强红外热辐射背景下的成像 仿真
红外热像检测技术综述
作业一红外热像检测技术综述 院（系）名称机械工程及自动化学院科目现代无损检测技术 学生姓名X X 学号XXXXXXXX 2016 年1X 月1X 日
红外热像检测技术综述 XXXX XXXX 目录 1 红外热像检测技术的原理介绍 (1) 2 红外热像检测技术的应用 (2) 2.1材料的内部制造缺陷的红外热像检测 (2) 2.3结构内部损伤及材料强度的检测 (3) 2.4在建筑节能检测中的应用 (3) 2.5建筑外外墙面饰面层粘贴质的检测 (4) 2.6在建筑物渗漏检测中的应用[13] (4) 3 红外热像检测技术国内外发展现状 (5) 3.1红外热像检测技术国外发展现状 (5) 3.2红外热像检测技术国内发展现状 (7) 4 参考文献 (10) I
1 红外热像检测技术的原理介绍 红外热成像检测技术采用主动式控制加热激发被检物内部缺陷，通过快速热图像采集和基于热波理论图像处理技术实现缺陷检测。它通过光学机械扫描系统，将物体发出的红外线辐射汇聚在红外探测器上，形成红外热图像，由此来分辨被测物体的表面温度。该技术具有检测速度快、非接触、范围广、精度高、易于实现自动化和实时观测等诸多优点，适合于裂缝、分层、积水、冲击损伤等问题的诊断。 红外线和可见光及无线电波一样是一种电磁波，红外线的波长比可见光长，比无线波短，为0.78~1000m μ，可分为近红外、中红外和远红外。任何物体只要不是绝对零度，都会因为分子的东{转和振动而发出“辐射能量”，红外辐射是其中一种。如果把物体看成是黑体，吸收所有的人射能量，则根据斯蒂芬—玻尔兹曼定律，在全波长范围内积分可得到黑体的总辐射度为: ()40 ,M M T d T λλσ∞==? (1.1) 式中:()()152121,exp 1c M T c W m m T λλμλ---??????=-???? ?????? ??? 为黑体的光谱辐射度;1c ，2c 为辐射常数，8241 3.741810c W m m μ-=???，42=1.438810c m K μ??，σ为斯蒂芬—玻尔兹曼常数，8245.6710W m K σ---=???，实际的大部分人工或天然材料都是灰体而不是黑体材料，与黑体不同，灰体材料的发射率1ε≠，灰体表面能反射一部分入射的长波()>3m λμ辐射，因此灰体表面的辐射由自身发射的和环境反射的两部分组成，用红外探测器可直接测量灰体发射和反射的总和ap M ，但无法确定各自的份额。通常假设物体表面为黑体，将ap M 称为表观辐 射度，为便于理解，一般将其转换为人们较熟悉的温度单位，称为表观温度ap T ，即: ()()()()04,,ap t l ap ap M M T M T d T λελλρλλλσ=+=? (1.2) 上述的表观温度ap T ，即为红外探测器测量所得温度。在无损检测中测量距离一般较近，可以忽瞬大气的影响，故被测物体的表面发射率。的取值是否准确是影响测量精度的关键因素。
一种天空背景红外图像目标检测方法_李国强
第39卷，增刊 红外与激光工程 2010年5月 V ol.39 Supplement Infrared and Laser Engineering May .2010 收稿日期：2010-04-09 作者简介：李国强（1981-），男，陕西扶风人，工程师，主要从事目标检测、跟踪方面研究。Email:bqmsc@https://www.360docs.net/doc/ad2944433.html, 一种天空背景红外图像目标检测方法 李国强，艾淑芳 （中航工业集团公司 洛阳电光设备研究所 国防科技重点实验室，河南 洛阳 471009） 摘要：天空背景下红外图像中大小目标共存时，通常无法采用一种方法完成检测。该文提出了一种适合于大小目标同时兼顾检出的算法。该方法首先采用数学形态学滤波对原图像进行Top-Hat 变换，进行预检测，同时对原始图像进行拉普拉斯梯度处理，得到面目标的边缘轮廓，从而得到完整的大目标。最后，对两个流程检测得到的目标结果进行信息融合，防止同一目标多次被检测，最终完成检测。试验表明，该方法能有效兼顾大小目标共存的检测。 关键词：目标检测； 红外图像； Top-Hat 变换； 拉普拉斯梯度 中图分类号：TN24 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2010)增(信息处理)-0685-04 A detecting method of infrared image target in sky background LI Guo-qiang, AI Shu-fang （Key Laboratory of National Defense Science and Technology, Luoyang 471009, China ） Abstract : While the big targets and small targets coexist on a sky background, It is usually unable to achieve detection through only one method. The paper puts forward a kind of arithmetic which is fit for detecting big targets and small