热成像的原理是什么

现在我们来看看热像仪是如何完成这一转换的。光机扫描机构将红外望远镜所接收的景物热辐射图分解成热辐射信号，并聚焦到红外探测器上，探测器与图像视频系统一起将热辐射信号放大并转换成视频信号，通过显示器人们就可以看到一幅幅神奇的画面。热像仪能够在几百分之一摄氏度内识别出温度的微小差异。

热成像技术是根据所有物体都发热这一事实来实现的。尽管许多物体从外表看不出什么，但在其上仍有冷热之分。借助热图上的颜色我们可以看到温度的分布，红色、粉红表示比较高的温度，蓝色和绿色表示了较低的温度。

所有不处于绝对零度的物体，均会发出不同波长的电磁辐射，物体的温度越高，分子或原子的热运动越剧烈，则红外辐射越强。辐射的频谱分布或波长与物体的性质和温度有关。衡量物体辐射能力大小的量，称为辐射系数。黑颜色或表面颜色较深的物体，辐射系数大，辐射较强;亮颜色或表面颜色较浅的物体，辐射系数小，辐射较弱。

人眼仅能看到很狭窄的一段波长的电磁辐射，称为可见光谱。而对于波长在0.4um以下或0.7um以上的辐射，人眼则无能为力了。电磁波谱中红外区域的波长在0.7um~1mm之间，人眼看不到红外辐射。 现代的热成像装置工作在中红外区域(波长3~5um)或远红外区域(波长8~12um)。通过探测物体发出的红外辐射，热成像仪产生一个实时的图像，从而提供一种景物的热图像。并将不可见的辐射图像转变为人眼可见的、清晰的图像。热成像仪非常灵敏，能探测到小于0.1℃的温差。

工作时，热成像仪利用光学器件将场景中的物体发出的红外能量聚焦在红外探测器上，然后来自与每个探测器元件的红外数据转换成标准的视频格式，可以在标准的视频监视器上显示出来，或记录在录像带上。由于热成像系统探测的是热而不是光，所以可全天候使用;又因为它完全是被动式的装置，没有光辐射或射频能量，所以不会暴露使用者的位置。

红外探测器分为两类：光子探测器和热探测器。光子探测器在吸收红外能量后，直接产生电效应;热探测器在吸收红外能量后，产生温度变化，从而产生电效应。温度变化引起的电效应与材料特性有关。 光子探测器非常灵敏，其灵敏度依赖于本身温度。要保持高灵敏度，就必须将光子探测器冷却至较低的温度。通常采用的冷却剂为斯太林(Stirling)或液氮。

热探测器一般没有光子探测器那么高的灵敏度但在室温下也有足够好的性能，因此不需要低温冷却。

热成像的组成

一、红外镜头，普通的镜头只能够接收可见光，对于辐射光线是无法感应和接收的，而红外镜头则可以接收并汇聚被测物体所发射的红外辐射;

二、红外探测器，这是热像仪当中非常重要的转换组件，通过红外镜头搜集的信息属于辐射信号，而红外探测器就可以将这些辐射信号转换为电子信号;

三、电子组件和显示组件，这两个组件是将转换后的电子信号进行处理，并且将电子信号转变成可见光的图像，从而人眼可以观察到事物具体的样子;

四、处理软件，这是计算机化的部分，它可以对图像进行分析处理，显示出物体的温度及各个部分的温差大小。

热成像的特点

1、普遍性

我们周围的物体只有当它们的温度高达1000℃以上时，才能够发出可见光。相比之下，我们周围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。例如，我们可以计算出，一个正常的人所发出的热红外线能量，大约为100瓦。所以，热红外线(或称热辐射)是自然界中存在最为广泛的辐射。

2、穿透性

大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的热红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口”。利用这两个窗口，可以使人们在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况。正是由于这个特点，热红外成像技术军事上提供了先进的夜视装备并为飞机、舰艇和坦克装上了全天候前视系统。这些系统在海湾战争中发挥了非常重要的作用。

3、热辐射性

物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。热辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行无接触温度测量和热状态分析，从而为工业生产，节约能源，保护环境等等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具。

热成像的优点

1、作用距离远

一般的红外灯产品只有不到100米的成像距离。热像仪对物体辐射的红外线进行成像，不受环境光和照明光的限制，一般长焦热成像仪能观测3千米以上的人员和6千米以上的车辆。

