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智能监控是计算机视觉和模式识别技术在视频监控领域的发展动力

   日期:2022-06-13 12:00:25     来源:网络整理    作者:热成像仪网    浏览:163    评论:0    
核心提示:红外热成像技术。红外热像仪能够将探测到的热量精确量化,或测量,不仅能够观察热图像,还能够对发热的故障区域进行准确识别和严格分析。红外电视产品和非致冷焦平面热成像仪是非致冷型产品,其他为致冷型红外热成像仪。RNO的主力产品是双筒红外夜视热成像仪,效果确实非常好,价格也不菲。在国内我们能见到的是RNO的HC系列双筒红外夜视热成像仪,包括HC-336和HC-640.

目前新型热像仪主要采用非制冷焦平面阵列技术,集成了数万甚至数十万个信号放大器,将芯片放置在光学系统的焦平面上。目标全景图像,从而大大提高灵敏度和热分辨率,进一步提高目标检测距离和识别能力。

1991 年的海湾战争成为展示在高科技武器中使用先进技术的平台。在这些新技术中,红外热成像技术是最耀眼的高新技术之一。红外热成像技术。它是利用各种探测器接收物体发出的红外辐射,然后对光电信息进行处理,最终以数字、信号、图像等形式显示出来并加以利用的综合技术。 它涉及光学系统设计、器件物理、材料制备、微加工、信号处理与显示、封装与组装等一系列专业技术。该技术主要用于在夜间或浓雾中探测对手目标、探测伪装目标和高速移动目标等军事应用,还可广泛应用于工业、农业、医疗、消防、考古、交通、地质、公安侦察等民用领域。如果这项技术在民用领域得到广泛应用,必将引发安全领域的一场革命。

智能监控是计算机视觉和模式识别技术在视频监控领域的应用,能够对视频图像中的物体进行自动监控、识别、跟踪和分析。国外智能视频监控技术发展的动力来自于特殊监控场所的监控需求。 9·11事件后,由于反恐、国家安全、社会稳定等方面的需要,智能视频监控与预警技术逐渐成为国际最关注的前沿研究领域。特别是在一些特殊的应用场所,如恶劣天气24h全天候监控、边防周界入侵自动报警、火灾隐患自动识别、遗失行李包裹等遗留物检测、失窃赃物搜索、埋葬尸体查找等。

1672年红外热成像仪原理,牛顿用分光棱镜将太阳光(白光)分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等单色光,证实了太阳光(白光)是由A组成的各种颜色的光的组合。 1800年,英国物理学家F.W. 在从热学的角度研究各种颜色的光时红外热成像仪原理,偶然发现放置在红光带之外的温度计比其他颜色的光具有更高的温度指示值。经过反复试验,这个所谓的热量最多的高温区域总是位于光带最边缘的红光之外。于是他宣布,太阳发出的辐射除了可见光外,还有一种肉眼看不见的“热射线”。这种不可见的“热射线”位于红光之外,称为红外光。这种红外线又称为红外线辐射,是指波长为0.78~1000μm的电磁波。波长0.78~1.5μm的部分称为近红外,波长1.5~10μm的部分称为中红外, 10~1000μm的波长称为远红外红外线。波长为2.0~1000μm的部分也称为热红外。

红外辐射是自然界中分布最广的电磁辐射,它在电磁波的连续光谱中的位置是介于无线电波和可见光之间的区域。这种红外辐射是基于任何物体的分子和原子在正常环境中的随机运动,不断地辐射出热红外能量。分子和原子的运动越剧烈,辐射的能量就越大;反之,辐射能量越小。

在自然界中,所有物体都会辐射红外线,因此利用探测器测量目标自身与背景的红外差异,可以获得不同的红外图像,称为热图像。同一目标的热图像与可见光图像不同。人眼能看到的不是可见光图像,而是目标表面温度分布的图像。也就是说,人眼不能直接看到的是目标的表面温度分布,而是变成了人眼可以看到的热像图来表示目标的表面温度分布。使用该方法可以实现对目标的远距离热像成像和测温,并进行智能分析判断。

红外热成像技术是一种被动红外夜视技术。这种红外辐射携带了物体的特征信息,为利用红外技术判断各种被测物体的温度水平和热分布场提供了客观依据。利用这一特性,将物体发热部分辐射的功率信号通过光电红外探测器转换为电信号后,成像装置可以对物体表面温度的空间分布进行一一模拟,最终得到物体表面温度的空间分布。热像视频经过系统处理后形成。信号传输到显示屏,得到与物体表面热分布对应的热像,即红外热像。

