热成像技术综述

书作者：克日什托夫·赫尔扎诺夫斯基

  注意：

综述 热成像技术

  克日什托夫·赫尔扎诺夫斯基

  作者序言

1. 热成像仪是如何设计和制造的，
2. 热成像仪的构建模块是什么，
3. 世界市场上可用的热成像仪如何进行技术分类，
4. 热成像仪表征的基本规则是什么，
5. 热成像的未来技术趋势是什么。

  目录

1.   引言 … 1
2. 热成像术语 … 3
3. 热成像的基本物理原理 … 5
4. 热成像仪的代际发展 … 7
5. 热成像仪的制造模式 … 9
6. 热成像仪的组成模块 … 12
   6.1 红外焦平面阵列图像传感器。 … 12
   6.2 焦平面阵列控制器。 … 19
   6.3 光学目标 … 27
   6.4 成像仪外壳。 … 35
   6.5 可选模块。… 35
7. 图像增强方法。… 37
   7.1 空间噪声的减小。… 37
   7.2 盲点的校正。… 39
   7.3 热成像仪温度跨度的调节 … 40
   7.4 图像质量改进方法 … 42
8. 热成像仪的商业划分 … 44
9. 热成像仪的技术划分 … 45
   9.1 传感器冷却。… 45
   9.2 成像仪光谱波段。… 48
   9.3 辐射度校准。… 49
   9.4 不同输出图像类型的成像仪 … 51
   9.5 最大监控范围 ... 54
   9.6 辐射测量能力 ... 55
   9.7 与其他成像/激光系统的集成 ... 59
10. 热像仪表征基础 ... 60
    10.1 热成像仪的表征概念 … 61
    10.2 热成像仪的性能参数 … 63
    10.3 最常见的参数 … 65
    10.4 关键重要的参数 … 69
    10.5 热成像仪的探测、识别和识别距离范围。… 73
11. 热成像技术的未来发展趋势 … 75
    11.1 汽车热成像图像。… 76
    11.2 长寿命、低尺寸/重量/功耗的制冷型热成像仪 … 77
    11.3 高采样热像仪 … 79
    11.4 超高图像分辨率热像仪 … 80
    11.5 融合热像仪 … 81
    11.6 制冷型长波红外热像仪的复兴 … 83
    11.7 超远程热像仪 ... 84
    11.8 折叠式热像仪 ... 85
    11.9 用于地球观测的空间热像仪 ... 85
    11.10 热像仪的批量生产 ... 87
12.   结论。… 88
13. 缩略语列表。… 89
      致谢。… 91
      参考文献。… 92

  1. 引言

1. 汽车热像仪，
2. 基于 HOT 光电红外焦平面阵列的长寿命、小重量、低功耗制冷型热像仪，
3. 基于超小像素红外焦平面阵列的高采样热像仪，
4. 基于大型红外焦平面传感器的超高图像分辨率热像仪，
5.   热像仪融合技术，
6. 军事应用中冷却型 LWIR 热像仪的复兴，
7. 超远程热像仪，
8.   折叠式热像仪，
9. 用于地球观测的空间热成像仪，
10. 中等性能、批量生产、低成本的热成像仪。

2. 热成像术语

1. 电光成像系统（将光学图像转换为电子图像，并可选择逆向过程）
2. 系统必须能够生成处于典型地球温度范围（约 250 K 至约 330 K）的目标图像
3. 热辐射必须在成像系统的光谱波段中占主导地位。

1.   热成像仪[33-36]，
2.   热像仪[37-38]，
3. 热成像摄像机
4.   菲力尔（FLIR）
5. 热视觉摄像机
6. 热成像摄像机
7. 红外成像辐射计[47-48]，
8. 热成像系统[49-50]，
9.   热成像仪[51-52]，
10. 热视频系统[53-55]。

1.   红外热像术[56]，
2. 热成像摄像机[57]，
3. 热像仪[58]，
4.   FLIR[59]。

3. 热成像的基本物理原理

1.   热辐射，
2.   非热辐射。

4. 热成像仪的代际发展

5. 热像仪的制造模式

1.   焦平面阵列控制器，
2.   红外目标镜头。

1. 集成商模式（代码00010），在这种模式下，两个主要模块都从第三方购买，
2. 先进的制造模型（代码01110），两个主要部件均在内部制造。
   在第一种情况下，热成像仪采用六步算法进行构建：
3. 购买热摄像机核心（红外焦平面阵列图像传感器集成焦平面阵列控制器）。对于制冷型红外焦平面阵列传感器，传感器与制冷器集成。
4. 购买为待设计的热成像仪优化的红外目镜，
5. 购买可选模块（快门、显示屏、目镜（如需要）），
6. 开发一种机械外壳，能够组合将要设计的热像仪的所有模块。
7. 将热像仪机身与相机核心、光学系统和可选模块进行机械/电子/软件集成。
8. 按照相机核心制造商确定的范围对热像仪进行校准。

1. 以原始红外焦平面阵列（FPA）传感器与读出电路（ROIC）集成的形式购买红外焦平面阵列（FPA）图像传感器。
2. 开发焦平面阵列（FPA）控制器模块。
3. 将红外焦平面阵列（FPA）传感器与 FPA 控制器模块集成，形成热像仪核心（热成像模块）。
4. 开发专为热像仪设计的红外目标镜头。
5. 可选模块（快门、显示屏、目镜）的购置，
6. 开发一种能够组合所有热成像仪模块的成像仪外壳。
7. 热成像仪外壳与相机核心、光学系统和可选模块的机械/电子/软件集成。
8. 扩展成像仪校准（噪声校正、对比度/亮度设置、图像清晰度改进）。
   正如我们所看到的，与之前分析的集成商模型相比，存在两个主要差异：

• FPA 控制器模块和红外目镜是内部开发的，
• 热成像仪的校准得到扩展。

1. 红外焦平面阵列（IR FPA）传感器在热成像仪中使用的成本，比可见近红外（VNIR）相机中使用的 CMOS 传感器要高得多（非制冷红外 FPA 的价格约高 10 倍，制冷红外 FPA 的价格约高 50 倍）。
2. 大多数 CMOS 传感器与先进的数字读出集成电路（ROIC）集成，可以在输出端生成标准数字视频图像。而红外 FPA 的 ROIC 则生成非标准视频图像。
3. 热成像仪中使用的红外光学系统比 VNIR 光学系统更为昂贵。主要原因是中波红外（MWIR）/长波红外（LWIR）波段的光学材料成本高，而 VNIR 波段使用的玻璃成本较低。
4. 红外光学系统必须校正 VNIR 波段中未遇到的效应：自身反射效应和高遮光晕。
5. 红外光学（折射率）对环境温度更为敏感，这种依赖性必须通过适当的非热敏设计进行校正。
6. 红外焦平面阵列（FPA）传感器的空间噪声比 CMOS 传感器的空间噪声高得多，因此需要特殊的图像处理/增强电子设备来减少这种噪声（如图 5）。
7. 由于特殊的要求，热成像仪需要特殊的机械设计：机械快门、散热等。
8. 可见近红外（VNIR）相机代表了完全成熟的大规模制造技术。热成像仍处于起步阶段的技术。
   

   

6. 热像仪的组成模块

6.1 红外焦平面阵列(IR FPA)图像传感器

1. 传感器类型（工作概念）
2.   传感器冷却
3.   传感器光谱波段
4. 传感器输出图像（分辨率/传感器尺寸）
5. 输出图像的最大帧率
6.   成像芯片类型。