targets at the same time. The arithmetic adopted morphological filter to make a Top-Hat transform and pre-detection to the original image firstly, simultaneity through a laplacian grads processing to gain the edge outline of side-target, and a complete big target would be given out thereafter. At last, information of targets’ results, which were given by detections of two processes, would be integrated, to prevent times of detections for the same target, the detection would be completed finally. The test shows that this method could afford the detection for the co-existence of big and small targets effectively. Key words: Target detecting; Infrared image; Top-hat transform; Laplacian grads 0 引 言 随着光电技术的迅速发展，红外探测技术作为一种被动的探测手段，已经在军事领域被广泛应用。一般情况下，由于目标距离远，目标成像为弱小的点目标，但随着距离的接近，目标将逐渐成为团状乃至面目标，而且可能存在近距离的目标和远距离的目标共存的情况，这时，就会出现点、面目标共存的情况。 由于天空存在云层大面积起伏的背景干扰，而小目标只有灰度信息和运动信息可用，一般的检测方法都采用抑制大面积的起伏背景来检出小目标，此时大目标的部分区域会被抑制，从而只有若干棱角边缘被当作几个目标检测出来。文中针对这种情况，在小目标检测的基础上，提出了一种大小目标共存的检测方法。该方法分为预检测和边缘提取两个阶段。预检测阶段采用小目标的预处理方法，进行背景抑制，在检测小
热红外遥感在地热中的应用
专业：测绘工程 班级： 0614111 组别：第一组 指导教师：牛磊 姓名：曹岳飞、闫佩良、马欣欣 梁威力、王君 完成时间： 2013年12月1日
热红外遥感技术及其在地热资源调查中的的应用0614111班第一组曹岳飞闫佩良马欣欣梁威力王君 摘要：热红外遥感即通过热红外探测器收集地物辐射出来的人眼看不到的热红外辐射通量，经过能量转换而变成人眼能看到的图像。热红外遥感自从1962年第一台红外测温仪诞生起在军事、地热油气调查、地质填图、热制图、热惯量估算以及灾害监测、环境污染等方面有了非常广泛的应用。本文主要介绍了热红外遥感技术及其在地热资源调查中的应用。 关键词:热红外技术地热资源调查 引言 自然界任何温度高于热力学温度（0K或-273oC）的物体都不断地向外发射电磁波。热红外遥感即通过热红外探测器收集地物辐射出来的人眼看不到的热红外辐射通量，经过能量转换而变成人眼能看到的图像。热红外遥感技术的发展是为了获取地物的热状况信息，从而推断地物的特征及环境相互作用的过程，为科学和生产所应用。 地热是地球赋予人类的廉价能源，地球就像一个庞大的地热库。 人类在面对环境污染的困扰、地球生态平衡的破坏、不可再生资源的匮乏、各国对能源需求的急速增长。这时地热资源调查就显得尤其重要。热红外遥感技术是一种快速检测地面温度的新技术，它能在瞬间或比较短的时间内获取大面积地面温度场信息，将这一新技术用来进行地热资源调查，取得了许多成功经验，同时在理论探讨方面也在逐步深化，展现出它的应用前景。 1 红外线的起源与发展 热红外遥感的发展可以从1962年第一台红外测温仪诞生算起； 1978年美国发射热惯量卫星（HCMM），首次用卫星来观察地球表面的温度差异，这标志着热红外遥感的发展； 随后，红外技术不断发展，一系列航空航天遥感器运用了热红外波段采集地面数据，并将其应用于军事、地质填图、热制图、热惯量估算以及灾害监测、环境污染等方面; 热红外遥感的发展可以从1962年第一台红外测温仪诞生算起； 1978年美国发射热惯量卫星（HCMM），首次用卫星来观察地球表面的温度差异，这标志着热红外遥感的发展；
海天背景红外成像仿真系统
2007年5月 Infrared Technology May 2007 海天背景红外成像仿真系统 李良超，吴振森，杨瑞科 (西安电子科技大学理学院，陕西 西安 710071 ) 摘要：设计了海天背景红外成像仿真系统：利用大气传输软件Modtran 计算天空背景和太阳的红外辐 射；基于JONSWAP 海谱模型构建二维海面；基于热辐射理论和粗糙面散射理论分别计算海面和目标的红外辐射及对背景辐射的散射；最终可获得海天背景红外仿真图像。对于海天背景辐射特性和目标识别算法研究具有重要实际意义。 