非制冷焦平面红外热成像系统由光学系统、光谱滤波、红外探测器阵列、输入电路、读出电路、视频图像处理、视频信号形成、定时脉冲同步控制电路、监控装置等组成。

该系统的工作原理是被测目标的红外辐射被光学系统接收,红外辐射能量分布图通过光谱滤波反射到焦平面上红外探测器阵列的各个光敏元件上红外辐射能量转化为电信号,经检测器偏置和前置放大的输入电路输出所需的放大信号,注入读出电路进行复用。高密度、多功能 CMOS 多路复用器读出电路,能够从密集的线性和区域红外焦平面阵列执行信号集成、传输、处理和扫描输出,以及 A/D 转换,以馈送到微型计算机进行视频图像处理。由于被测目标物各部位红外辐射的热像分布信号非常微弱,缺乏可见光图像的层次感和立体感,因此进行了图像亮度和对比度控制等一些处理,实际校正并且需要假显色。处理后的信号送到视频信号形成部分进行D/A转换,形成标准视频信号,最后将被测目标的红外热像显示在电视屏幕或监视器上。

红外焦平面阵列的工作性能不仅与探测器性能如量子效率、光谱响应、噪声谱、均匀性等有关,还与探测器信号的输出性能有关,如在输入电路中。电荷存储、均匀性、线性度、噪声谱、注入效率、读出电路中的电荷转移效率、电荷处理能力、串扰等。

焦平面阵列结构有四种类型:单片、准单片、平面混合和Z混合。单片焦平面阵列是指在同一芯片上同时包含探测器和信号处理电路的硅器件;准单片焦平面阵列器件分别准备探测器和读出电路,然后将它们安装在同一个芯片上。在一个基板上,两个部分通过引线键合连接在一起;平面混合器使用铟柱将探测器阵列前面的每个探测器与多路复用器一对一对齐; Z- 然后将多个集成电路芯片一个一个地堆叠起来,形成一个三维的电路堆叠结构。平面混合和 Z 混合方法的优点是高填充密度、更快的操作效率以及由于多路复用器和检测器的直接混合而简化了整体设计。由于在焦平面阵列中进行信号处理,减少了器件的引线数,同时减小了光学孔径和光谱带宽。

读出电路的电荷处理能力直接控制焦平面的动态范围,其电荷转移效率影响焦平面不均匀性、数据速率、串扰和噪声,所有这些共同影响焦平面空间,时间和辐射能量的极限分辨能力,以及空间和时间的频率传递特性。因此,读出电路的设计要求是:高充电容量、高传输效率、低噪声和低功耗;其次,考虑抗光晕控制和减少串扰。

据报道,砷化镓 (GaAs) 是一种潜在的焦平面阵列读出技术,因为 GaAs 的热膨胀系数与碲化镉汞探测器 ( ) 的匹配比硅更好。更好,这使得可靠地制造大型混合焦平面阵列成为可能; GaAs技术的辐射硬度远优于硅; n 型 GaAs 器件的施主能级比硅更接近导带边缘,这​​使得 GaAs 器件在 4K 时甚至更不受冻结效应的影响。

目前达到实用水平的焦平面阵列探测器主要有碲化镉汞、锑化铟、硅化铂和非制冷探测器。阵列凝视成像焦平面热像仪是新一代热像仪,性能远优于光机扫描热像仪,将逐步取代光机扫描热像仪。关键技术是探测器由单片集成电路组成,被测目标的整个视场都聚焦在它上面,图像更清晰,使用更方便。温度、线路温度、等温温度、语音注释图像等功能,仪器采用PC卡,存储容量可达500张图像。

红外热像仪通过非接触方式检测红外能量(热量),将其转换为电信号,然后在显示屏上生成热图像和温度值,并可以计算出温度值。检测设备。红外热像仪可以对检测到的热量进行准确量化或测量,不仅可以观察热图像,还可以准确识别和严格分析高温故障区域。

1800 年赫胥黎发现红外线,为人类应用红外线技术开辟了广阔的道路。二战期间,德国人研制出主动式夜视仪和使用红外摄像机的红外通讯装置,为红外技术的发展奠定了基础。

二战后,(TI)于1964年首次研制成功用于军事领域的第一代红外成像装置,称为红外观察系统(FLIR)。它利用光机系统对被测目标的红外辐射进行扫描,通过光子探测器接收二维红外辐射,对光电进行转换处理,最终形成热像视频信号,显示在屏幕上.

