红外热成像技术研究（合集10篇）由网友“硕果”投稿提供，以下是小编为大家整理后的红外热成像技术研究，欢迎阅读与收藏。
篇1：红外热成像技术研究
摘要：该文在研究摄像机成像技术的基础上，结合物体发热会产生红外光的特性，研究了一种红外热成像摄像机的实现方式。
根据红外热成像摄像机的应用，可以分为两类：一类红外热成像测温仪器，第二类红外热成像安防监控摄像机。
关键词：摄像机红外线发热物体DSP模数转换
1背景
红外热成像测温仪与目前市场上应用的温度计的区别是温度计是点测温，只能得到点的温度，而红外热成像测温仪则是面阵测温，可以得到二维面阵中所有像素点的实时温度。
红外热成像仪器的应用主要应用于故障检测之类的应用，应用于电力行业进行高压线的故障检测，应用于建筑行业屋顶管道的检测，应用于能源行业气体泄漏点的监测，应用于自动化机械行业高速转动装置的故障检测；应用于医疗行业，用于人体病变部位检测。
2实现原理
红外热成像测温仪的架构如图1所示。
FPGA负责采集配置探测器并采集探测器的灰度值，并进行非均匀校正和细节增强等算法处理；FPGA把原始raw数据和处理后的数据通过数字接口传输给DSP，原始raw数据用于DSP的测温算法，把每个像素点的灰度数据转换成相应的温度数据，叠加在FPGA传输给DSP的处理后的YUV数据上面进行图像和温度的叠加显示。
红外热成像摄像机的架构如图2所示。
FPGA负责采集配置探测器并采集探测器的灰度值，并进行非均匀校正和细节增强等算法处理；FPGA把处理后的数据通过数字接口传输给视频芯片，输出视频信号。
3关键技术
3.1光学系统
项目的设计中，红外光学镜头共有3种。
我们可以根据产品的应用环境选择使用手调镜头、消热差镜头还是电动镜头。
然后根据成像距离选择镜头的焦距。
第一种手调镜头，焦距为11mm、15mm、28mm、40mm、75mm，这类镜头适合手持仪器使用。
第二类镜头，为消热差镜头，焦距为11mm、15mm、28mm、40mm、75mm、100mm和150mm。
这类镜头一旦成像距离调试好后，进行螺纹紧固，不再进行焦距调整。
成像效果不会受到镜片的发热而产生变化。
此类镜头适合安防实时监控。
第三类镜头为电动镜头，焦距为50mm、75mm、100mm和150mm，这类镜头适合远距离实时监测使用，客户在后端进行变焦成像。
3.2电学系统
电路系统的设计分为模拟部分和数字部分。
模拟部分为AD电路和DA电路。
AD电路把探测器的模拟视频信号转成数字信号给FPGA进行后续处理。
DA电路根据FPGA给出的数字量产生探测器相应的电压信号，控制探测器的电压以及探测器的上电顺序，以及控制TEC对探测器的温度进行控制的。
数字部分以FPGA为主芯片，外围有SRAM、FLASH、视频芯片辅助FPGA进行数字图像处理。
3.3结构和机械系统
根据电路板的尺寸设计合适的外部结构，该结构需要考虑探测器的散热问题，以及红外挡片的的尺寸以及安放位置。
3.4非均匀校正方式
非均匀校正方式分为挡片校正和无挡片校正。
挡片校正目前在市场上仍占据主体地位，它校正后的图像均匀性比较好，画面干净，噪声较少。
无挡片校正，是事先出厂前把各个温度段的数据校正好，然后存储起来。
应用时再根据各个温度段把事先校正好的数据读出来，把读出来的数据利用二次曲线拟合出新的校正参数，用新的参数参与校正，而且上一帧校正好的数据参与下次校正过程中的计算，如此不断的迭代，最终达到图像均匀的效果。
但是该方法的均匀性没有挡片的效果好。
4结语
随着红外热成像技术的成熟，以及DSP芯片的运算性能、图像智能分析识别算法的发展，红外热成像测温仪和红外热成像摄像机逐步走向智能化、业务化，使满足各行各业的特定业务需求。
因此红外热成像技术发展前景巨大，值得大家深入研究。
参考文献
[1]蔡毅，汤锦亚.对红外热成像技术发展的几点看法[J].红外技术,(2).