关键词：红外图像仿真；海天背景辐射；粗糙面；光散射 中图分类号：TN216 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2007)05-0288-03 Infrared Images Simulation System of Sea-sky Background LI Liang-chao, WU Zen-sen, YANG Rui-ke (Science school of Xidian University , Xi’an Shaanxi 710071, China ) Abstract ：In this paper, an infrared image simulation system for sky and sea background is designed. Sky background and solar infrared radiation are calculated using atmospheric transmission model software Modtran. 2D sea surface geometric model is generated based on JONSWAP sea spectrum. Based on heat radiation theory and optical scattering theories on rough surface, infrared radiation and scatter for background radiation from sea and target are calculated, respectively. Infrared simulation image for sky and sea background can be obtained eventually. It is significant for the studies of the sea-sky background Infrared radiation character and the algorithm of target identification. Key words ：infrared images simulation ；sea-sky background radiation ；rough surface ；optical scattering 引言 基于红外图像特征信息的目标识别、跟踪技术受到了广泛研究和应用。目标不是孤立存在的，目标所处背景的红外辐射特性对目标的识别和跟踪有巨大的影响，如何在复杂背景中检测出目标成为研究的重点[1-2]。因此，研究背景和目标的红外辐射特性，建立 背景辐射模型和仿真模型对于红外目标检测有着重 要的意义。韩玉阁中建立了地面背景红外辐射和目标 的辐射的理论模型[3]。李朝晖分析了地面背景的辐射 和散射特征[4]。本文同时考虑海面、天空背景辐射及 大气传输等各种背景因素，建立海面和目标的辐射及 散射计算模型，设计了海天背景中目标红外辐射仿真 系统。 系统集成了天背景辐射，太阳辐射，海面建模、 辐射计算，目标辐射、散射计算，大气传输衰减多种问题的计算模型 ，并生成红外仿真图像。其中，利 用大气辐射及传输软件Modtran 进行目标到探测器的 大气衰减、天空背景辐射及太阳辐射的计算；利用 JONSWAP 海面功率谱模型构建海面的几何模型；基于热辐射理论计算海面和目标的自身热辐射；利用粗糙面散射理论计算海面和目标对背景（含太阳）辐射的散射。 1 海天背景中辐射基本组成 探测器在海面上接收到的红外辐射主要包括天空背景辐射（包括太阳）、海面自身辐射及海面对背景辐射的散射、目标辐射（含对背景的辐射的散射），目标到探测器的大气衰减等几部分。在仿真系统中对各部分分别采用相应的计算模型。 1.1 背景辐射及大气传输 背景计算模型选用专门的大气传输计算软件包
影响红外热成像法检测结果的几个因素
影响红外热成像检测结果的几个因素： 1红外热成像设备的性能； 1.1距离：由于判别饰面层的脱粘空鼓状况，至少需要识别5mm的大小范 围，所以要根据仪器的具体指标来计算仪器的最大检测距离。而不能 理解在规范中的10~50m范围内就行。 1.2视角镜头的视角越小，在相同距离下，在红外热像仪中的显示越大， 物体的细节越清晰；换一种方式来说，如果显示大小相同，那么镜头 度数越小，检测距离就可以越大、 1.3精度：红外热像仪图像的温度分辨率要求较高，测温的精度及准确度 并非十分的重要。满足在建筑领域应用时，温度分辨率小于0.1。c的要 求。因为分析图片时，温度分辨率越高，分析的图片越精细； 2被检测外墙的这种干扰因素； 2.1构造不同：不同的构造会出现不同类型的干扰，在红外图片分析中， 剔除干扰，找到真正的异常区是非常重要的。构造干扰，往往呈现出 一种规则的图像，比如梁、柱呈现出规则的低温； 2.2外墙面是否干净，是否平整，又没有色差；外墙的污渍以及色差呈现 出来的干扰是不规则的，这要根据肉眼观察、数码相片、以及复查时 加以确认； 2.3施工干扰：施工中的脚手眼、外架的附墙等。这类干扰，一般在图片 中分布的较为规则。这需要检测者有现场施工的经验，发现此类问题 时检测人员可以询问委托方核实。必要时委托方出具业主、监理和施 工单位三方签字的书面证明； 2.4环境干扰：检测中太阳照射在建筑物上投射的阴影，以及周边建筑物 的辐射干扰。此类干扰要求检测人员要在检测前，对各种环境干扰要 有一个大致的判断，这样在图片分析时，才能剔除此类干扰。 2.5实例 红外照片 6F