6.1.1 红外焦平面阵列传感器类型

1. 光子（光电）焦平面阵列
2.   热电焦平面阵列

1.   汞镉碲(HgCdTe)焦平面阵列
2.   InSb 焦平面阵列
3.   QWIP 焦平面阵列。

1. 利用热电效应的热电偶和热电堆，
2. 受到辐射时产生热电压的热电探测器，
3. 利用热膨胀的戈莱电池，
4. 以温度相关电阻为特殊材料的测温电阻器。

1. 使用钒氧化物（VOx）制造的传感器
2. 使用非晶硅（a-Si）制造的传感器。

  6.1.2 传感器冷却

6.1.3 传感器光谱波段

6.1.4 红外焦平面阵列图像传感器的分辨率/像素尺寸

6.1.5 输出图像的最大帧率

1. 传感器像素的时间惯性，
2. 受限的 ROIC 电子系统频带宽度。

1. 提高频带宽度，
2. 增加输出通道数量），
3. 降低红外焦平面阵列传感器的图像分辨率。

  6.1.6 ROIC 类型

1. 图像分辨率 $(160\times 120,320\times 240,640\times 480,640\times 512,1024\times 768,1280\times 1024$$(160\times 120,320\times 240,640\times 480,640\times 512,1024\times 768,1280\times 1024$(160 xx120,320 xx240,640 xx480,640 xx512,1024 xx768,1280 xx1024(160 \times 120,320 \times 240,640 \times 480,640 \times 512,1024 \times 768,1280 \times 1024 等
2. 像素尺寸： $45\mu \mathrm{m},35\mu \mathrm{m},25\mu \mathrm{m},17\mu \mathrm{m},15\mu \mathrm{m},12\mu \mathrm{m},10\mu \mathrm{m}$$45\mu \mathrm{m},35\mu \mathrm{m},25\mu \mathrm{m},17\mu \mathrm{m},15\mu \mathrm{m},12\mu \mathrm{m},10\mu \mathrm{m}$45 mum,35 mum,25 mum,17 mum,15 mum,12 mum,10 mum45 \mu \mathrm{~m}, 35 \mu \mathrm{~m}, 25 \mu \mathrm{~m}, 17 \mu \mathrm{~m}, 15 \mu \mathrm{~m}, 12 \mu \mathrm{~m}, 10 \mu \mathrm{~m} 。
3. 红外平面阵列的物理原理合作：1)光子（光电阵列）探测器，2)热探测器（微测辐射阵列）。
   前两个标准的解释很容易且无需进一步说明。然而，在第三个标准的情况下，情况不同：红外平面阵列传感器的物理原理。
   物理原理的变化（光子（光电阵列）探测器或热探测器（微测辐射阵列）会引起读出集成电路（ROIC）任务的变化和读出集成电路电子系统的变化。

1. 模拟区域读出集成电路(ROICs) - 从像素生成模拟输出信号
2. 数字(DROIC) - 生成数字输出信号（在典型模拟区域读出集成电路输出端添加模数转换器）
3. 数字像素(DPROIC)区域读出集成电路 - 一种先进方法，可实现每个像素的同步模数转换。可以单独或从像素组测量信号，以增加图像传感器的读取速度。
   将原始红外焦平面阵列与数字 DROIC，甚至更高级的数字像素 DPROIC 集成，可降低对焦平面阵列控制器的要求，实现超微型化、低功耗且 potentially 可变速度的热像仪核心。
   然而，数字/数字像素读出集成电路的开发极其困难且成本高昂（尤其是对于高分辨率焦平面阵列）。因此，市场上提供的绝大多数热成像仪都是使用采用模拟读出集成电路的红外焦平面阵列制造的。
   这一规则对于研发项目中使用的读出集成电路尤其适用。

6.1.7 红外焦平面阵列传感器测试

  6.2 焦平面阵列控制器

6.2.1 FPA 控制器的目的

1. 典型的红外焦平面阵列图像传感器如果没有连接精密偏置电压和时钟发生器，根本无法工作，
2. 红外焦平面阵列传感器生成的原始电子图像通常噪声很大，存在死点，有时还会模糊不清。
3. 红外焦平面阵列（IR FPA）传感器无法生成符合电子视频图像标准的输出电子视频图像。
   由于这些原因，红外焦平面阵列传感器总是与焦平面阵列控制器模块相结合。这两个模块组合在一起，形成所谓的热像仪核心，并能够生成符合标准视频格式的低噪声输出图像（图9）。
   

   

1. 准通用型 FPA 控制器，
2. 专用型 FPA 控制器。

6.2.2 专用型 FPA 控制器与通用型 FPA 控制器

6.2.3 FPA 控制器的设计图

1. 控制红外焦平面阵列（IR FPA）图像传感器（向读出集成电路（ROIC）提供适当的偏置电压和时钟信号，使其工作并生成输出信号），
2. 红外焦平面阵列传感器信号的模拟放大和数字捕获，
3. 由红外焦平面阵列传感器生成的电子图像的图像增强（空间噪声校正、对比度/亮度调节、图像分辨率提升、图像锐化等）。
4. 电子视频图像标准中的输出图像生成。

1.   偏置发生器
2.   图案/时钟发生器
3. 模拟放大器/数字转换器
4.   片上系统
5. 视频接口/发射器
6.   近端电路板

  6.2.4 偏置发生器

6.2.5 模式/时钟生成器

6.2.6 模拟放大器/数字转换器

1. 对输入的原始模拟信号进行增益/偏移调节，
2. 将经过放大和偏移修正的模拟信号转换为数字信号。

6.2.7 片上系统

1. 通信和控制 FPA 控制器的所有模块，
2. 对红外 FPA 传感器生成的原始图像进行图像增强。

1.   现场可编程门阵列（FPGA），
2.   带有 CPU 的现场可编程门阵列（FPGA），
3.   数字信号处理器，
4.   专用集成电路，
5.   微控制器。

6.2.8 图像增强模块

1. 校正红外焦平面阵列传感器的空间噪声，
2. 热成像仪温度范围的调节
3. 由红外焦平面阵列传感器生成的图像清晰度的提高

  6.2.9 视频接口

1. 标准模拟视频（PAL、NTSC）
2. 增强型模拟视频（AHD、HD-CVI、HD-TVI）
   B. 数字视频接口：
3. CameraLink（CL Base、CL Deca、CL HS）
4. USB（USB 1.0、USB 2.0、USB 3.0、USB 3.1 Gen1、USB 3.2 Gen1）
5. SDI 串行数字接口（SDI），变体包括 SD-SDI、HD-SDI、双链路 HD-SDI、3G-SDI、6G-SDI、12G-SDI
6. HDMI：1.0-1.2a、1.3-1.3a、1.4-1.4b、2.0-2.0b、2.1-2.1b
7. 基于以太网的 UDP-IP：SMPTE 2022、网络设备接口、SMPTE 2110
8.   GigE（1GigE、5GigE）
9. CoaXPress（СХР-1、СХР-1、СХР-2、СХР-3、СХР-4、СХР-5、СХР-6、СХР-10）
10. LVDS（低压差分信号）

1. 视频分辨率的限制（仅为标准电视分辨率），
2. 单向传输（需要另一个接口来控制成像仪设置），
3. 对电磁兼容性干扰的敏感性，
4. 无法编辑视频，
5. 难以将模拟信号与其他视频信息（瞄准标记、目标距离、成像仪方位角等）融合，
6. 记录模拟视频需要大量内存，模拟电子信号通过典型电缆的传输距离短，

  6.2.10 近端板

1. 提供电源电压，
2. 传感器输出信号的模拟预放大，
3. 通过使用各种类型的数字缓冲器对传感器输入进行保护，
4. 调整电压电平的能力。

6.2.11 测试焦平面阵列控制器

  6.3 光学目镜

6.3.1 基本工作概念

6.3.2 红外目镜特性

1. 热像仪合作类型（光谱波段和冷却）
2. 焦距调节能力
3.   焦距
4.   光学 F 数
5. 红外焦平面阵列传感器的最小像素尺寸，
6. 红外焦平面阵列传感器的最大尺寸，
7.   非热适应性水平。

1. LWIR 目镜为非制冷 LWIR 热成像仪优化
2. MWIR 目镜为制冷 MWIR 热成像仪优化

1.   1-FOV 目镜，
2.   M-FOV 目镜
3.   变焦目镜

1. 在红外焦平面阵列（FPA）传感器奈奎斯特频率下，光学目镜的最小调制传递函数（MTF）要求系统性地降低：新一代像素更小的 FPA，对要求也更低，
2. 中波红外（MWIR）光学目镜的最小 MTF 要求明显低于长波红外（LWIR）光学目镜的最小 MTF 要求。
   实际上，这意味着在使用像素更小的红外 FPA 传感器的热成像仪中，图像模糊会更加明显，特别是对于使用高 F 数光学目镜的中波红外热成像仪。

