红外成像

红外摄影——红外像

热像仪——热图

一、红外线分类和产生机理

    红外线位于电磁波谱中的可见光谱段的红端以外，介于可见光与微波之间，波长为0.76～1000μm，不能引起人眼的视觉。在实际应用中，常将其分为三个波段：近红外线，波长范围为0.76～1.5μm；中红外线，波长范围为1.5～5.6μm；远红外线，波长范围为5.6～1000μm。它们产生的机理不太一致。我们知道温度高于绝对零度的物体的分子都在不停地做无规则热运动，并产生热辐射，故自然界中的物体都能辐射出不同频率的红外线，如相机、红外线胶片自身等。在常温下，物体辐射出的红外线位于中、远红外线的光谱区，易引起物体分子的共振，有显著的热效应。因此，又称中、远红外线为热红外。当物体温度升高到使原子的外层电子发生跃迁时，将会辐射出近红外线，如太阳、红外灯等高温物体的辐射中就含有大量的近红外线。借助不同波段的红外线的不同物理性质，可制成不同功能的遥感器。

二、不同波段的红外像成像原理和特点

    红外遥感技术中能获得图像信息的仪器有：使用红外线胶片的照相机，具有红外摄影功能的数码相机，热像仪等。红外摄影通常指利用红外线胶片和数码相机进行的摄影；前者属于光学摄影类，后者属于光电摄影类。

1、光学摄影类

    红外胶片中加入了红外增感染料，能记录0.4~1.35um间的可见光和近红外线，为获得景物纯粹的红外像，在镜头前加装一个红外滤镜，滤掉可见光。但是，日常摄影中的人体、树木等达不到辐射近红外线的温度，不能使胶片形成足够清晰的像，所以应该是景物反射太阳辐射中的近红外线。因此，近红外线也称为摄影红外。人体、草地对红外线反射较强，它们的黑白红外像就较白；河流、天空对红外线反射较弱，成的黑白红外像就较黑。

2、光电摄影类

    自然界中的一些物质在受到辐射后，会引起它的电化学性质变化。例如温度升高后，电阻变小，产生电压。利用它们的这种物理性质可制成光电探测器，遥感仪器的光学系统收集到的辐射能量通过探测器实现光电转换。根据电磁波和探测器的作用机理不同，分为光子探测器和热电探测器。

    光子探测器是利用光敏感材料的光电效应，把一定波长的电磁波信号转化为电信号输出。如一些具有红外摄影功能的数码相机的光电耦合器（CCD）能响应的波谱为0.4～1.1μm，同样在进行红外摄影时要加装红外滤镜，CCD所感应到的是景物反射太阳辐射中的或者是相机自带的红外灯发出的近红外线。

    热电探测器是利用目标辐射的热效应对热敏电阻的电学性质的影响而工作。例如热红外成像装置，它是被动地接受目标的热辐射，通过其中光学成像系统聚焦到探测元件上进行光电转换，放大信号，数字化后，经多媒体图像技术处理，在屏幕上以伪色显示出目标的温度场—热红外图像（热图、热像）。热图像色调的明暗决定于物体表面温度及辐射率。它反映了目标的红外辐射能量分布情况，但是不能代表目标的真实形状。比如飞机升空后，在它原来停放的位置还能获得飞机停放时的热图像。探测元件工作的波段常为3～5μm和8～14μm，为获得足够的灵敏度，需要对探测器冷却。第二代热电探测器增加了测温功能的热红外成像装置，又称为热像仪，它在医疗、消防、航空遥感、军事等领域有广泛用途。

    综上所述，红外摄影所成的红外像利用了景物反射的近红外线，体现了景物的几何形状；热像仪对人体成的热图，是利用人体自身热辐射获得的表示人体表面温度分布的图像。是两个不同的概念。红外胶片中的感光物质是卤化银，可见光也能使它感光。

红外热像仪：利用某种特殊的电子装置将物体表面的温度分布转换成人眼可见的图像，并以不同颜色显示物体表面温度分布的技术称之为红外热成像技术，这种电子装置称为红外热像仪。

简而言之，热电探测器采集实物红外辐射，转换成电信号，电信号经过消噪处理后再通过CCD或CMOS处理转化成可视的电子图象。

那我们在导弹上拍摄的红外影像到底是光子探测器还是热电探测器呢？