篇2：红外热成像技术研究
摘要：随着社会的进步，科学技术的发展也越来越快，传统的无损检测技术渐渐已经不能满足时代的需求了，此时红外热成像无损检测技术被广泛的应用起来，红外热成像无损检测技术在现代各种新型企业和传统的工业中发挥着很大的作用。
关键词：红外热成像；无损检测技术；优缺点
从现在的新型科技企业来说，很多企业的设备在车间生产线上都安装和设置了无损检测程序，之前也有很多传统的无损检测技术出现，不过这些技术不管是在管理方面还是在实践上都存在一定的`缺点，而红外热成像无损检测技术能较好的改善一些传统的无损检测技术不能达到的一些检测效果，如今它在很多领域也得到了应用，因为有它检测的便捷、准确性高等优点逐渐得到人们的认可。
1红外热成像无损检测技术的简介
红外热成像无损检测技术是利用红外热成像原理来工作的。
它是由热成像技术、红外标定技术、图象处理技术和图象压缩与恢复技术等多项高技术的集成。
举个例子，就石油化工企业生产程序来说，对这个生产线所需要的仪器设备进行检测，首先是启动设备，之后在设备工作的时候就会散发出热量，每个仪器所散发出的热量是不一样的，在设备工作的时候，可以利用红外热成像仪器检测被测仪器的热量，这些热量会发射出辐射，在自然界中一切物体都会有电磁波辐射，之后根据辐射就会在红外热成像仪器上成像，根据成像的不同可以判断被测仪器的工作状态。
2红外热成像无损检测技术的原理
相位法红外无损检测利用调制激励源在被测物体内部产生周期热波，由于物体内部缺陷产生的反射受到入射波的干扰而在物体表面形成一个可被红外热像仪记录的波形，用红外热像仪采集多幅热图像，经过图像序列信号重构，得到被测物体表面温度变化信号，提取被测物体表面各点温度变化的相位图和幅值图，据此判定缺陷的存在和特征。
图1给出了采用红外相位法技术进行无损检测的原理。
2.1红外无损检测系统的组成
如图2所示，一个典型的红外无损检测系统由以下几部分组成：热激励系统、红外热成像系统、红外图像采集、处理和分析系统。
2.2激励系统
主动式红外无损检测系统必须要有一个热激励系统，用以造成被测材料内部稳态或瞬态不均匀温度场，使被测材料内部缺陷显示出来。
光源激励系统主要包括三部分，一是函数信号发生器；二是功率放大器；三是卤素光源。
2.3红外图像采集系统
红外图像采集系统主要指红外热像仪，它负责把物体自身的红外辐射变成人眼可识别的可见图像，即把物体表面的温度分布转换成图像，以直观、形象的热图像显示出来。
由于热像仪所获得的是物体表面二维温度场信息，因此普遍应用于红外无损检测。
2.4分析处理软件系统
法国CEDIP软件处理系统包括ALTAIRLI处理软件和ALTAIR图像处理软件。
ALTAIRLI软件具有快速采集和处理信号功能，ALTAIR具有图像增强、数据分析等功能。
为实现对法国CEDIP公司ALTAIR红外无损检测系统采集的红外图像序列进行处理与开发，自行设计了后处理软件系统，功能框图如图3所示，通过读取CEDIPMWIRJADE550红外热像仪采集的图像序列，进行提取表面热波信号相位等信息，并可进行信号重构。
自行开发的红外图像序列处理软件，同样用于国产红外无损检测系统采集的红外图像序列的处理，用以实现缺陷的识别。
3红外热成像无损检测技术的优缺点
红外热成像无损检测技术是一门先进的科学技术，与其它传统的无损检测技术相比，它在很多方面都有优点，但是什么东西都有两面性，红外热成像无损检测技术也有一些不如意的地方，下面就这两方面来简单的探讨一下。
3.1红外热成像无损检测技术的优点
目前红外热成像的应用还算不上是广泛，这是因为红外热成像仪器还没有普及到一般的中小企业的工业生产程序中，还有就是可能一些工厂的生产线上还没有设置检测这项程序，不过除了这些方面之外，在其它一些大型的工厂企业中，红外热成像无损检测技术还是因为其优点慢慢的得到了很好的应用。
其优点而言主要有以下几点：
第一，红外热成像无损检测技术的安全性高。
红外热成像无损检测技术是利用红外热成像的原理根据热量的散发检测红外程度，这种方法与其它技术相比更为安全可靠，检测的时候也不需要经过工作人员接触性的工作，就像在石油化工企业对一些设备进行无损检测时，利用其他传统的方法，需要工作人员对设备的操作流程十分的清楚，此外，石油化工的一些设备都是高风险性的，如果在处理的时候，工作人员一不小心弄错了一步，那么就可能会产生很严重的后果，与此相反，红外热成像无损检测只需要启动设备，之后根据工作时的热量差直接判断设备的正常与否。
第二，红外热成像无损检测技术的灵敏度高。