2、隐蔽性强

它完全是被动地接收信号，不主动发射探测信号，这样就不容易被反侦察手段所发现。

3、穿透能力强

红外热辐射比可见光具有更强的穿透雾、霾、雨、雪的能力，因而红外热成像系统在恶劣天气条件下的成像效果几乎不受影响。特别是作用于8-14um的长波红外热像仪，具有更强的穿透雾能力。

4、全天候工作能力，抗强光干扰

红外热成像仪成像不借助照明光和环境光，而是靠目标与背景的辐射产生景物图像，因此红外热成像系统能24小时全天候工作，并且也不会像其他夜视设备那样受可见光强光干扰。而低照度摄像机在没有环境光的情况下不能成像。

5、能识别隐蔽目标

普通的伪装是以防可见光观测为主。一般犯罪分子作案通常隐蔽在草丛及树林中，由于野外环境的恶劣及人的视觉错觉，容易产生错误判断。红外热成像能透过伪装和草丛树叶，探测出隐蔽的热目标，人体和车辆的温度及红外辐射一般都远大于草木的温度及红外辐射，因此不易伪装，也不容易产生错误判断。

6、防火监控

一般的火灾都是由不明显的隐火引发的。用现有的普通方法，很难发现这种隐性火灾苗头。由于红外热成像仪是反映物体表面温度而成像的设备，应用红外热成像仪透过烟雾发现着火点，做到早知道早预防，早扑灭。

7、功耗低寿命长

激光照明或者红外灯由于需要主动照明，整机功耗比较大，有些特殊供电的场合，必须使用低功耗的红外热像仪系统。由于红外灯等主动系统的散热问题不好解决，而普通红外灯的寿命只有1000小时，激光照明的寿命大约为10000小时，但是非制冷红外热成像仪的寿命可达45000小时。

热成像墙壁可以挡住吗?热成像仪真的可以穿透墙的看见人吗?

一般来说是不可以的。

热成像与微光成像是两种典型的夜视技术，主要用于当可见光极弱或没有可见光的黑暗环境下观察周围情况，红外成像通过物体辐射或反射的肉眼不可见的红外线成像在光敏元件上再通过电子技术显示出来，由于任何物体都不可能是绝对0度(摄氏-273度)所以所有物体都有红外辐射特性，但是红外线和可见光一样，只是波长大于可见光，光谱位于红光之外，因此可见光不能穿越不透明的墙。

红外线自然也不能穿越，能够具有穿越特性的只有高能粒子(光谱位于远紫外位置)，且波长越短，穿透越强，如伦琴射线能穿越人体，阿尔法粒子能穿越一定厚度的钢板，中子束甚至能穿越重金属!由此可见你的担心是多余的，红外不会透视墙体，而且成像的画面是红外特性，越热的地方成像越亮，和平时看见的景象完全不同!

热成像的应用

从第二次世界大战开始，热成像技术就已应用在军事上。由于这种仪器是靠热辐射来工作的，它能够透过漆黑的战场让士兵们清楚地看到敌方的行踪。又由于它为无源性接收系统，比无线电雷达等可见光装置更安全、隐蔽。

现在，热成像技术已经广泛应用在日常生活当中。一个重要应用是诊断疾病，大家都知道，当某一部位出现炎症时，体温会升高，测量体温能够判断有无炎症，但不能确定炎症的具体位置，而热像仪可以直观给出人体温度场分布图，将病变的热图与正常热图比较，就可以从异常变化上诊断病的部位。热成像技术也能在手术室大显身手。当血液流经刚刚被安置的动脉血管时，热像仪上的动脉管的颜色由灰变白，而在通常情况下，肉眼是很难观察到血管是否畅通无阻的。

与诊断疾病类似，高压输变电的电器部件、火车轴箱、电路板等出现故障，也可以用热像仪直接观测检查，避免故障带来的损失。热像仪也可以用于地质调查，地热探查，森林植被分布，大气与海洋监测，火灾的发现与救援。热像仪可以帮助救援者发现那些被浓烟和黑暗隐僻住的遇难者，从而救出他们。 热成像技术还能帮助科学家们进一步探索宇宙的奥秘。可以预期未来热成像技术的应用领域将会得到更充分的开发，推广和普及。