6F 初看红外图片，可以发现规则的方形高温区，现场查看结构图，发现高温区为填充墙，低温区为剪力墙，所以正常，此异常为构造不同造成的异常； 再细看红外图片，可看见在左边的最高的两层填充墙上出现了方形的高温区。当时判断，如果是空鼓不可能如此规则，到现场进行复测发现，在上述部位施工单位涂刷了一层胶质防水材料。 3检测时的气候条件； 3.1温度：红外辐射在被探测器接收之前，必然要经过大气、成像系统等 介质，造成红外损失。根据史蒂夫——波尔兹曼定律，黑体的全辐射 率和黑体热力学温度的四次方成正比。所以温度越高，物体发射的红 外线就越强。因而在一定范围内，高温跟有利于红外检测； 3.2日照：检测墙面的最佳时间段的选取，目的是为了突出外墙饰面层脱 粘空鼓部位与正常部位的温差，一般是选择立面受日照量最大的时刻； 3.3湿度：当大气湿度大于85％的情况下，由于水气密度增加，水汽对红 外辐射吸收的增大缘故，大气对目标物体辐射的衰减急剧加大，因此， 在雾天、雨天，不适宜进行红外检测； 3.4风速：检测气候条件应为晴好的天气，且室外平均风速不大于5m/s； 3.5实例 天气影响对红外图片的对比分析实例 图A
20-红外热像仪的研究和使用实验
实验二十 红外热像仪的研究和使用 红外热像仪是一种利用红外线辐射而拍摄的摄像仪，热成像显示系统是一种处理热信息的微机处理系统。红外热像技术与X 射线，B 超，CT ，磁共振和核显像原理不同，它不主动发射任何射线，而只接受物体辐射出的“热”线——红外线，从而形成物体的“热”影象，是物体的三维“热”（温度）分布图象。热像处理技术在军事上运用很广，而且即有相当重要的地位，如，夜间跟踪目标，武器瞄准器等。但在民用上的运用是这几年的事，比如，医学上通过热拍摄来分析人体各部分的热分布，从而找出病变的部分；电学中对电路板上各元器件的热分布的合理性的研究，从而改善各元器件的分布结构等等。 【实验目的】 1． 熟悉热像仪的基本结构原理。 2． 学会使用热颜色处理热源的软件包。 3． 观察和分析电路板的热分布特性。 4． 描绘电路板的热分布图。 【实验原理】 自然界存在着一种不为人们所注意的客观现象，这就是任何物体都具有一定的温度，它们都是“热”的，所不同的只是热的程度有差异而已。在物理学中，热是用绝对温度来表示的（即用K 表示）。因此，上述现象又可表示为：自然界不存在绝对温度为零的物体。 绝对温度=摄氏温度+273 热与光，电，磁一样，具有辐射特性（热辐射），只是辐射波长有长短。将热，光，电，磁等的辐射，按其辐射波长的长短依次排列，便是人们熟知的波谱（图1）所示。 10-5 0.2 0.4 0.75 1.00 波长（μm ） 图1 红外线在波谱中的位置 热辐射又称红外辐射，这是因为其辐射波长的位置与可见的红光相临并在其外。红外辐射为英国科学家赫胥尔于1800年所发现。 物体的红外辐射波长与其自身温度有关，服从维恩定律： C T m =λ (1) 式中：λm-----物体红外辐射的峰值波长（um ） T ------物体的绝对温度（K ） C ------常数2898。 从式（1）中可看出，物体绝对温度越高，其辐射波长越短；反之亦然。 物体的绝对温度不仅决定了物体辐射的波长，而且也确定了物体的辐射出射度（单位
卫星红外图像序列仿真技术的研究与实现
卫星红外图像序列仿真技术的研究与实现 杨政军1赵龙1李志军2 （1 长沙国防科技大学计算机学院 410073；2 长沙国防科技大学电子科学与工程学院 410073） 摘要：为了降低实际获取卫星红外图像序列所需的代价，针对探测器的特点，提出一种结合星空背景仿真卫星红外图像的方法。该方法采用红外图像仿真技术建立了卫星和星空背景的几何模型、运动模型和红外辐射模型，并生成了与星空背景结合的卫星红外图像序列。结果表明，仿真生成的卫星红外图像序列效果逼真，为目标检测、跟踪算法研究及评估提供了实验验证的仿真环境。 关键词：红外图像仿真；卫星红外图像序列 Study and Implementation of Infrared Images Simulation Technology of a Satellite Yang Zhengjun1 Zhao Long1 Li Zhijun2 （1 School of Computer, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China; 2 School of Electrical Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China） Abstract：According to the characteristics of detectors, we propose a solution which simulates the infrared images of a satellite in the star sky to cut the cost of getting the infrared images. We establish the 3D models, motion models and infrared radiation models of the satellite and stars. At the same time, the infrared images of a satellite combined with the star sky are generated. Simulation results illustrate that our method which supplies a simulation condition is suitable to the study of targets detection and targets track. Keywords：Infrared Images Simulation Technology; Infrared Images of a Satellite 1 引言 在目标检测、跟踪等算法研究中，需要通过探测器列阵面接收的目标辐射或反射能量形成红外图像信号，这些信号经过预处理和目标提取等环节后最终以红外图像序列的形式输入到控制系统中。