幅幅神奇的畫面。熱像儀能夠在幾百分之一攝氏度內識別出溫度的微小差異。

熱成像技術是根據所有物體都發熱這一事實來實現的。盡管許多物體從外表看不出什么，但在其上仍有冷熱之分。借助熱圖上的顏色我們可以看到溫度的分布，紅色、粉紅表示比較高的溫度，藍色和綠色表示了較低的溫度。

所有不處于絕對零度的物體，均會發出不同波長的電磁輻射，物體的溫度越高，分子或原子的熱運動越劇烈，則紅外輻射越強。輻射的頻譜分布或波長與物體的性質和溫度有關。衡量物體輻射能力大小的量，稱為輻射系數。黑顏色或表面顏色較深的物體，輻射系數大，輻射較強；亮顏色或表面顏色較淺的物體，輻射系數小，輻射較弱。

人眼僅能看到很狹窄的一段波長的電磁輻射，稱為可見光譜。而對于波長在0.4um以下或0.7um以上的輻射，人眼則無能為力了。電磁波譜中紅外區域的波長在0.7um~1mm之間，人眼看不到紅外輻射。 現代的熱成像裝置工作在中紅外區域（波長3~5um）或遠紅外區域（波長8~12um）。通過探測物體發出的紅外輻射，熱成像儀產生一個實時的圖像，從而提供一種景物的熱圖像。并將不可見的輻射圖像轉變為人眼可見的、清晰的圖像。熱成像儀非常靈敏，能探測到小于0.1℃的溫差。

工作時，熱成像儀利用光學器件將場景中的物體發出的紅外能量聚焦在紅外探測器上，然后來自與每個探測器元件的紅外數據轉換成標準的視頻格式，可以在標準的視頻監視器上顯示出來，或記錄在錄像帶上。由于熱成像系統探測的是熱而不是光，所以可全天候使用；又因為它完全是被動式的裝置，沒有光輻射或射頻能量，所以不會暴露使用者的位置。

紅外探測器分為兩類：光子探測器和熱探測器。光子探測器在吸收紅外能量后，直接產生電效應；熱探測器在吸收紅外能量后，產生溫度變化，從而產生電效應。溫度變化引起的電效應與材料特性有關。 光子探測器非常靈敏，其靈敏度依賴于本身溫度。要保持高靈敏度，就必須將光子探測器冷卻至較低的溫度。通常采用的冷卻劑為斯太林（Stirling）或液氮。

熱探測器一般沒有光子探測器那么高的靈敏度但在室溫下也有足夠好的性能，因此不需要低溫冷卻。

熱成像的組成

一、紅外鏡頭，普通的鏡頭只能夠接收可見光，對于輻射光線是無法感應和接收的，而紅外鏡頭則可以接收并匯聚被測物體所發射的紅外輻射;

二、紅外探測器，這是熱像儀當中非常重要的轉換組件，通過紅外鏡頭搜集的信息屬于輻射信號，而紅外探測器就可以將這些輻射信號轉換為電子信號;

三、電子組件和顯示組件，這兩個組件是將轉換后的電子信號進行處理，并且將電子信號轉變成可見光的圖像，從而人眼可以觀察到事物具體的樣子;

四、處理軟件，這是計算機化的部分，它可以對圖像進行分析處理，顯示出物體的溫度及各個部分的溫差大小。

熱成像的特點

1、普遍性

我們周圍的物體只有當它們的溫度高達1000℃以上時，才能夠發出可見光。相比之下，我們周圍所有溫度在絕對零度（-273℃）以上的物體，都會不停地發出熱紅外線。例如，我們可以計算出，一個正常的人所發出的熱紅外線能量，大約為100瓦。所以，熱紅外線（或稱熱輻射）是自然界中存在最為廣泛的輻射。

2、穿透性

大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線，但是對3~5微米和8~14微米的熱紅外線卻是透明的。因此，這兩個波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口”。利用這兩個窗口，可以使人們在完全無光的夜晚，或是在煙云密布的戰場，清晰地觀察到前方的情況。正是由于這個特點，熱紅外成像技術軍事上提供了先進的夜視裝備并為飛機、艦艇和坦克裝上了全天候前視系統。這些系統在海灣戰爭中發揮了非常重要的作用。

3、熱輻射性

物體的熱輻射能量的大小，直接和物體表面的溫度相關。熱輻射的這個特點使人們可以利用它來對物體進行無接觸溫度測量和熱狀態分析，從而為工業生產，節約能源，保護環境等等方面提供了一個重要的檢測手段和診斷工具。

