(LWIR)相機(jī)是最常用的紅外相機(jī)
最值得關(guān)注的是,現(xiàn)在有越來(lái)越多新型CMOS芯片進(jìn)入相機(jī)市場(chǎng)。這些芯片擁有非常出色的成像質(zhì)量和幀速率,同時(shí)還具備極高的性價(jià)比。
大多數(shù)相機(jī)能捕獲到人眼能夠看到的物體的圖像,但也有一個(gè)大家最為熟悉的例外——紅外(IR)熱相機(jī),它能探測(cè)紅外光,這是一種非可見(jiàn)光的輻射能,人們能感受到紅外光的熱量,但是卻看不見(jiàn)紅外光。在超過(guò)絕對(duì)零度(-273.15°C)的溫度下,任何物體都會(huì)發(fā)出熱輻射。物體越暖,其輻射的熱量就越多,這使得人類和其他溫血?jiǎng)游锬茉诩t外相機(jī)圖像中從較冷的背景中脫穎而出。
近年來(lái),CMOS芯片技術(shù)已取得巨大進(jìn)步,憑借高速度(幀速率)、高分辨率(像素?cái)?shù))、低功耗以及最新改良的噪聲指數(shù)、量子效率及色彩觀念等各方面優(yōu)勢(shì)、CMOS芯片在CCD芯片主導(dǎo)的領(lǐng)域里占據(jù)一席之地,CMOS技術(shù)也已成為主流技術(shù)。
長(zhǎng)波紅外(LWIR)相機(jī)是最常用的紅外相機(jī)。隨著體積、重量和成本的下降以及性能的提升,LWIR相機(jī)正在獲得前所未有的廣泛應(yīng)用,其應(yīng)用領(lǐng)域從利用無(wú)人機(jī)保護(hù)瀕危野生動(dòng)物,到探測(cè)癌癥和許多其他疾病的診斷系統(tǒng)。
據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示,到2023年,IR相機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 68.2億美元。
紅外熱像儀工作在三個(gè)波段:中波紅外波段(MWIR)、長(zhǎng)波紅外波段(LWIR)和甚長(zhǎng)波紅外波段(VLIR)。
VLIR波段的應(yīng)用范圍最為有限。它主要用于光譜學(xué)應(yīng)用(一種通過(guò)物體反射的光來(lái)識(shí)別物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室技術(shù))和天文學(xué)中的大功率望遠(yuǎn)鏡。
MWIR波段最適合用于檢測(cè)高溫物體——這就是為什么大多數(shù)MWIR相機(jī)必須冷卻到大約-196°C,這也導(dǎo)致它們的體積相對(duì)較大,價(jià)格相對(duì)昂貴。
相比之下,LWIR相機(jī)最適合在接近室溫的環(huán)境下工作,并且不需要冷卻,體積小巧,價(jià)格便宜。大多數(shù)LWIR相機(jī)均基于微測(cè)輻射熱計(jì),這是一種靈敏的電探測(cè)器,它能將紅外輻射轉(zhuǎn)換成溫度,以產(chǎn)生黑白或彩色圖像。大多數(shù)LWIR相機(jī)用于增強(qiáng)視覺(jué)信息或是精確測(cè)量溫度。
更完整的畫(huà)面
由于LWIR相機(jī)測(cè)量的是熱量而不是光,所以它們?cè)絹?lái)越多地被應(yīng)用到那些傳統(tǒng)的可見(jiàn)光成像無(wú)法顯示足夠信息的應(yīng)用中,比如,夜間的充電樁監(jiān)控系統(tǒng),安防系統(tǒng)和電子生產(chǎn)線,危險(xiǎn)倉(cāng)庫(kù)管控或在夜間為自動(dòng)駕駛的車(chē)輛導(dǎo)航,或是在高功率變壓器和電氣面板發(fā)生故障前,提前發(fā)現(xiàn)它們存在的隱患。
用戶可以使用一部蘋(píng)果或安卓設(shè)備,控制配備LWIR相機(jī)的小型無(wú)人機(jī)。當(dāng)它飛過(guò)太陽(yáng)能電池板安裝現(xiàn)場(chǎng)時(shí),無(wú)人機(jī)捕獲熱圖像,通過(guò)這個(gè)熱圖像可以產(chǎn)生高度精確的三維結(jié)構(gòu)模型。
保護(hù)野生動(dòng)物
野生動(dòng)物保護(hù)的成本很高。每年,偷獵野生動(dòng)物的生意規(guī)模都高達(dá)80~100億美元——與販賣(mài)人口、非法毒品或軍火交易規(guī)模相近。
通過(guò)發(fā)射高頻聲波,無(wú)人機(jī)可以將野生動(dòng)物趕出它們可能被射殺的區(qū)域。在肯尼亞保護(hù)區(qū)最近的一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目中,無(wú)人機(jī)巡邏使大象和其他動(dòng)物偷獵事件減少了96%。
要求精確溫度的應(yīng)用
對(duì)于某些應(yīng)用來(lái)說(shuō),LWIR熱成像相機(jī)僅提供相對(duì)溫度信息(一個(gè)物體與其他物體的比較溫暖)是不夠的,還需要測(cè)量絕對(duì)溫度,圖像中的每一個(gè)像素都要有一個(gè)精確的溫度值。
LWIR輻射測(cè)量相機(jī)可以為諸如食品加工和高科技制造等應(yīng)用,提供這種精確的溫度測(cè)量。