如果直接通过实验来获得太空场景中天体的真实红外图像序列，虽然符合实际情况，但需要耗费巨大的人力、财力和物力。 红外图像仿真是通过建立空间物体的几何模型、运动模型以及红外辐射模型，以计算机仿真生成目标的近似二值图像序列的一种技术。采用这一技术可以对复杂多样的红外仿真目标及其环境任意地进行重复试验，且所需的代价小、所受的客观制约少。 本文针对探测器的特点，以星空背景中的典型卫星为目标，建立了卫星和星空背景的几何模型、运动模型和红外辐射模型，并生成了与星空背景结合的卫星红外图像序列。 本文的结构如下：第二节介绍了国内外红外场景仿真相关研究的进展情况；第三节采用红外图像仿真技术对卫星和星空背景分别建模，最终建立了其合成模型；第四节根据第三节的模型生成了以星空为背景的卫星红外图像序列，并对此结果进行了分析；第五节总结全文，并对在红外图像仿真过程中还需解决的问题进行了展望。
热辐射成像实验
实验3 热辐射成像实验 热辐射是19世纪发展起来的新学科，至19世纪末该领域的研究达到顶峰，以致于量子论这个婴儿注定要从这里诞生。黑体辐射实验是量子论得以建立的关键性实验之一，也是高校实验教学中一重要实验。物体由于具有温度而向外辐射电磁波的现象成为热辐射，热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0到∞，而一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线。物体在向外辐射的同时，还将吸收从其他物体辐射的能量，且物体辐射或吸收的能量与它的温度、表面积、黑度等因素有关。 【实验目的】 1、研究物体的辐射面、辐射体温度对物体辐射能力大小的影响，并分析原因。 2、测量改变测试点与辐射体距离时，物体辐射强度P 和距离S 以及距离的平方S 2的关系，并描绘P-S 2曲线。 3、依据维恩位移定律，测绘物体辐射能量与波长的关系图。 4、测量不同物体的防辐射能力，你能够从中得到哪些启发？（选做） 5、了解红外成像原理，根据热辐射原理测量发热物体的形貌（红外成像）。 【实验原理】 热辐射的真正研究是从基尔霍夫（G.R.Kirchhoff ）开始的。1859年他从理论上导入了辐射本领、吸收本领和黑体概念，他利用热力学第二定律证明了一切物体的热辐射本领r (ν,T )与吸收本领α(ν,T )成正比，比值仅与频率ν和温度T 有关，其数学表达式为： ),() ,(),(T F T T r νναν= （3-1） 式中F (ν,T )是一个与物质无关的普适函数。在1861年他进一步指出，在一定温度下用不透光的壁包围起来的空腔中的热辐射等同于黑体的热辐射。1879年，斯特藩（J.Stefan ）从实验中总结出了黑体辐射的辐射本领R 与物体绝对温度T 四次方成正比的结论；1884年，玻耳兹曼对上述结论给出了严格的理论证明，其数学表达式为： 4T R T σ= （3-2） 即斯特藩-玻耳兹曼定律，其中4212/10673.5K cm w -?=σ为玻耳兹曼常数。 1888年，韦伯（H.F.Weber ）提出了波长与绝对温度之积是一定的。1893年维恩（wilhelmwien ）从理论上进行了证明，其数学表达式为：
红外热成像检测技术的应用和展望
红外热成像检测技术的应用和展望 摘要：无损检测，是指在不会对材料或元件的有效性或可靠性造成损害的前提下，对其内部的异性结构(缺陷或损伤)进行探测、定位、识别及测量的一种实用性技术。红外热成像技术是在红外探测器、微电子和计算机技术的基础上发展起来的，属于综合性高新技术，该技术正朝着快速扫描、非致冷、焦平面阵列式接收、计算机图像处理的方向发展，利用便携式笔记本电脑控制的系统正日趋完善。 关键词：无损检测；热成像技术；应用；发展趋势
红外热成像无损检测技术(又称红外热波无损检测技术)，是一门跨学科的技术，它的研究和应用，对提高航空航天器，多种军、民用工业设备的安全可靠性具有重要意义。1.红外热成像检测技术的原理 红外热成像无损检测技术的基本原理是利用被检物的不连续性缺陷对热传导性能的影响，使得物体表面温度不一致，即物体表面的局部区域产生温度梯度，导致物体表面红外辐射能力发生差异。借助红外热像仪探测被检物的辐射分布，通过形成的热像图序列就可推断出内部缺陷情况。 从理论上分析可知，材料或构件因内部缺陷将导致局部力学性能的强度改变，由于材料内部结构的不连续性，这种缺陷将引起材料或构件的热传导不连续，致使材料或构件的温度梯度不同，因而显现出的红外热图像也有所不同。通过研究被检测材料的内部缺陷及结构力学性能，找出其热传导特性与红外热图像之间的关系和机理，根据显示图像的温度梯度就可以确定缺陷的位置和范围，由温度梯度随时间变化的速率可以确定缺陷的深度。 