1. 大多数红外目镜所用材料的折射率变化很大（至少比可见光波段材料高一个数量级）。
2. 用于外壳的光学元件材料的热膨胀。

6.3.3 红外目镜与可见近红外目镜的比较

1. 选择最佳材料，
2.   光学设计，
3. 零部件制造与测试，
4. 总目标的装配/测试。

6.3.4 选择红外光学材料

6.3.5 红外目镜设计

6.3.6 光学元件的制造/测试

1. 单点金刚石车削（SPDT）
2.   精密成型。

6.3.7 红外目镜的装配/测试

1. 每个透镜的光轴相同，
2. 目镜的光轴与目镜筒的旋转轴重合。

1. 由简单光学工具支持的熟练光学技术人员，
2. 使用精度适中（百微米公差）的机器人手臂进行自动装配，
3. 由人工操作的先进居中站，
4. 由 MTF 测试站支持的熟练光学技术人员。

  6.4 成像仪外壳

1. 保护成像仪内部免受外部环境影响：必须具备耐热、防尘、防水、防震性能，并填充干燥氮气。
2. 保持热像仪光学/电气部件的适当位置，以实现光学/机械对准：

• 红外目镜相对于红外焦平面阵列传感器的适当对焦范围，
• 红外目镜聚焦/变焦的适当机械轴，
• 使成像器光学轴线与机械参考轴线正确对准（例如在皮卡汀尼导轨上），
• 输出双筒光学系统的平行轴线，
• 热成像附加装置的零偏转角度。

  6.5 可选块

1.   快门，
2.   显示屏，
3.   目镜镜头，
4.   角向平台
5.   稳定平台。

1.   单叶快门，
2. 多叶片快门（图18）

1. 热均匀性较差，
2. 发射率/反射率一般，
3. 有效窗口尺寸较小，
4. 最小切换时间过长。

1. 完美的发射体/吸收体（发射率接近1，反射率接近0，漫反射，温度均匀性完美）
2. 使有源窗口的尺寸比传感器尺寸大几倍，以便能够将快门定位在与镜头目标之间更远的距离（更好地模拟通过镜头看到的均匀目标），
3. 切换时间对于人类观察者来说是不可察觉的（低于约20毫秒）。

7. 图像增强方法

1. 大量的坏点，
2.   高空间噪声，
3. 图像像素数量低，
4.   中等清晰度，
5.   低对比度。

1. 热成像仪生成的视频图像中空间噪声的减少，
2. 盲点的校正，
3. 成像仪温度跨度的调节，
4. 热成像仪生成的视频图像的分辨率/清晰度提升。

7.1 空间噪声的降低

1.   时间噪声，
2.   空间噪声。

1. 很少重复的两点非均匀性校正（NUC）操作用于校正热像机核心的增益（并部分校正偏移），
2. 频繁重复的单点非均匀性校正用于校正红外焦平面阵列（IR FPA）传感器的时间偏移波动。

7.2 盲点校正

1. 死像素（低响应像素）- 响应性远低于平均像素响应性的像素（例如精度标准：低于平均响应性的某个水平），
2. 过热像素（高响应像素）- 响应性远高于平均像素响应性的像素（例如与平均响应性相比）。
   像素也可以根据噪声过高或偏置过高/过低的标准被分类为盲点，但不当的响应性通常是主要标准。

1. 确定盲点的位置，
2. 用模仿正常工作像素的替代信号替换盲点信号。

1.   带快门热像仪
2. 无快门热像仪

7.3 成像仪温度跨度调节

1. 模数转换器的数字电平必须至少比模拟噪声（温度分辨率）小两倍，
2. 温度和辐射强度之间的关系实际上是非线性的（特别是对于 MWIR 光谱波段）。
   同时还应记住，热像仪要在8位动态的模拟/数字显示器上生成电子图像（典型模拟输出图像的动态范围大致相同）。

1. 对比度调节（调节热像仪温度范围的宽度），
2. 亮度调节（调节热像仪工作范围的平均温度）。

1. 手动调节对比度/亮度：可以设置任意宽度和位置的成像器温度跨度，
2. 自动对比度但手动亮度：成像仪温度范围的宽度已优化，以覆盖所有目标温度，但平均跨度温度可能不是最优的（与目标平均温度不同）
3. 手动对比度但自动亮度：平均跨度温度是最优的（等于目标平均温度），但成像仪温度范围的宽度可能不是最优的（与目标温度跨度宽度不同）
4. 自动对比度和自动亮度：成像仪跨度的宽度和平均温度都是最优的
   从技术上讲，对比度/亮度调节是通过热像仪核心图像处理链的四个阶段的增益/偏移调节来实现的：
5. 辐射测量增益：调节红外焦平面阵列（IR FPA）的积分时间 - 仅对光子型红外焦平面阵列传感器有效，
6. 电气增益/偏移：调节模数转换器（ADC）前置放大器的增益/偏移，
7. 输入 ADC 偏移/范围选择：调节待数字化的模拟信号的范围（宽度/平均电平），
8. 输出 ADC 偏移/范围选择：调节待作为最终输出图像呈现的数字信号的范围（宽度/平均电平）。
   

   

7.4 图像质量改进方法

8. 热像仪的商业细分

9. 热成像仪的技术分类

  9.1 传感器冷却

1.   制冷型热像仪/模组
2. 非制冷型成像仪/模组。

1. 使用热成像 LWIR 焦平面阵列和光圈范围在 0.9 到 1.5 之间的明亮光学系统的非制冷 LWIR 成像仪；
2. 使用光子 MWIR 焦平面阵列和光圈范围在 3 到 5.5 之间的暗光学系统的制冷 MWIR 成像仪。

1. 非制冷热像仪：NETD 范围从 30 mK 到 70 mK
2. 制冷的 MWIR 成像仪：NETD 范围从约 10 mK 到约 30 mK

1. 为什么非制冷 LWIR 成像仪的温度分辨率 NETD 相差如此之小，尽管众所周知，制冷 MWIR 焦平面阵列的探测能力比非制冷 LWIR 焦平面阵列的探测能力高几个数量级？
2. 为什么非制冷 LWIR 成像仪主导了短距离成像市场，但却不用于长距离监视？
3. 为什么与制冷 MWIR 成像仪相比，制冷 LWIR 成像仪很少使用？
4. 为什么非制冷的中波红外成像仪没有被用于监控应用市场，而在某些工业应用中却被使用？
5. 为什么非制冷的长波红外成像仪采用明亮光学系统（F 数在 0.9 至 1.5 范围内），而制冷的中波红外成像仪使用暗光学系统（F 数在 3-5.5 范围内）？
   非制冷热电堆焦平面阵列的探测能力约为 $2\times {10}^8\mathrm{cm}\mathrm{Hz}{}^{0.5}\mathrm{W}$$2\times {10}^8\mathrm{cm}\mathrm{Hz}{}^{0.5}\mathrm{W}$2xx10^(8)cmHz^(0.5)W2 \times 10^{8} \mathrm{~cm} \mathrm{~Hz}{ }^{0.5} \mathrm{~W} ，比制冷的光子中波红外焦平面阵列探测能力约 $1\times {10}^{11}\mathrm{cm}\mathrm{Hz}{}^{0.5}$$1\times {10}^{11}\mathrm{cm}\mathrm{Hz}{}^{0.5}$1xx10^(11)cmHz^(0.5)1 \times 10^{11} \mathrm{~cm} \mathrm{~Hz}{ }^{0.5} 低 500 倍。然而，正如之前所述，非制冷长波红外热成像仪的温度分辨率 NETD 仅比制冷中波红外热成像仪的 NETD 差约两倍。

9.2 成像仪光谱波段

1. 长波红外（LWIR）成像仪对水面阳光反射或人工目标（太阳光泛光）的敏感性要低得多，这些反射可能会遮蔽感兴趣的目标。
2. 长波红外（LWIR）成像仪对高温光焰的敏感性较低，可以避免输出图像部分饱和。
3. 盲化 LWIR 成像仪更加困难，特别是当光谱波段被限制在 $8-10\mu \mathrm{m}$$8-10\mu \mathrm{m}$8-10 mum8-10 \mu \mathrm{~m} （消除大型二氧化碳激光器在 $10.6\mu \mathrm{m}$$10.6\mu \mathrm{m}$10.6 mum10.6 \mu \mathrm{~m} 发射的危险）时，这是由于缺乏便携式 LWIR 激光器。
   这些是非常重要的优势，有利于 LWIR 成像仪，并使未冷却的热 LWIR 成像仪主导了市场。
   应该注意的是，从技术上讲，制造未冷却的热 MWIR 成像仪很容易，但由于早先报告的 MWIR 波段热辐射水平明显较低，这类成像仪并未被制造。
   然而，对于使用光子红外焦平面阵列（FPAs）的热成像仪来说，LWIR 波段的优势并不那么明确，这是由于冷却 LWIR 成像仪技术的局限性。