因为这项技术不是经过人为的检测，与之前一些需要人为操作的检测方法相比，红外热成像无损检测技术完全是由机器操控，通过仪器内部零件的控制，分析设备工作时的散热量检测设备，这样会避免很多差错。
第三，红外热成像无损检测技术的诊断效率高。
红外热成像检测技术完全是由红外热检测仪器内部自动检测自发进行的，由需检测的设备在工作中散发的热量经过红外热检测仪器，这个过程需要的时间只有几秒钟而已，这样大大的提高了诊断效率，传统的检测技术，不仅步骤复杂繁琐，如需要进行一次检测，除了要经过工作人员的准备之外，需要的检测仪器设备也比较多，当然时间相应的也就多了，而且，并不是每一次的检测都会成功，有时只要其中一个步骤出错了，可能这次的整个检测就前功尽弃了，所以红外热成像无损检测技术的诊断效率与其他一些传统的无损检测技术相比，诊断效率高多了。
3.2红外热成像无损检测技术的缺点
红外热成像无损检测技术就缺点方面而言主要有两点：
第一是这项技术只能检测仪器表面的热量，虽然红外热成像技术是通过检测热量差来检测仪器的好坏，但是很多仪器工作的时候，背部散发出的热量和仪器表面的温度是不一样的，如果单纯的通过检测仪器表面的温度来断定一个仪器工作状态的正常与否，这样造成的差错可能会对整个工作程序造成重大的伤害。
第二是红外热成像技术需要的设备是高科技的设备，而且这种设备的更新速度与其他的检测仪器来比相对来说也比较快，所以这种设备的价格也是非常昂贵的，如果就规模一般的工业投资来说，这样的投资对企业自身是不合算的。
4红外热成像无损检测技术的应用
现代石油化工企业已经逐渐进入到了一个高科技的生产模式中，很多时候石油生产都是自动化的流水工作流程，所以在进行石油生产之前对仪器设备进行检测过关是十分有必要的，而且在石化企业工作也是一项高风险的工作，面对易燃易爆的石油制品，仪器是不能出一点差错的，而红外热成像无损检测技术在石化工业生产中作出了贡献。
在石化工业生产时中，设备在运行工作时无时不刻伴着温度的变化而改变的，其中高温设备也不少，而红外热成像检测可以根据检测高温设备内衬的温度来检测设备，这样可以避免仪器在工作中出现故障而出现停工现象，石化工业设备在生产工作的过程中，仪器工作状态不一样，其内衬温度也不一样，这样的检测方法不会出现较大的差错。
另外，管道保温层的检测在石化工业中也是很重要的一部分，因为石油主要的运输方式是管道运输，所以对管道保温层进行检测也是一道重要的工序，如果管道中的温度较低的话，在石油运输过程中可能就会出现石油凝固的现象，如果管道中的温度较高的话，就会出现石油爆燃的危险现象，这样对石化企业来说可能不是损失一部分成本那么简单，所以控制管道保温层的温度是保障石油安全的被运输，才能保障石化企业生产工作的正常进行。
红外热成像无损检测技术能正确的检测管道保温层的温度，使得企业生产程序正常进行。
当然了，还不止这些方面的应用，像对工业锅炉和高温管道耐火材料侵蚀和剥落情况的监测，对高温炉管以及其使用寿命的检测，预防烧穿事故的发生，对锅炉及加热炉炉壁和保温容器壁的监测，寻找热能泄露点的发生等等，红外热成像无损检测技术在这些方面都可以得到很好的发挥作用，预防企业恶性事故的发生，减少企业不必要的经济损失。
红外热成像无损检测技术在很多方面都能得到应用，就像其他的一些电力系统中的应用，它利用检测电力设备的一些裸露的导流体与接线之间的温度来判断电力系统中的电力设备是否完好，预防停电和火灾等恶性事故的发生。
此外在其他一些航空领域、还有建筑设备上都可以得到很好的运用，随着科学技术的发展和进步，可以将红外热成像无损检测技术发展的更好。
5结语
随着我国科学技术的进步和发展，近几年来，中国的红外成像技术得到突飞猛进的发展，与西方的差距正在逐步缩小，有些设备的先进性可与西方同步或领先，在国防很多方面都可以体现出来了。
红外热成像技术也是依赖在科技发展的基础上才得以发展的，不管是缺点还是优点都是它的特点，缺点可以在实践中慢慢的得到改善，优点可以在科技的进步中得到更大的发扬，甚至是可以得到更好的改进，而且这项技术在无损检测中有着巨大的潜力和优优势。
随着社会市场的发展，红外热成像仪行业发展前景也是非常广阔的新兴高科技产业，也是红外应用产品中市场份额最大的一块。
像红外摄像机、红外通讯、红外光谱仪、红外传感器等等这些技术已经得到市场广泛的应用，红外热成像技术在以后的发展中会更加成熟和成功。
参考文献：
[1]李丹嵩.红外热成像技术在化工设备检测中的应用及发展[J].上海化工，，6.
[2]刘晖，陈国华.红外热像检测技术在石化工业中的应用[J].石油化工设备，2010，(1).
[3]杨春，方浴宇，徐建庆.红外热成像技术在炼油化工装置设备诊断中的应用[J].石油化工设备技术，，(11).
