[科普中国]-热图像

基本概念热辐射

热辐射，物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。热量传递的3种方式之一1。

一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大。

热成像热成像是指通过非接触式的检测设备检测物体的红外热辐射，并将热辐射转化为温度分布图像的过程。

热图像热图像是指记录物体本身或向外辐射的热量或温度的图像。

热像仪（红外）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，从而获得热图像的设备。简单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。

热图像的解读一般来说，热成像过程会得到受测目标区域或物体的温度分布图，并以不同的颜色标注出来，构成了一幅温度梯度图像。通过颜色和温度的对应表，可以看出目标物体的温度分布，通常也可以看出目标的轮廓。

对于热图像中的信息，往往分为直观可见的部分和隐含的部分，可简称为直接信息和隐含信息。对于直接信息，关注的地方多是高温度区域、目标的轮廓、温度突变的点或线、温度的变化趋势等；对于隐含信息，需要一定的图像处理算法以便进一步观察，详见数字图像处理。

热图像的获取通常来说，获取热图像的方法是使用热像仪，热像仪是依据红外热辐射原理工作的。

随着电子技术的迅猛发展，新半导体材料的不断出现，红外测温技术的完备程度不断提高，目前热图像的获取速度快，获取的热图像精度和灵敏度高，在科学研究、现代工程技术和军事领域中应用越发广泛2。

热图像的应用对于一切具有温度的物体都可以通过获取并观察其热图像得到其温度分布信息，从而分析得到一些我们感兴趣的结论。热图像在很多领域都有应用，其中最典型的几类有：

目标异常状态监测。这是通过热图像监测目标是否存在不正常的温度值或温度分布，从而起到异常监测的作用。实际应用有森林火灾监测、地区气温监测、电路/芯片故障监测等；

目标识别。这是通过监视一定区域内的温度分布来观察是否有和周围环境温度或温度分布趋势不一致的物体，从而判定出是否有可以目标。实际应用有红外夜视仪、红外制导、红外监控器等；

故障/缺陷检测。这里的故障和缺陷更多的是指无法直接在热图像上看出的故障和缺陷。对于无法直接看出问题的热图像，通过一定的图像处理算法，如热信号重构（TSR）、主成分分析（PCA）、频域分析等，可能会得到隐藏的故障/缺陷信息。实际应用有热无损检测等。

医学临床辅助。对人体的热图像进行分析，可以得到一些能够帮助诊断病情的信息，也可以起到病情预警的作用。