9.3 辐射测量校准

1. 非辐射测量成像仪，
2.   辐射测量成像仪。

1. 能够处理绝对电子信号的图像处理/增强电子设备（输出信号与绝对输入信号成正比）
2. 辐射测量校准（测量电子信号与外部黑体温度之间的关系）
3. 用于捕获感兴趣目标的可见光和近红外相机
4. 特殊的辐射测量视频格式，用于记录带有辐射强度分布（通常是温度分布）信息的图像
5. 记录观测目标静态/视频图像的能力

9.4 不同输出图像类型的成像仪

1.   光学输出图像，
2. 电子输出图像。

1.   光学输出成像仪，
2. 电子输出成像仪。

9.4.1 光学输出热成像仪

1.   热成像观察设备，
2.   热成像瞄准具。

1. 热成像单筒镜（单一输出通道），
2. 热成像双筒望远镜（双输出通道）。

1.   热成像瞄准镜，
2.   热成像夹装式瞄具。

9.4.2 电子输出热像仪

1. 接口对特定图像传感器分辨率的兼容性（某些接口如 HDMI 只能与特定分辨率的图像传感器配合；而其他接口如 CameraLink 则更加灵活，可以从任意分辨率的传感器捕获视频图像）
2. 与无法更改的特定基础设施的兼容性（有时新的热成像仪必须与特定标准的显示设备配合，或者视频图像必须使用旧的指定电缆/连接器传输）
3. 以兆比特/秒为单位表征视频图像快速传输能力的最大可接受带宽（通过传感器像素数量、帧率和图像位深度的乘积计算），
4. 最大可接受电缆长度（将热成像仪连接到接收设备的最大电缆长度）
5. 对压缩视频图像的可选支持（所有接口都支持传输未压缩的视频图像，但仅部分接口支持传输压缩视频图像）
6. 连接器可靠性（某些连接器比其他连接器更可靠；例如，SDI 接口中使用的 BNC 连接器比 HDMI 连接器更可靠）
7. 光纤兼容性（某些接口可以与光纤线路配合使用）
8. 帧捕获器要求（某些接口如 CameraLink 需要帧捕获器来捕获视频图像，而 GigE、以太网 IP 等则不需要）
9. 接收设备的市场可用性（与特定接口兼容的显示器、计算机卡）（某些接口可以直接连接到显示器）
10. 相机电源选项/通信（某些接口不仅能传输视频图像，还能用于控制/供电成像仪）
11. 电缆现场终端能力（某些接口使用可在现场轻松终端的电缆）
    

    

9.5 最大监控范围

1.   极短距离，
2.   很短距离，
3.   短的，
4.   中等的，
5.   长的，
6.   非常长的，
7.   极其长。

9.6 辐射测量能力

1.   热成像相机，
2. 光学气体成像热成像仪，
3. 消防热成像摄像机

9.6.1 热像仪

1. 手持热成像相机，
2. 固定热成像相机。

1. 针对户外监控和早期火灾检测优化的户外摄像机，
2. 用于工业自动化和机器视觉的室内摄像机。

9.6.2 光学气体成像热像仪

1. 气体泄漏通常与周围目标的温度不同，
2. 对于工业感兴趣的大多数气体，在约 $3\mu \mathrm{m}$$3\mu \mathrm{m}$3mum3 \mu \mathrm{~m} 到约 $15\mu \mathrm{m}$$15\mu \mathrm{m}$15 mum15 \mu \mathrm{~m} 的光谱范围内具有窄吸收带（高发射率带）。
   这意味着经过特殊改装的热成像相机，如果具有精确匹配感兴趣气体吸收带的窄光谱带，就可以看到这种气体的泄漏。光学气体成像仪（OGI）就是以这种方式改装的热成像相机。
   表 14 展示了 OGI 成像仪用于检测和可视化不同气体的光谱带列表。然而，OGI 成像仪的设计并不像其工作原理那样简单。

9.6.3 消防摄像机

1.   坚固性
2. 超宽温度范围。

9.7 与其他成像/激光系统的集成

10. 热像仪表征基础

10.1 热像仪表征概念

1. 在研发项目期间优化热像仪的设计，
2. 对从分包商采购的模块进行质量控制，
3. 在制造过程中对热像仪进行质量控制，
4. 购买热像仪时的评估
5. 维护测试期间的质量检查，
6. 维修过程中的计量支持。

10.2 热成像仪的性能参数

1. 对焦和系统分辨率，
2.   系统响应率，
3.   系统噪声，
4. 对比/调制/相位函数，
5. 几何传输函数，
6. 观察者对图像质量的解读

1. 电子图像参数
2. 主观图像质量参数
3.   响应参数
4. 噪声参数（包括盲像素）
5. 调制传递函数
6.   几何参数
7. 对焦参数（最小对焦距离、无穷对焦、屈光度功率范围、出瞳距离、出瞳直径）
8. 辐射测量参数
9. 瞄准轴参数（包括双筒镜）
10.   非热参数，
11.   时间参数，
12.   光谱参数。
    

    

10.3 最常用的参数

10.3.1 MRTD

1. 测量概念易于理解，且可以直接解释测试结果，
2. MRTD 提供了整个系统性能的信息：热像仪和人类观察者。
3. MRTD 提供了在实际工作条件下，关于成像仪对三个主要目标群体的性能信息：低温差的大型目标、中等温差的中等尺寸目标、高温差的小型目标。
   因此，MRTD 是热成像仪最流行和最常测量的参数。

10.3.2 NETD

1. 仅是对老式扫描热像仪单个视频线的高频时间噪声的度量，
2. 该定义对于扫描成像仪不同视频线之间的空间噪声没有任何信息。
   如今，老式扫描热像仪已被现代定焦热像仪完全取代。
   普遍认为，现代定焦热成像仪的 NETD 是测量某个特定二维区域（可能是总输出图像）内所有像素亮度的时间变化。输出亮度通常以数字级别衡量。

1. NETD 在黑体温度为 300 K 时被测量
2. 测量数据被校正以模拟理想黑体和准直器的情况（黑体的发射率为1，准直器的透射率为1）。
   然而，对于噪声 ${\mathrm{N}}_{\mathrm{im}}$${\mathrm{N}}_{\mathrm{im}}$N_(im)\mathrm{N}_{\mathrm{im}} 应如何定义和测量，尚无一致共识。不同热成像仪制造商或测试系统制造商使用稍微不同的定义和测量方法。

10.3.3 FOV

10.4 关键重要参数

1. 这三个参数可以很好地描述在实验室条件下工作的热成像仪的图像质量，但无法说明在极端环境温度下工作的成像仪的性能。
2. 这三个参数未能说明相对于瞄准标记的图像位移/旋转情况，而这对于用于射击或瞄准应用的热瞄具来说极其重要。
   因此，还有两组极其重要的参数：
3.   非热参数
4.   准直参数

10.4.1 非热参数

10.4.2 光轴参数

A. 光轴参数列表

1. 通过变焦/步进 FOV（仅对可变 FOV 热像仪有效）
2. 通过对焦（对所有可对焦热像仪有效）
3. 偏转角度（对光学输出的图像仪有效）
4. 热成像仪参考机械轴/平面（适用于具有参考轴/平面的热瞄准镜）
5. 热成像仪到可见近红外/短波红外成像仪（适用于多成像系统中使用的热成像仪）
6. 热成像仪到激光器（适用于多传感器成像/激光系统中使用的热成像仪）

  B.通过变焦/步进 FOV

C. 通过对焦误差

  D. 偏转角

E. 成像仪到参考机械轴的误差

1. 成像仪视线与垂直于热瞄准具参考前壁的机械轴之间的角度（针对具有参考机械前壁的热瞄准具）
2. 热像仪视线与步枪导轨底部机械安装支架的机械轴线之间的角度（用于小型热成像瞄准镜的情况）

