红外热像仪未来发展及挑战

尽管红外热像仪的价格仍大大高于同类视觉相机的价格，但硬件成本不断下降，并且相机的种类越来越广泛。简单的传感器，例如便宜的热释电红外（PIR）传感器，已被用于光开关控制，防盗报警器等的运动检测器。尽管这种类型的传感器无法提供图像，但对于检测正在移动的人类或大型动物已经足够。红外热像仪发展了红外阵列传感器，可以读取粗糙图像中的温度值。这些传感器可以分析运动，例如方向和速度，并且可以用于例如入口计数系统。对于温度精度为±2.5℃的8×8像素阵列，这些传感器的价格不到50美元。价格从分辨率，帧速率和精度（包括未冷却的摄像头到规格高达1,280×1,024像素和130 fps的高端专用冷却摄像机）都会增加。有些相机甚至具有更高的帧频或光学变焦。这些高端相机的价格可能超过100,000美元。

红外热像仪的优秀功能为各种应用打开了大门。每个研究领域都有特定的需求，例如分辨率，视野，热敏性，价格或相机尺寸。因此，可以预见的是，在未来几年中，可用相机的多样性将进一步扩大，不仅限于高端相机。

图为红外热成像

红外热成像已发现可用于两种不同类型的问题：已知对象的分析和未知对象的检测。在第一个问题中，对象及其在图像中的位置都是已知的，并且可以分析对象的属性。结果可能是物质的类型，状况或健康状况。此处使用的方法通常只是简单地记录温度，甚至手动检查图像。如果使用计算机视觉方法，通常它们只是简单的算法，例如阈值和斑点检测。对于第二个问题，对象的类型或其在图像中的位置是未知的。这类问题中最重要的步骤通常是物体的检测和分类。这里的目标通常是设计一个自动系统，例如用于检测或跟踪特定对象。可以在此处应用更高级的计算机视觉算法来设计功能强大且自动的系统。在被摄对象的温度与周围环境不同的应用中，与视觉摄像机相比，红外热像仪可以大大简化检测步骤。

由于红外热像仪的价格较低且可用性更高，因此用于分析已知对象和检测未知对象的方法正在迅速扩展。在已知对象的情况下，可以将红外热像仪视为非接触式温度计的替代品。在最后一种情况下，红外热像仪更多地被视为视觉相机的替代品，因此，从计算机视觉的角度来看，目前红外热像仪受到越来越多的关注。但是，现代社会的普遍趋势是实施自动化。考虑到这一点，预计手动和半自动图像分析将逐渐被自动视觉系统取代，因为它们变得更加强大。

热传感器消除了通常在黑暗条件下改变照明和需要主动照明的缺点。此外，在监视的情况下，使用热成像不会像使用视觉成像那样引起很多隐私问题。但是，新型传感器常常会出现新的挑战。对于热成像，缺少纹理信息在某些系统中可能是一个缺点，而在具有高反射率的表面中，热辐射的反射可能会成为问题。为了使红外热像仪在监视中独立运行，仍需要价格合理，分辨率更高，光学变焦有效或广角镜头的红外热像仪。为了克服这些挑战中的一些挑战，在许多应用中将热图像与其他图像模态组合起来可能是有利的。但是，仍然缺少一种简便，标准化的方法来与其他传感器一起校准红外热像仪。必须解决这个问题才能使这些类型的系统实用。今天存在一些预先校准的红外热像仪设置，并且预计将来会看到更多这些组合系统。

随着越来越多的传感器（例如3D，近红外和热传感器）变得可用，通常很难选择视觉摄像机。热传感器在各种应用中均具有优势，而不同传感器的融合可改善某些应用中的结果。对于视觉系统的未来发展，谨慎选择传感器可以同时打开新的应用程序以及替代功能，以改善当前应用程序的性能。