1960年代中期,瑞典AGA公司和瑞典国家电力局在红外观察装置的基础上,研制出具有测温功能的热红外成像装置。这种第二代红外成像设备通常被称为热成像仪。

在 1970 年代,开发了一种不需要冷却的红外热敏电视产品。

1986年,瑞典研制出工业实时成像系统,不需要液氮或高压气体,而是用热电冷却,可以用电池供电; 1988年推出功能齐全的热像仪,集测温、修改、分析、图像采集、存储于一体,重量不到7kg,使仪器的功能、精度和可靠性兼具得到显着改善。

1990年代中期,美国FSI公司率先研制成功由军用转民用并商业化的新一代红外热像仪。它是一种焦平面阵列结构的凝视成像装置。更先进的是,在现场测温时,只需瞄准目标即可采集图像并将其存储在机器内的PC卡上。各种参数的设置可以通过房间内的软件进行修改分析,最终直接得到测试报告。由于更换了复杂的机械扫描,仪器重量不到2kg,可以像手持相机一样单手操作使用。

随着红外焦平面阵列技术的飞速发展,美国、英国、法国、德国、以色列等西方发达国家都在竞相研发和生产先进的红外焦平面阵列相机。焦平面阵列传感器的发展水平遥遥领先,其焦平面阵列规模已达到2048×2048元,接近可见光硅CCD相机阵列的水平。日本在全球率先实现了100万像素集成度的单片红外焦平面阵列。品种方面,从InSb、/GaAs量子阱、PtSi到非制冷红外焦平面阵列产品推向市场,抢占商机;法国、荷兰、瑞典、英国、德国、意大利等在非制冷红外热像仪技术开发方面表现出领先的竞争地位,如热成像570、驾驶员视觉增强系统等,均具有较高水平和市场竞争力。

1970年代,我国有关单位开始研究红外热成像技术。 1980年代后期,我国研制成功了实时红外成像样机,其灵敏度和温度分辨率都达到了很高的水平。 1990年代,我国在红外成像设备中开发了低噪声宽带前置放大器、微冷却器等关键技术,并从实验走向应用。例如用于部队、反坦克导弹、防空雷达以及坦克和军舰火炮的便携式现场热成像仪。

近年来,我国红外成像技术突飞猛进,与西方的差距逐渐缩小,部分设备的先进性也可以与西方同步。例如,目前可以生产面积小于30μm2的1000×1000像素的探测器阵列。由于使用了基于锑化铟的新器件,实现了分辨率。 0.01℃的温差,让目标识别更上一层楼。

红外热像仪可分为冷藏和非冷藏两大类。红外电视产品和非制冷焦平面热像仪为非制冷产品,其他为制冷红外热像仪。

上一代热像仪主要由带有扫描装置的光学仪器、电子放大电路、显示器等部件组成。保险等。

目前新型热像仪主要采用非制冷焦平面阵列技术,集成了数万甚至数十万个信号放大器,并将芯片放置在光学系统的焦平面上,无需光机全景通过系统扫描获得目标图像,大大提高了灵敏度和热分辨率,进一步提高了目标的检测距离和识别能力。

目前能生产红外夜视热像仪的厂家不多。国内很多厂商都在尝试生产,但产品还只是处于试验阶段。在中国能见到的最知名的品牌是美国的RNO品牌。而我们在市面上能看到的更多顶级红外夜视热像仪都是RNO品牌,而且他们的产品大部分是美国军用民用产品,所以性能非常出色。 RNO的主要产品是双目红外夜视热像仪。效果真的很好,价格也不便宜。我们在国内看到的是RNO的HC系列双目红外夜视热像仪,包括HC-336和HC-640.其中,HC-336又分为HC336-3和HC336-5。型号,价格在10-2000万元左右。

下图是RNO非常知名的HC系列热成像夜视仪。该系列产品于2002年为美军改装定制,目前美军已采购10万余台,美国海军海豹突击队早期装备了一台。 HC640.2010年,RNO与美军联合研制的TC系列超高清红外夜视热像仪成功,RNOHC系列成功转为民用,也给了众多狩猎爱好者有机会使用这款传奇的红外热像仪。夜视热像仪。

 
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