红外热成像对抗“月黑风高”

    ■李跃年

    随着技术进步，视频监控系统已在国家公共安全防范的各个领域中开始了广泛使用，这使得人民的安全环境在很大程度上得到了提高。但不可规避的是，当前视频监控系统大体采用可见光摄像机，该产品在恶劣天气或照度较低的条件下，很难滤除干扰得到有用的视频图像，致使防范能力大打折扣；外加，当前视频监控系统大多由安保人员对视频画面进行24小时不间断的监视、并人为分析报警，否则系统只能起到事发后取证的作用。因此，这种可见光摄像机和人工监视、录像相结合的视频监控方式，整体处于半天时、半天候和半自动状态情况下。如何提高在“月黑风高”的案件高发时间段的自动报警防范能力，就成为了国家公共安全防范领域内急需解决的重要问题之一。

    在这情况下，红外热成像技术逐渐浮出水面，进入安防监控产品的视野当中。

    据了解，红外热成像技术是一种被动红外夜视技术，最初，该项技术出于军事目的而发展起来，由于其应用的先进性和实用性，发展到今天已成为工业设备监测和诊断的必备技术，主要应用于电力、医疗、冶金、环保节能、气候、洋流等行业内。此外，地震、空难等人员搜救工作也离不开该技术。目前，国产红外热像仪大多采用多晶硅探测器作为红外热像仪的核心部件。探测器以远距离、非接触的方式探测到物体红外能量（热量），并将其转换为电信号，进而在显示器上生成热图像和温度值。使人们不仅能够观察热图像，还能够将探测到的热量精确量化、测量，以进行准确识别和严格分析。

    基于上述原理，红外热成像技术能很好地应用于安防智能视频监控中，可以发挥普通摄像监控所不能达到的效果，特别体现在24小时智能监控、准确判断识别伪装及隐蔽目标、火灾预警、周界检测及透视遗留物体内部五大方面。

    实现24时恶劣气候智能监控

    普通的视频监控很难做到全天候的监控，如银行的金库、机要室、军事要地、监狱以及核心办公室等重要的监控区域，不可能完全做到全天候地有可见光，当没有了可见光时，普通视频监控也就失去了其监控功能。要想夜晚监控，只能用日夜转换摄像机加上红外灯。但红外灯也只能接收可见光波段的光波，若在无光源的情况下，其也是观测不到物体的。

    红外热成像技术则与之有本质的不同，它是被动接受目标自身产生的红外波段电磁波，即：只要高于绝对零度的物体就有分子运动，只要有分子运动就会对外辐射红外波段的电磁波，这样就算人眼看不见的情况下，不采用任何照明手段，红外热成像设备都可以轻松地捕捉目标。所以说，采用该技术的监控产品在任何恶劣的环境下均可以实现24小时的“高效”工作状态，并可通过其他智能设备随时对背景资料进行分析和及时发出预/报警信息。

    伪装及隐蔽难于逃脱

    一般来说，伪装主要是防可见光观测。因此，犯罪分子作案通常隐蔽在草丛及树林中，因为野外环境的恶劣及人的视觉错觉，容易产生错误判断而识别不出来。而红外热成像仪是被动接受目标自身的热辐射，当人体和车辆隐蔽在草丛及树林中时，它的温度及红外辐射一般都远大于草木的温度及红外辐射，因此很容易被自动识别出来。

    此外，普通监视摄像头是无法看到发光物体表面掩盖下所隐藏的物体的，如对被埋藏的盗窃物品、尸体等就不能有效地检测识别出来。而利用红外热成像技术所研制的红外热成像仪则可以检测识别出来，因为当某处的表面被弄乱时，该表面的热轮廓也会被破坏，如翻过的土壤热辐射和压实的土壤热辐射是不同的。因此，通过红外热成像仪的这种功能可以找到被埋藏的赃款赃物或被埋的尸体等。

    消灭火灾于萌芽阶段

    由于红外热成像仪是反映物体表面温度而成像的设备，因此除了夜间可以作为现场监控使用外，还可以作为有效的防火报警设备。如在大面积的森林中，火灾往往是由不明显的隐火引发的，这是毁灭性火灾的根源。用现有的普通监视系统，很难发现这种隐性火灾苗头。然而用飞机巡逻，采用红外热成像仪，则可以快速有效地发现这些隐火，并且可以准确判定火灾的地点和范围，即可透过烟雾发现着火点，把火灾消灭在萌芽阶段。

    在住宅小区、机场、码头、学校等人流密集的场所，通过红外热成像仪探测的红外热图像，均能迅速及时监测到火灾源头，进行预/报警，以便及时采取行动进行处理。

    此外，即使是在火灾过后，消防人员也能通过现场红外热成像仪的监视图像，开展对火灾现场卓有成效地搜救工作。

    远距离巡查效率高

    众所周知，我国边境线甚长，海洋也辽阔，由于野外环境的恶劣，特别是在下雨、下雪、大雾、大风的日子，许多系统都不可能很好地担当起防范作用，更不用说通过智能分析报警了。如果采用人员巡逻，利用望远镜进行观察，往往由于可见光波长短，观察效果不理想，根本不可能做到全天候，这样难免不造成漏查、误查和失查的现象。

    利用红外热成像仪，可以探测到不同物体的红外辐射，因而可以远距离地进行观察，尤其适用于风雨天气。如在边境地区放置红外热成像仪，就可成功地破获非法入境者案件，显然，其效率大大高于人工巡查。

    高危物品筛选

    对于被遗弃的行李包裹等遗留物体，普通监控摄像头由于受自然光成像的局限，只能看到行李包裹的外部特征，很难观察到行李包裹内所装的物品，因而无法对其进行分析。但是，由于物体产生的热量在发出红外辐射的同时，还在物体周围形成了一定的表面温度分布场，而不同物体的发热功率也不尽相同，因而不同的物体内部所发出的热扩散和物体表面温度也是不同的。因此，利用红外热成像技术，可以对行李包裹的内部物品初步分析和筛选。

    但红外热成像摄像机在具有诸多优势的情况下，也具有高成本问题，其价格至少为高端红外摄像机的10倍以上。因此，在选择的时候，如果距离近、光源允许的情况下，可见光摄像机性价比优势相对明显；反之，在光源不好、监控区域过大等情况下时若采用可见光红外灯摄像机，就需要大量安装，施工成本也成几何级增长，远不及红外热成像摄像机的性价比高。

    以目前安防市场发展来看，红外热成像监控已经不再遥不可及。制约其大规模应用的价格昂贵、结构复杂等因素，将随着国外探测器成本的降低以及国内厂家对探测器的成功研制、试用，逐步被消除。同时，随着光电、传感、微电子、网络通信、数字视频等技术的发展和信息社会的需求，红外热成像技术也必将越来越多地应用于我国的安全防范体系中。

    （作者系广州飒特电力红外技术有限公司监控事业部总经理）