采用红外热成像技术进行检测的特点是不受材料的几何结构及材质的限制，可以实现非接触、大面积的检测。 2.红外热成像检测技术的分类 根据探测方式不同，红外热成像检测技术可划分为透射式和反射式，其中反射式更便于使用；根据引起温差的方式不同，可划分为主动式和被动式。 主动式红外热成像检测技术可以对物体表面进行快速、准确的检测，并具有直观、非接触、单次检测面积大等特点。根据主动式激励源不同，主要划分脉冲红外热成像检测技术、锁相红外热成像检测技术和超声红外热成像检测技术等。 2.1脉冲红外热成像检测技术 脉冲红外热成像技术是一种集光、机、电为一体的非接触式无损检测方法，也是目前研究最多和最成熟的方法之一。工作原理如图1所示:以高能脉冲闪光灯作为激励热源，热流在被测构件内部传导过程中，若构件内部存在缺陷或损伤，则使得物体内部热分布将存在不连续性结构，从而导致其缺陷或损伤处的表面温度与无缺陷或损伤处有明显不同。 图1冲红外热成像检测技术的工作原理 脉冲红外热成像检测方式虽然简单实用，但是也存在着一些缺点：适于检测平板类构件，对于复杂结构构件检测存在困难；对热源的均匀性要求非常高；检测构件厚度有限，
热红外遥感
熟悉envi处理热红外遥感的影像步棸 实验一： 一：实验内容：定位查找像元，快速查找像元，察看像元的剖面图以及投影的设置。二：实验步骤： 1.右击图片，打开piexl locator 修改sample line 单击apply 象元值查找 右击cursor location拖动鼠标，象元值会随着光标的移动而改变 2．剖面图 右击图像单击spectral profile 单击option< 打开basic tools 《convert data 选择刚刚投影后保存的文件单击OK 选择bil或bip 格式单击OK 打开投影后图片，查看象元值与投影前比较。 三、实验感想：在熟悉envi软件基础上，再次学习envi的一些操作，变得简单。实验在掌握步骤的基础上要了解实验的原理，如像元剖面图是像元在不同波段上得值。 实验二： 一、实验内容：投影设定，不同波段图像噪音的查看，监督分类图像的选择，非监 督分类与监督分类。 二、实验步骤： 1.地图投影的定义 单击map geoference aster geoference data 通过我截的图可以看见图像有了投影信息： 2.查看噪音选择噪音少得图像Basic tools statistics compute statistics 热成像仪原理 热成像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。 热像仪的应用非常广泛，只要有温度差异的地方都有应用。比如：在建筑领域，检查空鼓、缺陷、瓷砖脱落、受潮、热桥等；在消防领域可以查找火源，判定事故的起因，查找烟雾中的受伤者；公安系统可以找夜间藏匿的人；汽车生产领域可以检测轮胎的行走性能、空调发热丝、发动机、排气喉等性能；医学可以检测针灸效果、早期发现鼻咽癌、乳腺癌等疾病；电力检查电线、连接处、快关闸、变电柜等。 热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。 任何有温度的物体都会发出红外线，热像仪就是接收物体发出的红外线，通过有颜色的图片来显示被测量物表面的温度分布，根据温度的微小差异来找出温度的异常点，从而起到与维护的作用。一般也称作红外热像仪。 一．热像仪的发展 热像仪在最早是因为军事目的而得以开发，近年来迅速向民用工业领域扩展。自二十世纪70年代，欧美一些发达国家先后开始使用热像仪在各个领域进行探索。 热像仪也经过几十年的发展，已经发展成非常轻便的现场测试设备。由于测试往往产生的温度场差异不大和现场环境复杂等因素，好的热像仪必须具备160*120像素、分辨率小于0.1℃、空间分辨率小、具备红外图像和可见光图像合成功能等。 热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。 二．热像仪的品牌 作为世界最先进的高科技产品，热像仪的知名品牌主要集中在美国。近年来，我国在热像仪领域也取得了巨大进步，但是在技术上相对美国还有一定差距，相信国内品牌再经过几年的发展，一定能够和美国品牌抗衡。 热像仪的品牌非常多，客户在选择时，有点无从下手，在选择热像仪时，建议选择大品牌的热像仪。 2012年4月，美国知名的Thermal infrared imager TIMES,发布了2011年全球热像仪品牌排名，美国RNO连续5年荣登销量榜首，其PC160G热像仪更是以40%的市场份额连续8年荣登单品销量冠军。在选择时，可以根据这个排名，进行参考选择。同时选择适合自己的型号。 1. 美国RNO RNO公司于1940年成立于美国芝加哥，是全球历史最为悠久的热像仪生产企业，在二战中，RNO热像仪曾广泛应用美国军方。经过70年的发展，RNO下设了美国RNO热像仪公司，美俄合资RNO夜视仪公司。RNO是全球最为专业的热像仪公司，其下属的RNO夜视仪，在3,4代高端夜视仪领域拥有极大的知名度。 红外热成像检测技术的应用与展望 无损检测，是指在不会对材料或元件的有效性或可靠性造成损害的前提下，对其内部的异性结构(缺陷或损伤)进行探测、定位、识别及测量的一种实用性技术。