热成像夜视仪原理介绍

热成像夜视仪原理介绍

自然界中的物体，除了具有我们所熟悉的可见光图像外，还具有一种红外热辐射图像，但人的肉眼看不到红外热辐射，这是因为它所发出的是红外线，为不可见光。

　　如今，一种被称为“红外热成像”的神奇技术能够将热辐射图像转换成可见光图像，它能让人们看到过去看不到的东西。实现这一转换的设备称为热像仪，通过这个热像仪，可以让我们在漆黑的夜里看到有如白天的景象。

　　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。

　　从第二次世界大战开始，热成像技术就已应用在军事上。由于这种仪器热成像夜视仪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。

一、技术原理

物体表面温度如果超过绝对零度即会辐射出电磁波，随着温度变化，电磁波的辐射强度与波长分布特性也随之改变，波长介于0.75μm到1μm间的电磁波称为“红外线”，而人类视觉可见的“可见光”介于0.4μm到0.75μm。

其中波长为0.78~2.0微米的部分称为近红外，波长为2.0~1000微米的部分称为热红外线。

红外线在地表传送时，会受到大气组成物质( 特别是H2O、CO2、CH4 、N2O、O3等)的吸收，强度明显下降，仅在短波3μ~5μm及长波8~12μm的两个波段有较好的穿透率，通称大气窗口，大部份的红外热像仪就是针对这两个波段进行检测，计算并显示物体的表面温度分布。此外，由于红外线对极大部份的固体及液体物质的穿透能力极差，因此红外热成像检测是以测量物体表面的红外线辐射能量为主。照相机成像得到照片，电视摄像机成像得到电视图像，都是可见光成像。自然界中，一切物体都可以辐射红外线，因此利用探测仪测定目标的本身和背景之间的红外线差并可以得到不同的红外图像，热红外线形成的图像称为热图。

二、主要特点

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。

三、热成像夜视仪的主要性能指标分类

1. 分辨率 分辨率是夜视热成像仪的最为重要的指标，夜视仪影响夜视热成像仪成本的关键之一。一般夜视热成像仪的分辨率有160x120、336x256和640x480三种。售价从几万到几十万元。

2. 内置屏幕的分辨率 我们通过夜视热成像仪观测目标，实质上是在观察其内部的液晶屏。顶级品牌的夜视热成像仪，其内置屏幕的分辨率和清晰度都非常高，比如RNO的夜视热成像仪其内置屏幕采用顶级的OLED 800*600的屏幕。这样让其又更清晰观测效果和更好的视野。

3. 双筒还是单筒 双筒在使用舒适度上和观测效果上都明显远优于单筒，当然双筒夜视热成像仪的价格也会远高于单筒的夜视热成像仪。双筒夜视热成像仪在生产技术上会远高于单筒，目前在全球只有两家公司有这个生产技术，包括RNO和HST这两个厂家。

4. 放大倍率 由于在技术上的瓶颈，夜视热成像仪的物理放大倍率，大部分小厂的倍率仅仅都在3倍以内。目前最大能够生产的倍率为5倍。

5. 外界摄录装置 夜视热成像仪，知名品牌都会提供外界摄录装置选项，可以通过本装置，直接摄录到SD卡上。并且还可以通过遥控装置进行遥控拍摄。

四、热成像夜视仪的主要产品介绍

目前能够生产热成像夜视仪的厂家不多，国内有不少厂家试图在生产，但是产品仅仅在实验阶段。目前在国内能够见到的主要就是两个国内品牌RNO和FLIR. 其中FLIR是以生产热像传感器为主力，在光学产品上会稍微弱一点，所以FLIR主要生产中低端的单筒热成像夜视仪，由于其没有光学产品的生产技术，所以一般生产低倍率，低分辨率的民用产品。 在市面我们能够见到的更多的顶级热成像夜视仪，应该是RNO品牌，其产品大多是美国军转民的产品，所以性能上非常卓越。RNO的主力产品是双筒热成像夜视仪，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系列双筒热成像夜视仪，包括HC-336和HC-640. 其中HC-336又分为HC336-3和HC336-5两个型号，价格大约在10-20万元人民币。 在美国市场，FLIR占据大部分4000美元以下的低端热像夜视仪产品市场，而RNO占据大约90%的高端热成像夜视仪的市场。 下图就是RNO非常知名的HC系列热像夜视仪