F. 热像仪与近红外/短波红外成像仪的误差

成像仪到激光器的误差

H. 瞄准轴偏差参数的重要性

1. 对于典型的监视类热成像仪（热成像仪），变焦/步进 FOV 的误差是可以忽略的轻微缺陷。只有在支持射击或目标瞄准应用的高端热成像瞄具中，这一点才变得极其重要。
2. 热成像瞄具的典型目标通常是中远距离目标。对于近距离目标，无需对焦和射击。
   由于拍摄条件下焦点变化很小，对于如此微小的焦点变化，即使在从最小对焦距离到光学无穷远的更广泛的对焦变化中也变得明显，对焦误差通常可以忽略不计。
3. 偏转角仅对狭窄组别的热成像仪至关重要：热夹具。对于其他类型的热成像仪，如热瞄准镜、热单筒望远镜来说，这是一个次要缺陷。
4. 对于用于瞄准应用的多成像系统中的热成像仪与可见近红外/短波红外成像仪之间的误差非常重要。如果这种多成像系统仅用于成像应用，则即使高达1度的视准线误差通常是可接受的。
5. 对于用于瞄准应用的多成像/激光系统中的热成像仪来说，热成像仪与激光之间的误差非常重要。
6. 仅对具有这种参考机械轴/平面的热成像仪来说，参考机械轴误差很重要。
   总之，视轴对准参数与输出图像质量参数（MRTD、MTF、对焦参数）无关。
   因此，视轴对准参数（误差）仅对特定类型的热成像仪重要：主要是用于支持射击或其他目标瞄准应用的热瞄具。

10.5 热成像仪的检测、识别和识别距离范围

1.   约翰逊方法，
2.   STANAG 4347 方法，
3.   TRM4 模型，
4.   昼夜（TOD）模型，
5.   夜视-集成性能（NV-IPM）模型。

1. 测量的二维特征 MRTD（最小可分辨温差）替代了单一值参数（最小分辨目标成对条纹的角尺寸 ${\alpha }_{\text{min}}$${\alpha }_{\text{min }}$alpha_("min ")\alpha_{\text {min }} ）来表征热成像仪，
2. 与之前的方法不同，本方法考虑了大气传输和目标热对比度。
   TRM4 范围模型也可被视为对约翰逊方法的显著改进，主要基于两个重要变化：
3. 测量的二维特征 MTDP（最小可感知温差）取代了最小分辨率目标的一对条纹的角尺寸，以表征热成像仪，
4. 大气传输和目标热对比度的考虑方式与 STANAG 4347 方法类似，但其大气模型更加先进。
   包含 MTDP 概念的 TRM4 模型已由德国弗劳恩霍夫光电系统技术与图像利用研究所（IOSB）开发，并仍在持续推广[126]。

11. 热成像技术的未来趋势

11.1 汽车热成像

1. 非辐射测量（监视类型）成像仪，其图像亮度取决于成像仪 FOV 中目标的温差，
2. 电子输出成像仪 - 输出图像以电子视频信号的形式传递，
3. 短距离成像仪 - 典型的人体目标最大探测距离不超过300米（通常更低），
4. 广角 FOV 成像仪 - 汽车成像仪的典型 FOV 超过 ${20}^{\circ }$${20}^{\circ }$20^(@)20^{\circ} ，
5. 非制冷 LWIR 成像仪 - 制冷成像仪成本过高，对于这种短距离应用并不需要，
6. 非聚焦光学系统 - 为了降低成本，采用非聚焦光学系统，
7. 非制冷热成像仪 - 汽车用热成像仪必须在极广的环境温度范围内工作，从大约 $-{40}^{\circ }\mathrm{C}$$-{40}^{\circ }\mathrm{C}$-40^(@)C-40^{\circ} \mathrm{C} （极寒冬季）到大约 $+{70}^{\circ }\mathrm{C}$$+{70}^{\circ }\mathrm{C}$+70^(@)C+70^{\circ} \mathrm{C} （夏季阳光直射条件），
8. 微型化成像仪 - 由于机动车辆前部的机械限制，需要进行微型化，
9. 空间噪声校正的先进工具 - 简单的慢快门方法不能使用，因为它会产生明显的无图像周期。需要快速快门方法或基于场景的非均匀性校正方法，
10. 与先进的驾驶辅助/自动驾驶软件配合 - 仅能生成输出图像的老一代汽车热像仪如今已不再被视为驾驶辅助工具。
    需要能将热像仪转换为高级驾驶辅助系统（ADAS）或自动驾驶（AV）系统的软件。
11. 带加热窗口的热像仪 - 这种工具可以通过消除水汽/霜冻凝结来实现全天候驾驶，
12. 低成本 - 如果这类热像仪要在批量生产的车辆中使用，汽车热像仪的价格不能显著提高机械车辆的成本。
    汽车热成像仪的设计极其困难。从技术上讲，它们与军用热成像仪类似，都具有相同的超宽环境工作温度范围，但商用热成像仪的价格要低几倍。
    然而，汽车热成像仪代表了一个潜在的巨大市场。因此，可以预期配备热成像仪的车辆将成为近期的常见解决方案，这类热成像仪的数量将快速增长。
    

    

11.2 长寿命、小型化、低功耗制冷热成像仪

11.3 高采样热像仪

1. 制造成本更低（同一晶圆可生产更多传感器，或保持相同数量的传感器但像素数量更高），
2. 更广泛的监控范围，
3. 与现有成像设备相比体积更小、功耗更低。 $12/10\mu \mathrm{m}$$12/10\mu \mathrm{m}$12//10 mum12 / 10 \mu \mathrm{~m} 焦平面阵列。

1.   无像差光学系统，
2. 高热对比度目标（或无噪声成像仪）。

11.4 超高分辨率热成像仪

11.5 融合式热像仪

1.   光学融合
2. 电子（数字）融合

11.6 制冷型长波红外热像仪的复兴

11.7 超远程热像仪

1. 通过减小红外焦平面阵列传感器的像素，
2. 通过增加光学系统的焦距。

11.8 折叠式热像仪

11.9 用于地球观测的空间热成像仪

1.   价格更高，
2.   更大的尺寸/质量。

1. 热像仪中使用的红外焦平面阵列（FPA）的像素尺寸（大于 $10\mu \mathrm{m}$$10\mu \mathrm{m}$10 mum10 \mu \mathrm{~m} ）通常比 CMOS 传感器的像素尺寸（ $5\mu \mathrm{m}$$5\mu \mathrm{m}$5mum5 \mu \mathrm{~m} 或更小）大得多，
2. 由于衍射效应，需要比可见近红外（VNIR）目镜更大的红外目镜以生成相同角分辨率的图像。
   例如，对于热像仪，需要 F4 MWIR 光学系统（或 LWIR 范围的 F2 光学系统），而空间可见近红外相机通常使用 F8 光学系统（表 19）。
   为了补偿成像传感器像素间距的差异，红外光学目镜的焦距至少需要比可见光近红外（VNIR）目镜长两倍（ $10\mu \mathrm{m}$$10\mu \mathrm{m}$10 mum10 \mu \mathrm{~m} 对于红外焦平面阵列（FPA）， $5\mu \mathrm{m}$$5\mu \mathrm{m}$5mum5 \mu \mathrm{~m} 对于 CMOS 传感器）。热成像仪还面临着另一个问题，即红外焦平面阵列冷却器的质量/尺寸，这是可见光近红外相机所不需要的。
   这些因素造成了长焦距中波红外（MWIR）热成像仪在航天卫星上的体积/质量比可能比同等性能的可见光近红外相机高出 16 倍。对于长波红外（LWIR）成像仪，这一比例可能再次增加 4 倍。

11.10 热成像仪的大规模制造

  12. 结论

1. 热成像仪是如何制造的，
2. 热成像仪的模块是如何构建的，
3. 世界市场上可用的热成像仪如何进行技术分类，
4. 热成像仪表征的基本规则是什么，
5. 热成像的未来技术趋势是什么。