篇3：目标跟踪算法在红外热成像跟踪技术上的应用
目标跟踪算法在红外热成像跟踪技术上的应用
摘要：介绍一种优化的快速模板的匹配算法，可实现目标实时提取、识别和跟踪，并成功应用于红外热成像跟踪技术的研究，解决了复杂背景条件下目标跟踪稳定度差的技术难点。该算法用Visual C++编写，可方便地移植到其它操作平台或嵌入式系统。关键词：模板匹配 粗匹配 精匹配 乱序匹配 Visual C++
红外热成像跟踪技术是一种被动式目标检测、跟踪技术，用于对红外视频信号进行目标检测、提取和跟踪。对比度特征鉴别是比较常用的目标提取方法。它无法记忆、识别目标形态特征，在复杂背景下提取效果、跟踪稳定性较差。而模板匹配算法以目标特征数据为模板，在搜索区域里寻找匹配点，即以目标形态特片为判据实现目标检索和跟踪。即便在复杂背景状态下，跟踪灵敏度和稳定度都极高，非常适用于复杂背景下的目标跟踪。
模板匹配算法由于计算量庞大，应用成本较高。经过多方优化、简化后，可用工控机实现实时模板匹配处理。在没有增加成本、耽误工程进度的前提下，增强了复杂背景下的跟踪灵敏度和稳定度，提高了产品的综合竞争能力。为模板匹配算法的低成本应用开壁了一条新路。
本文介绍的模板匹配算法在Windows 下用Visual C++编制，可方便地移植到多种操作平台。
(本网网收集整理)
1 模板匹配原理
模板匹配是数字图像处理的重要组成部分之一。把不同传感器或一传感器在不同时间、不同成像条件下对同一景物获取的两幅或多幅图像在空间上对准，或根据已知模式到另一幅图中寻找相应模式的处理方法就叫做模板匹配。
假设要在搜索区域中寻找与模板图像相关程度最大的位置，可以通过模板匹配来计算两者的相关程度。图1是模板匹配算法的示意图。假设模板（b）叠放在搜索图(a)上平移，模板覆盖下的部分记作子图Si,j，其中i,j是这块子图的左上角像点在S图中的坐标。从图1中可得出i,j的取值范围：1≤i≤K-M+1、1≤j≤L-N+1。
衡量模板T和子图Si,j的匹配程度，可用下列两种测度：
或者
展开前一个式子，有：
（3）式右边的第三项表示模板的总能量，是一个常数，与(i,j)无关。第一项是模板覆盖下那块子图像的能量，它随(i,j)位置而缓慢改变。第二项是子图像和模板的互相关函数，随（i,j）变化而迅速改变。模板T和子图Si,j匹配时这一项的值最大，因此可用下列相关函数来反应匹配程度：
或者归一化为：
公式（5）
2 建立数学模型
2.1计算公式
模板匹配算法计算模板和匹配区域的相似程度，以最相似位置为匹配点。由于模板需要在匹配区域上逐次匹配，运算量很大。所以选择匹配公式对整个匹配的效率有极大的影响。
工控机的数据处理能力有限，需要针对红外热成像跟踪技术的特点来简化数学模型，选定计算量最小的计算公式。目标跟踪算法用来确定目标位置，可以用匹配误差的相对大小作为目标判别的依据，误差最小的位置就是目标位置，需要考虑绝对相似程度。
公式（1）～（5）都能够真实反应模板的相对匹配程度，选择计算量最小、效率最高的公式（1）作为原始数学模型。匹配点位置算法完成整个匹配区域内的小匹配误差点检索，表示为公式（6）：
变量K、L为匹配区域尺寸；M、N为模板尺寸。
2.2 模板尺寸
模板尺寸对系统性能和计算量的影响不容小觑。模板过大导致动态特性变差；过小又会减少目标的特征数据量，降低匹配的敏感程度，增大目标检测难度。实际操作中，模板尺寸设置为32×16时的效果非常理想。
2.3 匹配区域
不同的'应用环境下，对匹配区域和实时性要求也不尽相同。光电探测设备需要在视频图像采集周期内(20ms)完成数据实时处理。由于目标在两场视频图像之间的移动量较小、特征变化不大，匹配区域可以大大缩小。
匹配区域太小会导致目标动态特性变差，过大又会导致计算量大幅度增加，具体选择需要权衡设备参数来决定。由于CCIR制式视频信号是隔行扫描，系统出于实时性考虑，数据以场为单位处理，导致图像比例为2:1状态。为了保持水平、垂直方向的动态特性一致，图像匹配区域也按2:1比例选择。
在满足实时性要求的情况下，选择相对较大的匹配范围，可提高设备的动态特性，从表1实测数据可以看出，选择匹配区域100×50点、模板32×16点时，动态范围为69×35，时间消耗为13ms。光电探测设备系统目标动态特性要求处理区域不小于40×20点。可见以上选择可以很好地满足动态特性和实时性要求。
表1 匹配区域与完全优化处理时间对比表
匹配区域256×128200×100150×75100×5070×35直接处理时间（ms）37883013优化处理时间（ms）907255135*数据测试平台为：PIII933CPU、256MB内存、Win2000操作系统