红外热成像技术是在红外探测器、微电子和计算机技术的基础上发展起来的，属于综合性高新技术，该技术正朝着快速扫描、非致冷、焦平面阵列式接收、计算机图像处理的方向发展，利用便携式笔记本电脑控制的系统正日趋完善。 红外热成像无损检测技术(又称红外热波无损检测技术)，是一门跨学科的技术，它的研究和应用，对提高航空航天器，多种军、民用工业设备的安全可靠性具有重要意义。 1.红外热成像检测技术的原理 红外热成像无损检测技术的基本原理是利用被检物的不连续性缺陷对热传导性能的影响，使得物体表面温度不一致，即物体表面的局部区域产生温度梯度，导致物体表面红外 辐射能力发生差异。借助红外热像仪探测被检物的辐射分布，通过形成的热像图序列就可 推断出内部缺陷情况。 从理论上分析可知，材料或构件因内部缺陷将导致局部力学性能的强度改变，由于材 料内部结构的不连续性，这种缺陷将引起材料或构件的热传导不连续，致使材料或构件的 温度梯度不同，因而显现出的红外热图像也有所不同。通过研究被检测材料的内部缺陷及 结构力学性能，找出其热传导特性与红外热图像之间的关系和机理，根据显示图像的温度 梯度就可以确定缺陷的位置和范围，由温度梯度随时间变化的速率可以确定缺陷的深度。 采用红外热成像技术进行检测的特点是不受材料的几何结构及材质的限制，可以实现 非接触、大面积的检测。 2.红外热成像检测技术的分类 根据探测方式不同，红外热成像检测技术可划分为透射式和反射式，其中反射式更便于使用；根据引起温差的方式不同，可划分为主动式和被动式。 主动式红外热成像检测技术可以对物体表面进行快速、准确的检测，并具有直观、非接触、单次检测面积大等特点。根据主动式激励源不同，主要划分脉冲红外热成像检测技术、锁相红外热成像检测技术和超声红外热成像检测技术等。 2.1脉冲红外热成像检测技术 脉冲红外热成像技术是一种集光、机、电为一体的非接触式无损检测方法，也是目前研究最多和最成熟的方法之一。工作原理如图1所示:以高能脉冲闪光灯作为激励热源，热流在被测构件内部传导过程中，若构件内部存在缺陷或损伤，则使得物体内部热分布将存在不连续性结构，从而导致其缺陷或损伤处的表面温度与无缺陷或损伤处有明显不同。 图1冲红外热成像检测技术的工作原理 脉冲红外热成像检测方式虽然简单实用，但是也存在着一些缺点：适于检测平板类构件，对于复杂结构构件检测存在困难；对热源的均匀性要求非常高；检测构件厚度有限，当检测厚度较高的构件时，难以显示缺陷结果。 2.2锁相红外热成像检测技术 1.实验题目：热辐射与红外扫描成像系列实验 2.实验目的 1） 学习热辐射的背景知识及相关定律，理解科学家们创造性的思维方法和相关实验技术。 2） 学习用虚拟仪器研究热辐射基本定律，测量Planck 常数。 3） 了解红外扫描成像的基本原理，掌握扫描成像的实验方法和技术。 4） 培养学生运用热辐射的基本原理和相关技术进行基础研究和应用设计的能力。 3.实验内容 1） 验证热辐射基本定律，用黑体辐射公式测量Planck 常数 2） 研究和测定物体不同表面状态的辐射发射量 3） 研究辐射发射量与距离的关系 4） 红外扫描成像实验研究 5） 红外无损探伤实验研究 6） 红外温度计的设计与材料热性质的研究 7） 运用热辐射基本定律和本实验装置进行自主应用设计性实验 4.实验原理 1. 了解热辐射的基本概念和定律 当物体的温度高于绝对零度时，均有红外光向周围空间辐射出来，红外辐射的物理本质是热辐射。其微观机理是物体内部带电粒子不停的运动导致热辐射效应。热辐射的波长和频率在0.76?100μ之间，与电磁波一样具有反射、透射和吸收等性质。设辐射到物体上的能量为Q ，被物体吸收的能量为Q α，透过物体的能量为Q τ，被反射的能量为Q ρ。 由能量守恒定律可得： Q=Q α+Q τ+Q ρ归一化后可得： +1Q Q Q Q Q Q βαταβτ+=++= （1） 式中α为吸收率，τ为透射率，ρ为反射率。 1.1 基尔霍夫定律 基尔霍夫指出：物体的辐射发射量M 和吸收率α的比值M/α与物体的性质无关，都等同于在同一温度下的绝对黑体的辐射发射量M B ，这就是著名的基尔霍夫定律。 1 212()B M M M f t αα====L （2） 基尔霍夫定律不仅对所有波长的全辐射（或称总辐射）而言是正确的，而且对任意单色波长λ也是正确的。 1.2 绝对黑体 能完全吸收入射辐射，并具有最大辐射率的物体叫做绝对黑体。实验室中人工制作绝对黑体的条件是：1）腔壁近似等温，2）开孔面积<<腔体。 本实验中我们利用红外传感器测量辐射方盒表面的总辐射发射量M 。M 是所有波长的电磁波的光谱辐射发射量的总和，数学表达式为： M M d λλ∞ =∫ （3） 上式被称为斯蒂芬-玻尔兹曼定律。不同的物体，处于不同的温度，辐射发射量都不同，但有一定的规律。 比辐射率ε的定义：物体的辐射发射量与黑体的辐射发射量之比，即 00d =d B B T B M M M M λλλελελ ∞∞??==????∫∫物体辐射发射量黑体辐射发射量 （4） 由基尔霍夫定律可知，辐射发射量M与吸收率α的关系：B M M α= 由能量守恒定律和基尔霍夫定律，即公式（1）和（2）联立求解 1B M M αβτα++=??=? 可得: ()1B M M τρ=?? （5） 由上述知识可知，若我们测出物体的辐射发射量和黑体的辐射发射量，便可求出物体的吸收率，还可以获得物体反射率和透射率的有关信息。 2. 空气中热辐射的传播规律研究 我们知道，许多物理量都与距离 r 的反平方成正比。