電子發燒友網報道(文/李寧遠)由于黑體輻射的存在,任何物體都依據溫度的高低對外輻射。這一原理被利用發展出紅外熱成像儀器,熱成像通過紅外敏感CCD對物體進行成像,能反映出物體表面的溫度分布圖,熱成像儀器的引入,打開了溫度視覺的入口。
用紅外熱成像看到溫度
紅外熱成像本質上是一種光電檢測技術,檢測物體熱輻射的紅外線特定波段信號,再通過信號轉換,將溫度這種平時只能感覺無法真實看到的物理量轉換成可供人類視覺分辨的圖像和圖形。借助該技術,溫度也能夠可視化。
紅外熱成像技術在很多領域都有著深入的應用,軍事、工業、汽車輔助駕駛、醫學領域等領域都有著熱成像很固定的場景。電子電路檢測中,也有很多需要用到熱成像儀的地方,如集成電路檢測、半導體材料缺陷檢測、芯片級微距檢測、電子電氣設備檢測等。
比如電路發生短路,電路板上肯定會有局部溫度過高的情況出現,斷路的話則會產生局部的溫度會比其他地方低的情況,所以利用這一點就很容易通過引入紅外熱像儀判斷電路的故障點。
材料缺陷檢測上,利用短波紅外光可以穿透半導體材料的特性,能夠對半導體材料進行相關檢查。電源設備也可以通過這種非接觸的紅外熱成像對運行狀況進行監控,并在不影響原有溫度場的情況下提供清晰的電源、開關、散熱部分等部分的溫度場分布。
在汽車市場中,熱成像技術也在快速滲透。汽車想要實現高級別的輔助駕駛、自動駕駛,前提是需要多種傳感器相互配合,也就是多傳感器融合概念。因為車載紅外熱像儀探測的是物體表面輻射的紅外能量,在低照度、雨雪、霧霾、沙塵等場景條件下,依舊可以清晰成像,可有效彌補其他傳感器的不足,提升駕駛安全性。
優秀的夜視能力和強大的衍射能力,讓紅外熱成像技術成為彌補其他3D類感知缺陷的可靠補充。
機芯內核、圖像算法、鏡頭控制缺一不可
熱成像儀的機芯是實現熱成像技術的前提,機芯是一個集成的存在,既需要高性能的紅外探測器芯片,也需要優秀的圖像算法和靈活的鏡頭控制技術來提供支持。
芯片層面目前國內已經非常成熟,國內的非制冷紅外探測芯片,不論是氧化釩(VOx)路線還是非晶硅(α-Si)路線,都有代表性的例子。民用領域,可以說已經實現了國產替代,技術水平也是穩居國際第一梯隊。
算法優化,是成像中非常重要的環節。雖然現在的非制冷紅外探測芯片像元間距已經做得越來越小,但是不經過算法優化并不能適配更重應用場景。如艾睿光電近期新發布的紅外熱成像機芯升級了全新一代Matrix?Ⅳ圖像算法后,能夠針對森林、海面、天空、雨霧天氣等特殊場景進行優化,紅外圖像的清晰度、銳利度有了進一步提高。
鏡頭控制同樣能夠為清晰成像提供助力,鏡頭控制技術配合連續變焦鏡頭,聚焦問題得到解決,滿足目標跟蹤及聯動放大等應用場景下圖像全程清晰,減少不必要的聚焦動作。
小結
目前熱成像技術在民用市場仍有較多值得探索的應用空間,較大面陣芯片在安防監控、汽車自動駕駛等領域市場空間不小,小面陣芯片則更多地應用在物聯網、安防、消防等領域,隨著物聯網發展同樣該市場也有著可預期的增長。
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