熱成像的優點

1、作用距離遠

一般的紅外燈產品只有不到100米的成像距離。熱像儀對物體輻射的紅外線進行成像，不受環境光和照明光的限制，一般長焦熱成像儀能觀測3千米以上的人員和6千米以上的車輛。

2、隱蔽性強

它完全是被動地接收信號，不主動發射探測信號，這樣就不容易被反偵察手段所發現。

3、穿透能力強

紅外熱輻射比可見光具有更強的穿透霧、霾、雨、雪的能力，因而紅外熱成像系統在惡劣天氣條件下的成像效果幾乎不受影響。特別是作用于8-14um的長波紅外熱像儀，具有更強的穿透霧能力。

4、全天候工作能力，抗強光干擾

紅外熱成像儀成像不借助照明光和環境光，而是靠目標與背景的輻射產生景物圖像，因此紅外熱成像系統能24小時全天候工作，并且也不會像其他夜視設備那樣受可見光強光干擾。而低照度攝像機在沒有環境光的情況下不能成像。

5、能識別隱蔽目標

普通的偽裝是以防可見光觀測為主。一般犯罪分子作案通常隱蔽在草叢及樹林中，由于野外環境的惡劣及人的視覺錯覺，容易產生錯誤判斷。紅外熱成像能透過偽裝和草叢樹葉，探測出隱蔽的熱目標，人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都遠大于草木的溫度及紅外輻射，因此不易偽裝，也不容易產生錯誤判斷。

6、防火監控

一般的火災都是由不明顯的隱火引發的。用現有的普通方法，很難發現這種隱性火災苗頭。由于紅外熱成像儀是反映物體表面溫度而成像的設備，應用紅外熱成像儀透過煙霧發現著火點，做到早知道早預防，早撲滅。

7、功耗低壽命長

激光照明或者紅外燈由于需要主動照明，整機功耗比較大，有些特殊供電的場合，必須使用低功耗的紅外熱像儀系統。由于紅外燈等主動系統的散熱問題不好解決，而普通紅外燈的壽命只有1000小時，激光照明的壽命大約為10000小時，但是非制冷紅外熱成像儀的壽命可達45000小時。

熱成像墻壁可以擋住嗎_熱成像儀真的可以穿透墻的看見人嗎

一般來說是不可以的。

熱成像與微光成像是兩種典型的夜視技術，主要用于當可見光極弱或沒有可見光的黑暗環境下觀察周圍情況，紅外成像通過物體輻射或反射的肉眼不可見的紅外線成像在光敏元件上再通過電子技術顯示出來，由于任何物體都不可能是絕對0度（攝氏-273度）所以所有物體都有紅外輻射特性，但是紅外線和可見光一樣，只是波長大于可見光，光譜位于紅光之外，因此可見光不能穿越不透明的墻。

紅外線自然也不能穿越，能夠具有穿越特性的只有高能粒子（光譜位于遠紫外位置），且波長越短，穿透越強，如倫琴射線能穿越人體，阿爾法粒子能穿越一定厚度的鋼板，中子束甚至能穿越重金屬！由此可見你的擔心是多余的，紅外不會透視墻體，而且成像的畫面是紅外特性，越熱的地方成像越亮，和平時看見的景象完全不同！

熱成像的應用

從第二次世界大戰開始，熱成像技術就已應用在軍事上。由于這種儀器是靠熱輻射來工作的，它能夠透過漆黑的戰場讓士兵們清楚地看到敵方的行蹤。又由于它為無源性接收系統，比無線電雷達等可見光裝置更安全、隱蔽。

現在，熱成像技術已經廣泛應用在日常生活當中。一個重要應用是診斷疾病，大家都知道，當某一部位出現炎癥時，體溫會升高，測量體溫能夠判斷有無炎癥，但不能確定炎癥的具體位置，而熱像儀可以直觀給出人體溫度場分布圖，將病變的熱圖與正常熱圖比較，就可以從異常變化上診斷病的部位。熱成像技術也能在手術室大顯身手。當血液流經剛剛被安置的動脈血管時，熱像儀上的動脈管的顏色由灰變白，而在通常情況下，肉眼是很難觀察到血管是否暢通無阻的。

與診斷疾病類似，高壓輸變電的電器部件、火車軸箱、電路板等出現故障，也可以用熱像儀直接觀測檢查，避免故障帶來的損失。熱像儀也可以用于地質調查，地熱探查，森林植被分布，大氣與海洋監測，火災的發現與救援。熱像儀可以幫助救援者發現那些被濃煙和黑暗隱僻住的遇難者，從而救出他們。 熱成像技術還能幫助科學家們進一步探索宇宙的奧秘。可以預期未來熱成像技術的應用領域將會得到更充分的開發，推廣和普及。