13. 缩略语列表

  致谢

  参考文献

1. Google 学术搜索。https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=thermal+imaging&btnG=
2. SPIE 光学与光电学学会，https://www.spiedigitallibrary.org/
3. 伊什姆韦·罗塞琳、K·阿布塔勒布和法鲁克·艾哈迈德。"农业中热成像技术的应用：一篇综述"。遥感进展 3.03 (2014): 128。
4. Ring, E. F. J.和 Kurt Ammer. "红外热成像在医学中的应用." 生理测量 33.3 (2012): R33.
5. Aldave, I. Jorge 等人. "复合材料缺陷检测中的热成像系统综述." 红外物理与技术 61 (2013): 167-175.
6. Cilulko, Justyna 等人. "红外热成像在野生动物研究中的应用." 欧洲野生动物研究 59 (2013): 17-23.
7. Dey, Nilanjan，Amira S. Ashour 和 Afnan S. Althoupety. "医学科学中的热成像." 工业应用热成像的最新进展 (2017): 87-117.
8. 詹姆斯·B·罗宾逊、保罗·R·施尔林和丹尼尔·J·L·布雷特. "电化学电源系统的热成像：一篇综述." 影像杂志 2.1 (2016): 2.
9. 阮陈春巴赫、肯特·罗瑟和贾万·查尔. "现代热成像传感器技术及自主航空导航应用的综述." 影像杂志 7.10 (2021): 217.
10. 马蒂亚斯·邦马林和弗雷德里克-安娜·勒·加尔. "皮肤科中的热成像." 皮肤科影像学 (2016): 437-454.
11. 蒂姆·J·菲利普斯. "高性能热成像技术." III-V 评论 15.7 (2002): 32-34.
12. Holst, Gerald C., 和 Stephen W. McHugh. "热成像系统性能评述." 红外成像系统：设计、分析、建模和测试 III. 第 1689 卷. SPIE, 1992.
13. 侯福金等. "红外成像技术综述." 《可持续性》 14.18 (2022): 11161.
14. Lloyd, J. Michael. 热成像系统. Springer 科学与商业媒体, 2013.
15. 霍尔斯特，杰拉德·C.《热成像常识方法》。SPIE 电子书，2000 年。
16. 霍尔斯特，杰拉德·C.《红外成像系统测试》。SPIE 电子书，1993 年。
17. 沃尔默，迈克尔.《红外热成像》。载于《计算机视觉：参考指南》。瑞士施普林格国际出版社，2021年，第666-670页。
18. 霍尔斯特，杰拉德·C.《红外成像系统测试与评估》（第三版）。SPIE 电子书，2008 年。
19. 威廉姆斯，托马斯. 热成像摄像机：特性和性能. CRC 出版社, 2009.
20. 赫尔兹安诺夫斯基，克日什托夫. "热成像仪测试." 实用指南. 华沙：军事技术大学 (2010).
21. 马尔达格，泽维尔. "非破坏性测试的红外技术理论与实践." (2001).
22. "热成像与热像技术资源与解决方案." 福禄克 https://www.fluke.com/en/learn/blog/thermal-imaging.
23. Teledyne FLIR 支持。https://www.flir.eu/support/
24. 维基百科贡献者。"热成像摄像机"。维基百科 https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_imaging_camera（2024）。
25. "应急响应者技术信息"，https://www.dhs.gov/sites/default/files/publications/ThermalImagingTech_TN_0305-508.pdf
26. 哈文斯，柯克·J.，和埃德·J·夏普。"成像仪选择"。野外动物调查和监测热成像技术。学术出版社，2016 年。121-141 页。
27. Paschotta, R. "热成像技术." 2024 RP Photonics $AG$$AG$AGA G https://www.rp-photonics.com/thermal_imaging.html (2024).
28. Rogalski, Antony. "HgCdTe 红外探测器材料：历史、现状和前景." 物理进展报告 68.10 (2005): 2267.
29. Rogalski, A. "用于第三代红外光电探测器的新材料系统." 光电子学评论 16.4 (2008): 458-482.
30. Rogalski, Antoni. "第三代红外光子探测器." 光学工程 42.12 (2003): 3498-3516.
31. Rogalski, Antoni. "红外探测器技术的最新进展." 《红外物理与技术》54.3 (2011): 136-154.
32. Martyniuk, P.等. "红外光电探测器设计的新概念." 《应用物理评论》1.4 (2014).
33. Driggers, Ronald G.等. "欠采样成像仪的最小可分辨温度差测量." 红外成像系统：设计、分析、建模和测试第 XIV 卷. 第 5076 卷. SPIE, 2003.
34. Pruchnic Jr, Stanley J.等. "用于测试低分辨率热成像仪的准直器的设计、分析和测试." 红外成像系统：设计、分析、建模和测试第 VII 卷. 第 2743 卷. SPIE, 1996.
35. Sousk, Stephen, Patrick O'Shea 和 Van Hodgkin. "非制冷热成像仪噪声测量." 红外成像系统：设计、分析、建模与测试第十六卷. 第 5784 卷. SPIE 出版社, 2005 年.
36. Beekman, Daniel W. 和 James B. Van Anda. "偏振敏感的 QWIP 热成像仪." 红外探测器和焦平面阵列 VI. 第 4028 卷. SPIE 出版社, 2000 年.
37. Gade, Rikke 和 Thomas B. Moeslund. "热成像相机及其应用：一项调查." 机器视觉与应用 25 (2014): 245-262.
38. Wong, Wai Kit 等. "使用热成像相机的有效监控系统." 2009 年国际信号获取与处理会议. IEEE, 2009 年.
39. Szajewska, A. "热成像摄像机(TIC)技术的发展." 工程学报 172 (2017): 1067-1072.
40. Ball, M., 和 Harry Pinkerton. "影响火山学中热成像摄像机精度的因素." 地球物理研究杂志：固体地球 111 .B11 (2006).
    41.Matthies, Larry 等.
    "使用 CCD/FLIR 立体视觉和激光雷达的地面无人车障碍物检测性能评估." 1998 年 IEEE 智能控制国际研讨会(ISIC)暨 IEEE 机器人与自动化计算智能国际研讨会(CIRA)会议录.
      IEEE，1998 年。
41. Castaldo, Rick, Charmaine Cisneros Franck 和 Alexander B. Smith. "用于机场地面监视的 FLIR/红外摄像机技术评估." 增强和合成视觉 1996. 第 2736 卷. SPIE, 1996.
42. Bieszczad, Grzegorz 等. "非制冷微测辐型焦平面阵列热像仪探测器偏移校正方法." 电光和红外系统：技术与应用 VI. 第 7481 卷. SPIE, 2009.
43. Mihailovich, Goi Vitaliy 等. "用于无损检测的便携式热像仪." 当前乌克兰光学和光子学研究：图像处理的光电和混合光学/数字系统. 第 3238 卷. SPIE, 1997.
44. Luhmann, Thomas, Johannes Piechel 和 Thorsten Roelfs. "热成像摄像机的几何标定." 热红外遥感：传感器、方法、应用. 荷兰多德雷赫特：施普林格出版社, 2013. 2742.
45. 韩生等. "用于电气设备诊断的智能热成像摄像机." IEEE 仪器仪表学报 70 (2021): 1-8.
46. Lyon Jr, Bernard R., 和 Gary L. Orlove. "红外成像辐射计 25 年（或更长）历史的简要回顾." 第二十五届热感应大会. 第 5073 卷. SPIE, 2003.
47. Corlay, Gilles 等. "PICASSO-CENA 的红外成像辐射计." 国际空间光学会议-ICSO 2000. 第 10569 卷. SPIE, 2017.
48. Aldave, I. Jorge 等. "复合材料缺陷检测中的热成像系统回顾." 红外物理与技术 61 (2013): 167-175.
49. Rai, Mritunjay, Tanmoy Maity 和 R. K. Yadav. "热成像系统及其实时应用：一项调查研究." 工程技术期刊 6.2 (2017): 290-303.
50. Quinkert, Kathleen A. 指挥官独立热成像仪（CITV）模拟中的 crew 表现. 第 900 卷. 美国陆军行为与社会科学研究所, 1990.
51. Druzhkin, E. V., T. N. Khatsevich 和 N. V. Brovka. "医疗用热成像仪." 光学技术期刊 82.7 (2015): 408-410.
52. Forsthoefel, John J. 等. "高灵敏度高分辨率热视频系统的设计与性能." 红外探测器和焦平面阵列 III. 第 2225 卷. SPIE, 1994.
53. 吉斯，赫伯特. "使用热视频成像系统研究密封铅酸/AGM 固定电池中的热现象." 电源期刊 67.1-2 (1997): 49-59.
54. 朱丹，廖丽，顾宇. "使用热视频系统测量高温高速气流的温度[3783-55]." 光学工程国际学会会议论文集. 光学工程国际学会, 1999.
55. 维基百科贡献者. 热成像. 维基百科 https://en.wikipedia.org/wiki/Thermography (2024).
56. 维基百科贡献者. 热成像摄像机. 维基百科 https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_imaging_camera (2024).