**数据是在加入算法优化、模板尺寸为32×16的情况下获取的。
3 数学模型优化方法
数学模型结合选择的模板和搜索区域大小，可以知道模板最佳匹配点计算公式如下：
由公式（7）可以看出，程序需要进行大量的循环计算，整体运算量仍然不小，需要进一步优化，减少处理时间。运用如下优化算法进一步减少实际运算量。
3.1 粗精匹配结合
观察实际模板匹配运算结果可以发现，匹配点附近的匹配误差迅速下降，有显区别于其它位置。针对这一特点，采用粗精匹配结合的算法迅速锁定匹配点大致区域，可大大降低整体匹配次数。
具体实现方法：先跳动着隔几个点进行一次粗匹配，大致框定匹配区域，然后在附近区域逐一检索获得最佳匹配点。运算量可减少到三分之一以下，且目标提取效果相当好。
3.2 限制最大匹配误差
因为只需找到最小匹配误差的位置，不必完整计算每一位置的绝对匹配误差，而以已经计算最小匹配误差作为最大允许误差。若计算误差大于该最大允许误差，就肯定不是最佳匹配点，可以提前结束计算，进入下一匹配位置的计算；如果匹配完成后仍小于最大允许误差，就用当前误差替换最大允许误差，并把该点作为潜在的匹配位置记录下来。
匹配点和非匹配点的误差常常相差2～3个数量级。经过这种处理后，匹配点后剩余的计算量可以大大降低。
3.3 乱序匹配
目标出现在匹配区域中的位置不确定。不固定顺序算法可以更快地检索到匹配区域，迅速降低最大匹配误差，减少剩余非匹配点的计算一，降低整体运算量。
针对光电探测设备的实际工作情况，在跟踪状态下，目标位移角速度和角加速度有限，导致目标常处于匹配区域中心附近。选择由中心向周围辐射匹配的方式效果最理想。
4 程序样本
以下程序样本综合使用了上面的优化算法，成功应用于红外热成像跟踪技术的原理样机，达到了预期效果。
该函数用于图像模板匹配运算，适用于256灰度值的黑白图像数据。
Deal_With:TemplateMatch(unsigned char* lpSource,LONGlWidth,LONG lHeight,unsigned char* lpTemplate,LONG lTemplateWidth,LONG lTemplateHeight，)
{
unsigned char* Source; //指向待处理图像的指针
unsigned char*Template； //指向模板图像的指针
int i,j,m,n; //循环变量
unsigned char lMaxWidth，lMaxHeigth，//匹配位置
unsigned long D; //相似误差
unsigned long MaxD; //最大允许相似误差
//粗相关
MaxD=0x10000000; //约定最大匹配误差
for(j=0;j for(i=0;i D=0; Source=(unsigned char *)lpSource+lWidth*j+i; Template=(unsigned char *)lpTemplate; for(n=0;n for(m=0;m D+=(*Source++-*Template++)*(*Source++-*Template++); Source+=lWidth-lTemplateWidth; } if(D MaxD=D; lMaxWidth=i; lMaxHeight=j; } } } //精相关 lMaxWidthExact=lMaxWidth; lMaxHeightExact=lMaxHeight; for(j=lMaxHeight-2;j<=lMaxHeight+2;j++){ for(i=lMaxWidth-2;i<=lMaxWidth+2;i++){ D=0; Source=(unsigned char *)lpSource+lWidth*j+i; Template=(unsigned char *)lpTemplate; for(n=0;n for(m=0;m D+=(*Source++-*Template++)*(*Source++-*Template++); Source+=lWidth-lTemplateWidth; } if(D MaxD=D; lMaxWidthExact=i; //x方向最佳匹配点位置 lMaxHeightExact=j; //y方向最佳匹配点位置 } } } } 目标跟踪算法在红外热成像跟踪技术上的应用 关键词：模板匹配 粗匹配 精匹配 乱序匹配 Visual C++ 红外热成像跟踪技术是一种被动式目标检测、跟踪技术，用于对红外视频信号进行目标检测、提取和跟踪。对比度特征鉴别是比较常用的目标提取方法。