紅外檢測人體技術應用和研究

牛力偉

（佛山順德美的制冷設備有限公司，廣東佛山 528300）

紅外檢測人體技術應用和研究

牛力偉

（佛山順德美的制冷設備有限公司，廣東佛山 528300）

伴隨著紅外檢測技術的日益發展，其功能的多樣性逐漸促使它跨向多領域應用。由于紅外檢測技術是熱成像，具有很強的穿透能力，相比于可見光成像就具有很多優勢。目前，已經在包括人體檢測在內的各方面被廣泛發展。本文將重點討論紅外檢測人體技術在紅外傳感器和紅外成像技術方面于近年來的應用與研究。

紅外線 人體檢測 技術

紅外線屬于電磁波的一種，又名為紅外光，它擁有反射、散射、折射等類似的光學特性。只要保證是其自身具有相應的溫度的物質（高于絕對0度），皆可以放射出紅外線。在電子波譜之中，它表現的區域是0.75μm到1 mm之間，而皮部輻射紅外線則是在2到20μm的區域之內，平均峰值在9到10μm之間，從計算可以得出人體在對紅外線輻射的波長保持在6到14μm范圍內。具有普遍熱效應的紅外線，可以讓生物體細小分子出現一種共振吸收效應，輻射到人體之后可以促進局部血液流通、化瘀止痛等，對于多種疾病的檢測以及治療均起到不可忽視的作用，在腫瘤治療方面同時也顯現了良好的應用前景。另外，紅外線技術應用到人體時無損害，無副作用，它的應用價值已遠超出同類其他設備。

1 紅外傳感器的應用研究

人眼能接收的可見光從長到短按波長排列，可逐次為紅（波長范圍為0.62～0.76μm）、橙、黃、綠、青、藍，紫（波長范圍為0.38～0.46 μm）。較紅光所釋放的波長更為長的光為紅外線。寬泛而言，傳感器是可以將量子轉化成電信號的器物，紅外傳感器亦屬其中。隨著當代科技的進一步發展，紅外線傳感器已有更廣泛應用，現就幾個例子簡要說明，一般人體體溫都保持在37度左右，故可發出波長10UM左右的紅外線，紅外線加強后匯聚到紅外感應源之上。紅外感應源選用熱釋電元，此種元件在獲取到人身紅外線輻射時，它的溫度會因此出現不同程度的變化，進而導致電荷失去平衡，所釋放的電荷在電接下來的電路經處理后便會出現報警信號。（1）此種探頭以探測人體輻射作為目的。故熱釋電元針對波長為10UM上下的紅外輻射敏感程度高。（2）為了使其僅對人體的紅外輻射敏感，在它的照面常要覆有特制材料的濾光片，以控制環境造成的干擾。（3）處于被動位置的紅外線探頭，其傳感器具有2個串聯或2個并聯而成的熱釋電元。且兩電極正好相反的方向，近乎相同的作用讓其出現釋電效應彼此抵消，故探測器實際沒有信號輸出。（4）若人進入探測區之中，人體紅外輻射于局部鏡面聚焦，且為熱釋電元獲取，但因其獲取到的熱量有所差異，熱釋電亦有所差異，不能夠相互抵消，通過信號處理而達到報警效果。

紅外線傳感器作為檢測人體的代表性產物，其在測量之時不和被測物直接接觸，所以不具備相對摩擦的性質，同時還有響應迅速，靈敏度高等一系列優勢。紅外線傳感器具備光學系統、測量元件以及中轉電路。光學系統可根據構造差異分成透射式與反射式兩種。測量元件根據工作原理則可分為熱敏測量元件與光電測量元件。我們熟悉的熱敏元件使用最多的莫過于熱敏電阻。熱敏電阻察覺到紅外線輻射的時候溫度會有所提升，電阻產生變化，轉換線路后變成電信號進行輸出。光敏元件作為最為慣用的光電測量元件，常由硒化鉛、硫化鉛、鍺及硅摻雜等一些相關材料制作而成。紅外線傳感器也經常應用于無接觸的溫度測量，大氣中成分分析與無損探傷等。

2 紅外成像技術的應用研究

2.1 紅外成像技術的物理學原理

凡是高于絕對0度的物體均可以有紅外輻射，霍爾茲-波茲曼發現紅外線輻射與體溫之間的重要聯系。物體表層的紅外輻射和物體表面的輻射率與絕對0度呈現正比態勢。人體的輻射率近乎百分之一，與黑體近似，即約等于百分之百放射紅外線能量。于此就可通過人體表皮的紅外輻射畫出人體溫度的形象分布。紅外熱成像技術通過此原理可測量身體表層溫度。

2.2 紅外線成像技術的具體應用

紅外熱技術的成像可以應用于一些公共場合和重要系統的防盜和救援工作，紅外線防盜和搜救技術通過使用紅外熱像儀探索到人體移動目標和災難發生的現場的紅外線成像，之后便可以在紅外線成像系統中發現需要探索的人體的目標。正因如此，紅外線熱技術的成像對人體所呈現的目標可以檢測與識別是非常有價值的。可是，如若在發生災難的現場的比較緊急且復雜的環境里，目標所呈現的人體就會因為感受到錯綜環境與雜亂的電磁波影響而受到干擾。對比度也會隨之下降，所呈現的目標反而會具有多樣化的形態。遮蔽現象或許也會出現，這樣就大大增添了檢測目標的困難程度。

同時它還可以定位個人與分離出人體部分，且可以呈現多人跟蹤，通過人體之間的交互達到監控。目前國內也有許多科研單位致力于人體檢測跟蹤系統的開發研究，例如中科院自動化所近年研發的智能視覺監控體系。此科研項目的目的則是給予計算機觀察動態視野中運動行為所體現的視覺能力，讓監控攝像機進一步智能化，可以實時分析并處理機體所獲取的相應數據，從而達到對罪犯的跟蹤目的、獲取和異常行為檢測和報警等相關功能，在交通道路監控、軍事現場監控、國家重點安全部門監控、部分敏感公共場合監控以及高級社區安全監控等。

3 結語

紅外熱技術的成像也被應用于醫學，這種技術是無毒害、非入侵型的技術。是一項全方位性成像技術。紅外線熱技術的成像也可以用于用于家庭環境以及健康的檢測，它可以檢測出該環境內的人物數量以及當前的人體溫度，并根據不同時段人物的溫度來調節室內空氣系統和風速風量以及角度，在未來家居環境的提升領域具有重要的意義。

［1］王江濤，楊靜宇.紅外圖像中人體實時檢測研究［J］.系統仿真學報，2007（19）.

［2］卓志敏.紅外成像目標檢測與跟蹤技術研究［D］.哈爾濱工程大學，2007.

［3］王江濤，楊靜宇.紅外序列圖像中基于形狀的人體檢測［J］.紅外與毫米波學報，2007（06）.

牛力偉（1988—），男，黑龍江綏化人，碩士，開發工程師，研究方向：自動控制以及傳感器應用。