现代物理学认为，这很大程度上是由空间的几何结构决定的。以天体辐射为例，如果距离 r 的指数比 2 大或者比 2 小，就会影响太阳的辐射场，使地球温度过低或者过高，从而不适合碳基生命形式的存在。那么热源的辐射量与距离的关系是否也遵循这一规律呢？对于球形均值热源和各种不同形状和不同材料构成的热源的辐射量在空气中的衰减规律及其分布是否都遵循反平方定律呢？ 我们首先引进几个概念。辐射功率 P ：单位时间内传递的辐射能 W ，即 使用红外热成像仪检测中存在的问题及对策 开封供电公司变电运行部运行部赵阳 摘要：随着”三集五大”体系建设和变电设备“状态检修”的大力推进，传统的传统的变电设备检修和运行模式发生了根本性改变，能够实时、有效、动态地评价设备健康状况成为确保设备安全、稳定运行的前提，红外成像仪是目前变电运行人员检测运行设备健康状况的有力保证，可以有效的避免因设备发热而造成的非计划停电，为提高供电可靠率做出了贡献 关键词：变电红外热成像仪检测规范存在的问题对策 引言：本文针对当前变电设备红外成像检测技术的应用中存在问题及改进方法进行了思考以及对红外测温未来发展的展望。由于这种技术无需对所测设备停电，即可准确发现安全隐患，所以更要充分利用好、发挥好红外成像检测这一高科技手段，夯实变电设备“状态检修”基础，确保运行的可控、在控、预控。 一目前在使用中所存在的问题： （1）重设备，轻人员，培训工作不到位。 目前，红外成像设备已基本覆盖到重要的生产班组，极大提高了生产一线的技术装备水平，然而，好的检测设备必须得到正确和规范的应用，才可能发挥其最好的性能，不能只重视检测设备的配置，而忽略了对人员进行必要的培训，目前对红外成像仪方面培训的主要方 式还是以产品说明书为主，没有专业的培训教材和权威的培训师资，虽然厂家的技术人员会不定期到各基层单位组织测温培训，但由于运行人员倒班的原因，造成了一线人员缺乏热像仪的操作技能培训，同时，昂贵的机器也需要专业的使用和维护技巧，没有经过专业培训，在使用红外线成像器材时就不可避免要出现：保养不当、充电电池报废、昂贵的红外线镜头被划损等等现象，既造成了经济损失，也影响了测温工作的正常开展。 对策：（1）建立完善的红外成像检测制度，对红外检测工作的准备、风险预控、规范、安全注意事项等进行详细的规定。同时根据各站所管辖的一、二次设备详细列表并建立测温表单，以表单的形式使测温制度和规范落到实处；（2）加强红外热成像仪使用技术的培训，考虑到运行人员工作的特殊性，可以首先由相关厂家的技术人员对各个部门的技术专责进行培训并考核，然后由各个部门的专责负责对各个集控站，变电站站长进行培训，最后由各个集控站，变电站站长在现场向各自站运行人员进行现场培训，由各个部门专责不定期到各站检查培训效果并加以考核，同时将培训和考核结果与每个月的绩效工资挂钩。制定针对红外测温的奖罚措施，这样才能从根本上保证运行人员“愿意学，学的会” 2、重测温，轻分析，技术标准不到位 目前，能够娴熟掌握红外成像分析软件的运行人员寥寥无几，怕麻烦、图省事，直接把测温照片复制粘贴，往缺陷上报系统上一传了 试述热红外遥感的海洋学应用 热红外辐射计和微波辐射计观测得到的全球海表面温度可应用与下列研究领域（1）气候学。海洋的面积占地球70%,地球的气候在很大程度上受海洋决定，海水的热容量是大气热容量的1000倍，海水温度的微小变化都会对大气温度、大气环流、天气形势和气候带来非常大的影响；海表面温度的任何微小变化都可能标志着海洋内部热能储蓄的重大变化。因此，地球气候不但与大气有关，还与海洋与大气之间复杂的相互作用密切相关。海气相互作用的基础是海表温度，海气之间的能量交换正是通过海气界面进行的。通过热红外可以遥感海表温度，弥补传统资料的不足和缺陷。 （2）全球海表面温度变化。CO2的增加引起全球变暖，随之而来的海表面温度增加和海平面增高已引起人们的普遍关注。然而，全球海表面温度和海平面增高的佐证，需要长期、大面积和具有较高精度的海表面温度的测量及统计。这离不开海洋遥感。 （3）海表面温度异常。海表温度异常描述在某一特定区域某一特定时间内海表面温度的观测值与长期海表面温度平均值的偏差。由于海域的浩瀚，常规航测方法很难快速获得海表面温度及其变化，正是卫星遥感才使得海表面温度异常及其变化的监测和预报成为可能。 （4）天气预报。海表面温度显著地影响到海水蒸发率，后者对当地地区的天气系统的发展有很大影响，尤其对热带气旋早期发展的位置和运动路径有重要影响。作为大气运动的下垫面，海表面的温度大小与变化在天气预报中有重要意义，甚至有文献指出，海表面温度达到或超过28C是台风产生的一个重要条件。（5）大洋涡旋。中尺度涡是大洋环流在其蛇形的过程中由于相邻水体的流速不同而形成的百米级至几十千米的中尺度现象。中尺度引起大洋环流与周围海域的水体进行能量、物质、热量交换，对其周边海域及其陆地的天气和渔业生产等产生影响。由于中尺度涡脱离于母体----大洋环流，它具有母体的一些水文特征，特别是温度特征，而与其周围海域的海水有明显的差异；因此，使用红外遥感可对其发生、发展、运动、变化、消亡等进行有效的监测。红外遥感比微波遥感具有更高的空间分辨率，它比微波遥感更适合监测中尺度涡。 （6）上升流。上升流是海洋底层水向表层涌升的现象。底层海水比表层海水温热成像仪原理
红外热成像检测技术的应用与展望
热辐射实验
使用红外热成像仪检测中存在的问题及对策
试述热红外遥感的海洋学应用