它无法记忆、识别目标形态特征，在复杂背景下提取效果、跟踪稳定性较差。而模板匹配算法以目标特征数据为模板，在搜索区域里寻找匹配点，即以目标形态特片为判据实现目标检索和跟踪。即便在复杂背景状态下，跟踪灵敏度和稳定度都极高，非常适用于复杂背景下的目标跟踪。 模板匹配算法由于计算量庞大，应用成本较高。经过多方优化、简化后，可用工控机实现实时模板匹配处理。在没有增加成本、耽误工程进度的前提下，增强了复杂背景下的跟踪灵敏度和稳定度，提高了产品的综合竞争能力。为模板匹配算法的低成本应用开壁了一条新路。 本文介绍的模板匹配算法在Windows 2000下用Visual C++编制，可方便地移植到多种操作平台。 1 模板匹配原理 模板匹配是数字图像处理的'重要组成部分之一。把不同传感器或一传感器在不同时间、不同成像条件下对同一景物获取的两幅或多幅图像在空间上对准，或根据已知模式到另一幅图中寻找相应模式的处理方法就叫做模板匹配。 假设要在搜索区域中寻找与模板图像相关程度最大的位置，可以通过模板匹配来计算两者的相关程度。图1是模板匹配算法的示意图。假设模板（b）叠放在搜索图(a)上平移，模板覆盖下的部分记作子图Si,j，其中i,j是这块子图的左上角像点在S图中的坐标。从图1中可得出i,j的取值范围：1≤i≤K-M+1、1≤j≤L-N+1。 衡量模板T和子图Si,j的匹配程度，可用下列两种测度： 或者 展开前一个式子，有： （3）式右边的第三项表示模板的总能量，是一个常数，与(i,j)无关。第一项是模板覆盖下那块子图像的能量，它随(i,j)位置而缓慢改变。第二项是子图像和模板的互相关函数，随（i,j）变化而迅速改变。模板T和子图Si,j匹配时这一项的值最大，因此可用下列相关函数来反应匹配程度： 或者归一化为： 公式（5） 2 建立数学模型 2.1计算公式 [1] [2] [3] [4] [5] 电阻率成像技术研究与应用 层析成像方法的'应用,使得物探技术变得更加简捷、高效和经济.本文介绍了电阻率成像的基本概念,讨论了该方法的技术原理,并详细阐述了电阻率成像技术应用于煤矿采空区勘察的操作方式、观测装置、数据处理等技术要素.结合某煤矿采空区勘察的工程实际,介绍了煤矿采宅区探测时的测区及布线概况.通过对7条测线数据的解释,详细分析了测量结果,并对电阻率成像技术的发展前景做出了有益的探索. 杨磊,YANG Lei(华北水利水电学院,郑州,450011) 陈学林,CHEN Xue-lin(河南省地质环境监测院,郑卅,450002) 红外显微成像技术及其应用进展 不锈钢覆面焊缝脉冲涡流热成像检测技术研究论文 【摘 要】不锈钢覆面广泛应用于核电站各种高放射性水池、高放射性工具存放间、核燃料转运通道，是隔离和阻挡放射性的第一道重要屏障。国内外核电站不锈钢覆面泄漏失效时有发生，查漏修复技术难度高，代价高昂。众多案例表明泄漏事故大多直接或间接与建造期间焊接原始缺陷相关。受钢覆面结构限制和渗透、目视、真空罩气泡法等常规无损检测方法本身的局限，大量焊缝内部缺陷无法有效检出，成为覆面泄漏失效的敏感部位。本文介绍了开展不锈钢覆面焊缝脉冲涡流检测技术研究的相关工作，研究表明该技术具有缺陷直观可测，干扰因素小，检测效率高等优点，解决了不锈钢覆面焊缝内部缺陷无法有效检出的问题，可用于建安阶段不锈钢覆面焊缝的焊接质量控制。 【关键词】核电站；不锈钢覆面；脉冲涡流热成像技术；无损检测、 0 前言 不锈钢覆面广泛应用于核电站各种高放射性水池、高放射性工具存放间、核燃料转运通道，例如反应堆堆腔水池、反应堆换料水池、乏燃料水池、核燃料转运舱、容器装载井、容器准备井、RPE系统集水坑等，是隔离和阻挡放射性的第一道重要屏障。水池一旦泄漏，放射性物质泄漏引发的核安全风险巨大；钢覆面泄漏定位检测技术及水下焊接技术尚不成熟，水池修复代价极高。据统计几乎国内每个核电厂在不同阶段都发生过水池泄露的问题或事故，例如秦山一期、二期核电厂水池泄漏[1-2]，岭澳核电站1号机组乏燃料贮存水池在投入运行前夕出现泄漏，同样的问题在美国的佐治亚电厂哈奇1号机组、巴基斯坦的恰希玛核电厂以及日本某些电厂的钢覆面泄漏失效问题报告中也多次提到[3-4]。众多水池失效案例表明泄漏事故大多直接或间接与建造期间焊接原始缺陷相关，因此在建安阶段加强对焊缝焊接缺陷的控制对保证钢覆面运行质量意义重大。 不锈钢覆面施工采用手工钨极氩弧焊工艺将3～6mm厚度的不锈钢薄板焊接在混凝土侧的埋件上，焊接组装而成。受不锈钢覆面结构的限制，大量对接焊缝只能进行渗透、目视、真空罩气泡法检测。受检测方法的.限制，焊缝内部缺陷无法有效检出，成为覆面泄漏失效的敏感部位。如何有效检测出不锈钢薄板对接焊缝的内部缺陷成为保证钢覆面建造质量的关键。