57. 维基百科贡献者. 热成像相机. 维基百科 https://en.wikipedia.org/wiki/Thermographic_camera (2024).
58. 维基百科贡献者. 前视红外. 维基百科 https://en.wikipedia.org/wiki/Forwardlooking_infrared (2024).
59. 沃谢尔, 安德鲁, 尼比尔·达尔, 和穆克蒂·M·拉纳. "微测辐射计材料：氧化钒或硅衍生物." 图像传感技术：材料、设备、系统及应用 IV 10209 (2017): 92-107.
60. 布齐尔, 赫尔穆特, 等. "快速微测辐射计红外相机系统." DIAS 红外有限公司 20 (2006): 1-4.
61. Burke, Michael J.和 William H. Wan："使用 Matlab™进行红外焦平面阵列传感器表征和分析"，第九届红外成像系统：设计、分析、建模和测试。第 3377 卷。光电国际学会，1998 年。
62. Ziegler, J.等："先进的传感器技术用于高性能红外探测器"。《红外物理与技术》43 卷 3-5 期（2002 年）：239-243 页。
63. Mooney, Jonathan M.和 Freeman D. Shepherd："表征红外焦平面阵列非均匀性和红外相机空间噪声"。《红外物理与技术》37 卷 5 期（1996 年）：595-606 页。
    65.Scribner, D. A.等："测量、表征和建模凝视型红外焦平面阵列的噪声"。红外传感器和传感器融合。第 782 卷。光电国际学会，1987 年。
64. Inframet, https://www.inframet.com/Data_sheets/FAPA.pdf
65. ARC 公司, https://www.astro-cam.com/index.php。
66. 脉冲仪器产品线, http://www.pulseinstruments.com/product.htm。
67. 欧洲南方天文台, https://www.eso.org/sci/facilities/develop/detectors/controllers/ngc.html
68. Naik, M. B.等人。"用于 IRSIS 卫星载荷的 Teledyne HxRG 焦平面阵列控制器评估和新的内部控制器开发。"天文仪器学报 11.02 (2022): 2250009。
69. Beletic, James W.等人。"Teledyne 成像传感器：天文学和民用航天的红外成像技术。"高能、光学和红外探测器用于天文学 III。第 7021 卷。SPIE，2008 年。
70. Texas Instruments，https://www.ti.com/lit/ug/tidudl8/tidudl8.pdf?ts=1712161520926&ref_url=https%3A $\mathrm{\%}252\mathrm{F}\mathrm{\%}252\mathrm{Fwww}.\mathrm{google}.\mathrm{com}\mathrm{\%}252\mathrm{F}$$\mathrm{\%}252\mathrm{F}\mathrm{\%}252\mathrm{Fwww}.\mathrm{google}.\mathrm{com}\mathrm{\%}252\mathrm{F}$%252F%252Fwww.google.com%252F\% 252 \mathrm{~F} \% 252 \mathrm{Fwww} . \mathrm{google} . \mathrm{com} \% 252 \mathrm{~F}
71. Ophiropt，变焦镜头，https://www.ophiropt.com/en/c/lwir-zoom-lenses
72. 克日扎诺夫斯基，克日什托夫。"在模拟真实工作条件下测试监控热成像仪"。《光电子评论》31卷1期（2023年）。
73. https://www.amazon.com/Vbestlife-Aperture-Imaging-Effects-Cameras/dp/B09J915DBQ
74. Ophiropt 红外镜头，https://www.ophiropt.com/zh-hans/红外光学
75. ATM 光学，https://www.atmoptics.com/
76. 非晶材料公司产品，https://www.amorphousmaterials.com/products/
77. 优美科，介绍 GASIR，https://eom.umicore.com/en/infrared-solutions/infrared-optics/introducing-gasir/
78. Schott.com，IRG 26，https://www.schott.com/shop/advanced-optics/en/IRG-26/c/glass-IRG26
79. Park, Seunghyun 等人在 2017 年 IEEE VLSI 电路研讨会上发表的论文："用于移动应用的多重数字相关双重采样无快门微测温传感器热成像系统"。
80. Tempelhahn, Alexander 等人在《传感器与传感器系统期刊》5 卷 1 期（2016 年）发表的论文："无冷却红外相机的无快门校准"。
81. Bercier, E.等人在 2019 年 SPIE 红外技术与应用大会第 XLV 卷上发表的论文："改进人体识别鲁棒性的无快门远红外热像仪"。
82. Shi, Xueyou 等人在《IEEE 传感器期刊》23 卷 1 期（2022 年）发表的论文："无快门非冷却测温成像仪的 FPN 建模和基于模型的校正"。
83. 红外焦平面阵列参数测量方法，GB/T 17444-2013，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中华人民共和国国家标准化管理委员会
84. 张迪等."针对宽光谱长波红外探测系统的改进双点校正方法."《传感器》23.4 (2023): 2054.
85. 曹阳等."基于场景的红外焦平面阵列设备坏点动态校正与评估."IEEE 光电和微纳光学进展。2010 年。
86. 王文秀等."一种针对长波红外焦平面阵列图像的新型盲元检测方法."第 9 届国际先进光学制造与测试技术研讨会：光电材料和器件的感知与成像。第 10843 卷。SPIE，2019 年。
87. 全程，陈大等. "基于场景的红外焦平面阵列盲像素自动搜索算法." 能源学报 17 (2012): 1662-1666.
88. 王炳建等. "基于移动场景分析的红外焦平面阵列盲像素校正算法." 光学工程 45.3 (2006): 036401-036401.
89. 戴少生等. "基于积分时间调整的红外焦平面阵列盲像素检测算法." 第三届多媒体技术国际会议（ICMT-13）. 亚特兰蒂斯出版社，2013 年.
90. 伯克斯，斯蒂芬·D.等. "通过缺陷观测定义微测辐射热成像器坏像素和簇." 红外成像系统：设计、分析、建模和测试第三十四卷. 第 12533 卷. SPIE，2023 年.
91. Lo, Chun Moo. "前视红外（FLIR）图像增强用于自动目标追踪系统。" 导弹制导图像处理。第 238 卷。光电国际学会，1980 年。
92. 崔玉景等. "使用卷积神经网络的热成像图像增强。" 2016 IEEE/RSJ 智能机器人与系统国际会议（IROS）。IEEE，2016 年。
93. Trongtirakul，Thaweesak 和 Sos Agaian. "无监督和优化的热成像图像质量增强及视觉监控应用。" 信号处理：图像通信，第 105 卷（2022 年）：116714。
94. Bieszczad，Grzegorz 等. "使用非制冷微测辐面阵的热成像摄像机探测器偏置校正方法。" 电光和红外系统：技术与应用 VI。第 7481 卷。光电国际学会，2009 年。
95. Dulski, R., 等. "不同光谱波段下红外图像增强算法的测试." 红外成像系统：设计、分析、建模与测试 XXIII. 第 8355 卷. SPIE, 2012.
96. Lee, Kyungjae, 等. "基于亮度的卷积神经网络用于热成像增强." IEEE Access 5 (2017): 26867-26879.
97. Lai, Fuwen, 等. "通过反卷积方法对低成本红外相机进行热图像增强." 定量红外热成像期刊 15.2 (2018): 223-239.
98. Lee, Haegeun, 和 Moon Gi Kang. "考虑固定模式噪声的红外图像反卷积." 传感器 23.6 (2023): 3033.
99. Batchuluun, Ganbayar 等人. "利用深度学习进行热图像重建." IEEE Access 8 (2020): 126839-126858.
100. FLIR, https://www.flir.com/
101. ARES, The Hoplite, https://armamentresearch.com/iranian-ru-series-thermal-weapon-sights-in-syria/
102. Payne, Dylan 和 John Schroeder. "使用 NvThermIP/NV-IPM 和 PcModWin/MODTRAN 模型的传感器性能和大气效应：一个历史透视." 红外成像系统：设计、分析、建模和测试 XXIV. 第 8706 卷. SPIE, 2013.
103. 特尔古特·伯克·贝尔坎、格克图格·根詹汗·阿尔坦和阿尔潘·贝克。"关于距离性能的 MWIR 和 LWIR 成像系统比较。"红外成像系统：设计、分析、建模与测试第二十九卷。第 10625 卷。光谱与成像协会，2018 年
104. 德哈尔等人。"不同环境温度和湿度条件下 LWIR 和 MWIR 热成像仪性能比较。"红外成像系统：设计、分析、模型和测试第二十二卷。第 8014 卷。光谱与成像协会，2011 年
105. 纳利斯·伊森·奥德修斯。"MWIR 和 LWIR 焦平面阵列红外成像系统的比较性能分析。"国际红外与毫米波杂志 23 卷 3 期（2002 年）：393-408 页
106. 伯德特·爱德华·M.等人。"大尺寸 MWIR 和 LWIR 系统在 NVIPM 中的比较性能。"红外成像系统：设计、分析、建模与测试第二十六卷。第 9452 卷。光谱与成像协会，2015 年
107. Mesnik B., Kintronics，检测、识别和辨识 - 热成像与光学 IP 摄像机对比，https://kintronics.com/detection-recognition-and-identification-using-thermal-imaging-vs-optical-ip-camera/