下面将介绍基于脉冲涡流热成像检测技术开展不锈钢覆面焊缝无损检测技术的相关研究，包括技术原理，仿真模拟，系统构建，试样测试，结论等。 1 检测原理 脉冲涡流热成像技术（Eddy Current Pulsed Thermography， ECPT）是一种新型红外热成像无损检测技术，其原理是基于电磁学中的涡流现象与焦耳热现象，运用高速高分辨率红外热像仪，获取导电试件在涡流激励下由焦耳热产生的温度场分布，并通过对红外热图像序列的分析处理来检测结构缺陷及材料电磁热特性变化。由于具有不受提离及边缘效应影响，检测结果为图像，直观易懂，单次检测面积大，效率高检测时无需接触被测件表面，可利用涡流效应检测表面及近表面缺陷，利用热效应检测更深层缺陷等优势，该方法一经提出，便被作为复杂构件缺陷的一种潜在的可视化绿色无污染无损检测手段，受到了广泛关注，目前已被成功应用于碳纤维复合材料、发动机叶片、铁轨等无损检测。 脉冲涡流热成像检测过程主要涉及以下物理过程， ①脉冲电磁感应产生涡流； ②涡流受到表面和近表面缺陷的扰动分布发生变化，并通过焦耳热在金属导体上产生热量； ③热量在导体中由高到低传递，其传递过程同样受到缺陷的影响； ④热成像仪采集热量分布的变化过程，并揭示缺陷的存在。 2 仿真模拟 采用COMSOL Multiphysics软件以有限元法为基础，通过求解偏微分方程（单场）或偏微分方程组（多场）来实现真实物理现象的仿真，可评估检测技术的可行性，优化检测工艺。在脉冲涡流热成像仿真模拟中涉及如下物理公式（1），（2）。 感应电流： σ—电导率，μ—磁导率，ρ—密度，CP—比热容，K—导热率。 2.1 不同深度矩形槽脉冲涡流热成像仿真 热成像仪可以连续动态的采集试件温度场分布变化的图像，将图像缺陷点与参考点的温度变化信息采集出来，进行对比可以用于判断是否存在缺陷。此外，在同条件激励热源下若能将同尺寸不同深度的缺陷的温度变化信息采集出来矩形对比分析，则可能对缺陷深度位置进行评估。模拟仿真主要模拟缺陷点与参考点的温度场信息，以及同尺寸不同深度缺陷的温度变化信息。 2.2 仿真分析及结论 从图1可以直观看出由于缺陷的存在，感应电流绕过缺陷流动，感应电流密度在缺陷边界出现了变化，导致温度分布发生变化，通过热成像技术获取的温度分布图可以用于判断缺陷的形状和测量缺陷尺寸。从图2可以看出不同深度的缺陷缺陷点与参考点温度变化缺陷存在差异该差异可用与评估缺陷的深度。从仿真结果来看，脉冲涡流热成像检测技术用于钢覆面焊缝无损检测是可行的。 微光图像与红外图像融合技术研究 图像融合技术在微光和红外图像处理中得到了广泛的`应用.为了深入理解图像融合技术以及融合后的图像质量,首先分析了微光和红外图像的融合技术,对微光和红外图像进行了预处理,分析了微光和红外成像过程、图像增强技术、特征提取方法、图像配准等.重点研究了拉普拉斯图像融合、对比度调制融合、基于小波分解的图像融合技术.最后通过实验对这几种融合技术进行了比较,结果显示融合后的图像质量得到了改善,突出了目标轮廓和细节,方便了目标识别. 红外夜视热成像仪是热成像仪的一个分支，传统的热成像仪更多的为手持型，而非望远镜型，主要在传统工程检测上使用。在上世纪末，随着热成像技术的发展，由于热成像技术相对于传统夜视仪的技术优势，美国军 方逐渐开始配备红外夜视热成像仪。红外夜视热成像仪，另一个名称为热成像望远镜，其实其在白天依然能很好使用，但是由于主要在夜晚使用才能发挥其效力，所以就叫红外夜视热成像仪。 一、红外夜视热成像仪的主要性能指标分类 1. 分辨率 分辨率是红外热成像夜视仪的最为重要的指标，夜视仪影响红外热成像夜视仪成本的关键之 一。一般红外热成像夜视仪的分辨率有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 我们通过红外热成像夜视仪观测目标，实质上是在观察其内部的液晶屏。顶级品牌的红外热成像夜视仪，其内置屏幕的分辨率和清晰度都非常高，比如RNO的红外热成像夜视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，当然双筒红外热成像夜视仪的价格也会远高于单筒的红外热成像夜视仪。双筒红外热成像夜视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，红外热成像夜视仪的物理放大倍率，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 红外热成像夜视仪，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。 二、红外夜视热成像仪主要品牌 1、美国RNO 红外热成像夜视仪在近得到常驻的发展，美国知名的军 工企业RNO可以说功不可没。RNO与美国军 方的合作，另外一方面也推动了红外热成像夜视仪在民用方面的发展。RNO的HC系列红外热成像夜视仪，可以说在美国军 队众口皆碑。知名度非常高。 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。 上图就是RNO非常知名的HC系列热像夜视仪，改系列产品与为美 军定制，目前美 军采购量超过10万台，前期美国海豹突击队人手配备一台HC640. ，RNO与美 军共同研发的TC系列超高清热成像夜视仪成功，RNO HC系列才得以成功转为民用，也让很多爱好者有机会使用这款传奇的热成像夜视仪。 2、美国FLIR 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红外夜视热成像仪，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。 红外夜视热成像仪和夜视仪的对比 其实热成像不是夜视仪，热成像白天夜间都可以使用，效果是一样的，夜视仪白天不可以使用，只能在夜间使用才能体现出夜视仪的性能。 我们不讨论热成像仪在工业等方面检测的使用，这方面夜视仪肯定是不能使用的。我们主要讨论在晚上作为夜视仪使用的情况下，各自的优缺点。 1、最远观测距离的对比 我们知道观测距离会给镜头配备有关系，下面讨论都以标配的镜头，如果更换大倍率镜头，观测距离会更远，但是视野都会变小。 目前市面上观测距离最远的是，2+ 、2代双筒夜视仪，售价也不菲，5万多元。 奥尔法560 2代+就是比较典型的产品。 二代+夜视仪，如果在全黑（比如地下山洞），是必须有红外灯的配合，由于一般红外灯的最远距离是100米，所以其观测辨识的距离是100米。 而对于160x120分辨率的热成像夜视仪，其观测距离在使用标准镜头下，无论全黑还是微光情况下，都能观测到大约150米-200米距离的人。如果选用分辨率是336x256的热成像仪，则可以提高一倍，达到500米左右。当然价格也接近10万元了。 所以，综上所述，在全黑的情况，除非热成像夜视仪的分辨率过低，比如160*120的，否则会比二代+夜视仪观测距离远。在微光情况下，同价位的两种夜视仪，二代+夜视仪会略远，但是差距不大。但是二代+的夜视仪是可以辨识出到底是谁的，能够看清每个细节，但是热成像仪对于没有温差的部分是辨识不出来的。 如果是同样用于夜间打猎，对于藏起来的动物，只要动物稍微露出部分肢体，热成像仪就可以辨识出目标，但是夜视仪不一定能辨识到了。 2、视野感觉的对比 由于2代+的夜视仪是通过镜头观察目标，所以，使用二代+的夜视仪视野会更好，并且更适合人眼观测习惯。所以这方面，二代+夜视仪会更好。 3、光线因素的影响 二代+的夜视仪，由于成像原理，受环境影响比较大。特别是光线变暗后，观测距离会缩短。同时会怕强光。热成像仪则没有这方面的顾虑。 红外热成像夜视仪在生产上对技术要求很高，所以目前在全球能够生产红外热成像夜视仪的厂家很少很少。 目前市面上红外夜视热成像仪的品牌不多，价格差异却非常的大，价格从几万到几十万元不等。购买红外夜视热成像仪到底应该选什么牌子好呢？本文将详细介绍红外夜视热成像仪的品牌。 基于支持向量机的红外成像跟踪算法 为提高传统红外成像跟踪算法的性能,克服相关跟踪对“图像灰度一致性”的要求,在分析光流方程和支持向量机基本理论的'基础上,提出一种由光流方程引出的基于支持向量机的成像跟踪算法.以机动车的红外图像序列为研究对象,该算法利用支持向量机的分类值替代方差和误差函数,将每帧中分类值最大的位置看作当前帧中目标的位置,从而实现了对目标的跟踪.该算法不仅不要求满足“图像灰度一致性”,而且有效地减少了跟踪的累积误差.研究结果表明,与传统相关跟踪算法相比,本文提出的跟踪算法的精度、稳定度和鲁棒性都有所提高. 【红外热成像技术研究（合集10篇）】相关文章： 红外线的研究报告2023-07-17 初一物理上册知识点总结2023-02-23 思维导图学物理的学习方法2024-05-07 八年级上册人教版新文化运动教案优秀2022-10-05 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篇5：电阻率成像技术研究与应用
篇6：红外显微成像技术及其应用进展
篇7：不锈钢覆面焊缝脉冲涡流热成像检测技术研究论文
篇8：微光图像与红外图像融合技术研究
篇9：红外夜视热成像仪什么牌子好
篇10：基于支持向量机的红外成像跟踪算法