108. InfiRay，https://www.infiray.com/top7-usesandapplicationsofthermalimagingcameras.html
109. Frontex，https://etendering.ted.europa.eu/document/document-file-download.html?docFileId=62040
110. Sjaardema，Tracy A.，Collin S. Smith 和 Gabriel Carisle Birch。约翰逊准则的历史与演进。编号 SAND2015-6368。桑迪亚国家实验室（SNL-NM），新墨西哥州阿尔伯克基（美国），2015 年。
111. FLIR，OGI 宣传册_022023_RH22-1372
112. 齐默尔勒，丹尼尔等. "现实受控条件下光学气体成像对天然气泄漏的检测极限." 环境科学与技术 54.18 (2020): 11506-11514.
113. Pulsar, https://www.pulsar-nv.com/glo/products/33/thermal-imaging-riflescopes/thermion-2-lrf/
114. Inframet 热成像仪，https://www.inframet.com/thermal_imagers.htm
115. 奥莱森，吉姆等。《MIRAGE：系统概述与现状》。合成环境技术：硬件在环测试 VI。第 4366 卷。光学工程国际学会，2001 年。
116. https://www.saab.com/globalassets/products/support-and-services/vehicle-electronics-solutions/oflf-1509-1-rcam-ir-product-sheet.pdf
117. https://tempsens.com/thermcam-pro-640-high-resolution-long-wavelength-ultra-compact-infrared-camera.html
118. MIL-STD-810，环境工程考虑与实验室测试，2000 年
119. https://www.coroflot.com/skurdal/FLIR-Recon-III-Thermal-Imaging-Camera
120. https://www.evpudefence.com/p-sumo-u225-thermal-imaging-camera
121. https://www.ascendentgroup.com/store/specs/350
122. https://www.aselsan.com.tr/Modern_Soldier_Systems_2641.pdf
123. STANAG 第 4347 号，热成像系统名义静态距离性能定义，1995 年。
124. Keßler, Stefan, Raanan Gal, 和 Wolfgang Wittenstein。"TRM4：电光成像系统的性能模型"。红外成像系统：设计、分析、建模和测试第二十八卷。第 10178 卷。SPIE，2017 年。
125. Bijl, Piet, Maarten A. Hogervorst, 和 Alexander Toet。"使用 TOD 方法在传感器性能测试、建模和距离预测方面的进展：概述"。红外成像系统：设计、分析、建模和测试第二十八卷 10178 (2017)：179-197。
126. Vollmerhausen, Richard H.等。"目标任务性能（TTP）指标：预测目标获取性能的新模型"。美国陆军 CERDEC，弗吉尼亚州贝尔沃尔 22060。2004 年。
127. Vollmerhausen, Richard。"夜视综合性能模型：最近变更对模型预测准确性的影响"。光学快报 24.21 (2016)：23654-23666。
128. 中等规模全球热成像市场研究报告 2023 https://medium.com/@valuatesmarketreports/global-thermal-imaging-market-research-report-20233519d999506e
129. 前沿研究 https://www.precedenceresearch.com/thermal-imaging-market
130. 大视野研究 https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/thermal-imaging-market
131. Bhan, R. K., 和 Vikram Dhar. "近期红外探测器技术、应用、趋势以及基于 HgCdTe 的制冷型红外焦平面阵列及其表征." 光电子学评论 27.2 (2019): 174-193.
132. Martyniuk, P., 和 Antoni Rogalski. "热红外光电探测器." 光电子学评论 21.2 (2013): 239-257
     DOI:10.2478/s11772-013-0090-x
133. Rogalski, A. "第三代红外光子探测器的竞争性技术." 光电子学评论 14.1 (2006): 84-98.
134. i3system, http://i3system.com/cooled-detector/?lang=en
135. GSTiR, https://www.gst-ir.net/products/cooled-infrared-detectors/long-wave-infrared-detectors/c615s1wir.html
136. ircameras, https://ircameras.com/products/cameras /
137. Razeghi, M.等人. "针对高工作温度的 II 型 InAs/GaSb 光电二极管和焦平面阵列." 光电子学评论 19.3 (2011): 261-269.
138. 丁大卫(David Z. Ting)等人. "InAs/InAsSb II 型染色层超晶格红外探测器和焦平面阵列." 2022 IEEE 防御应用光子学研究与应用大会 (RAPID). IEEE, 2022.
139. Kopytko, Małgorzata 等人. "具有 II 型超晶格有源层的 nBn 探测器中价带中的势垒." 光电评论 (2021): 1-4.
140. ricor, https://ricor.com/product/#ourproducts
141. Holst, Gerald C.和 Ronald G. Driggers. "红外系统设计中的小型探测器." 光学工程 51.9 (2012): 096401-096401.
142. Caulfield, John、Jon Curzan 和 Jay Lewis. "小像素焦平面阵列技术的优势." 光学 sensing、成像和光子计数：纳米结构器件及应用. 第 9555 卷. SPIE, 2015.
143. Robinson, J.等人。"小像素的理由：系统视角和焦平面阵列挑战。"图像传感技术：材料、器件、系统及应用。第 9100 卷。SPIE，2014 年。
144. 罗加利斯基，安东尼。"红外探测器的下一个十年。"电光和红外系统：技术与应用 XIV。第 10433 卷。SPIE，2017 年。
145. L3Harris，双筒夜视设备（BNVD）- 融合型，https://www.l3harris.com/all-capabilities/binocular-night-vision-device-bnvd-fused
146. thermoteknix，FuselIR 融合夜视单筒望远镜，https://www.thermoteknix.com/products/defencesecurity/fuseir
147. ESD：图像融合有望维持夜间战斗优势 https://euro-sd.com/2019/09/articles/14476/image-fusion-promises-to-maintain-the-night-time-combat-edge/
148. 陈彦玲等人："红外和可见光图像与深度小波-密集网络的融合"，《Optica Applicata》53 卷 1 期（2023 年）。
149.   佩里奇，德拉格娜，等人
     "多传感器图像融合系统的几何标定，包括热红外和低光摄像机"，《电光遥感、光电技术及应用八》；以及《军事应用中的高光谱成像和高空间分辨率探测二》。第
       9250. SPIE，2014.
150. Catanzaro, Brian E.等人. "双波段 SWIR/MWIR 和 MWIR/LWIR 成像仪设计." 红外技术与应用 XXX. 第 5406 卷. SPIE，2004.
151. Bamrungthai, P.和 P. Wongkamchang. "热/可见光图像融合系统的相机校准和图像对准新方法." 第四届光子学解决方案国际会议(ICPS2019). 第 11331 卷. SPIE，2020.
152. FLIR，Teledyne FLIR 目标检测和跟踪软件加速热像仪在 ADAS 和自动驾驶汽车中的集成，https://www.flir.com/news-center/camera-cores--components/teledyne-flir-object-detection-and-tracking-software-accelerates-thermal-camera-integration-for-adas-and-autonomousvehicles/
153. i3 系统，http://i3system.com/cooled-detector/superlukas10/?lang=en
154. 正在轨道，https://orbit.ing-now.com/
155. kongsberg, https://nanoavionics.com/
     

     

• INFRAMET

---

1. ${}^1$${}^1$^(1){ }^{1} Inframet，Bugaj 29A，05-082 Koczargi Nowe，波兰，www.inframet.com
   ${}^2$${}^2$^(2){ }^{2} 军事技术大学，光电研究所，2 卡利斯基街，00-908 华沙，波兰
2. 作者计划撰写一本关于热成像仪表征/测试主题的新书。