中紅外演算法

A. 紅外定位感測器採用了哪些先進的演算法和技術

眼鏡蛇

B. 紅外熱像儀測溫原理是什麼啊

自然界中除了人眼看得見的光（通常稱為可見光），還有紫外線、 紅外線等非可見光。自然界中溫度高於絕對零度(-273℃)的任何物體，隨時都向外輻射出電磁波（紅外線），因此紅外線是自然界中存在最廣泛的電磁波，並且熱紅外線不會被大氣煙雲所吸收。隨著科技的日新月異，利用紅外線這一特性，採用應用電子技術和計算機軟體與紅外線技術的結合，用來檢測和測量熱輻射。物體表面對外輻射熱量的大小，熱敏感感測器獲取不同熱量差，通過電子技術和軟體技術的處理，呈現出明暗或色差各不相同的圖像，也就是我們通常說的紅外線熱成像；將輻射源表面熱量通過熱輻射演算法運算轉換後，實現了熱像與溫度之間的換算。
人體測溫攝像機技術核心是紅外熱像加可見光圖像的雙光譜成像攝像機，將雙光譜成像攝像機安裝在進出通道，讓鏡頭直視通道的卡口位置（註明：精確測溫必須在被檢測點位配置一個黑體儀，做被檢人員的溫度參考校正）；測溫攝像機對迎面過卡口人流的面部、額頭等身體外露部分進行在線實時測溫。當檢測到的溫度大於設定溫度時（如37.3℃），即出現疑似發熱人員，系統將馬上鎖定最高溫的人員並報警提醒值守人員，按預案進行處置。

C. 紅外光譜的應用

紅外光譜對樣品的適用性相當廣泛，固態、液態或氣態樣品都能應用，無機、有機、高分子化合物都可檢測。此外，紅外光譜還具有測試迅速，操作方便，重復性好，靈敏度高，試樣用量少，儀器結構簡單等特點，因此，它已成為現代結構化學和分析化學最常用和不可缺少的工具。紅外光譜在高聚物的構型、構象、力學性質的研究以及物理、天文、氣象、遙感、生物、醫學等領域也有廣泛的應用。
紅外吸收峰的位置與強度反映了分子結構上的特點，可以用來鑒別未知物的結構組成或確定其化學基團；而吸收譜帶的吸收強度與化學基團的含量有關，可用於進行定量分析和純度鑒定。另外，在化學反應的機理研究上，紅外光譜也發揮了一定的作用。但其應用最廣的還是未知化合物的結構鑒定。
紅外光譜不但可以用來研究分子的結構和化學鍵，如力常數的測定和分子對稱性的判據，而且還可以作為表徵和鑒別化學物種的方法。例如氣態水分子是非線性的三原子分子，它的v1=3652厘米、v3=3756厘米、v2=1596厘米而在液態水分子的紅外光譜中，由於水分子間的氫鍵作用，使v1和v3的伸縮振動譜帶疊加在一起，在3402厘米處出現一條寬譜帶，它的變角振動v2位於1647厘米。在重水中，由於氘的原子質量比氫大，使重水的v1和v3重疊譜帶移至2502厘米處，v2為1210厘米。以上現象說明水和重水的結構雖然很相近，但紅外光譜的差別是很大的。
紅外光譜具有高度的特徵性，所以採用與標准化合物的紅外光譜對比的方法來做分析鑒定已很普遍，並已有幾種標准紅外光譜匯集成冊出版，如《薩特勒標准紅外光柵光譜集》收集了十萬多個化合物的紅外光譜圖。近年來又將些這圖譜貯存在計算機中，用來對比和檢索。
分子中的某些基團或化學鍵在不同化合物中所對應的譜帶波數基本上是固定的或只在小波段范圍內變化，例如，
經常出現在1600～1750厘米，稱為羰基的特徵波數。許多化學鍵都有特徵波數，它可以用來鑒別化合物的類型，還可用於定量測定。由於分子中鄰近基團的相互作用（如氫鍵的生成、配位作用、共軛效應等），使同一基團在不同分子中所處的化學環境產生差別，以致它們的特徵波數有一定變化范圍（見下表）。 紅外光譜是物質定性的重要的方法之一。它的解析能夠提供許多關於官能團的信息，可以幫助確定部分乃至全部分子類型及結構。其定性分析有特徵性高、分析時間短、需要的試樣量少、不破壞試樣、測定方便等優點。
傳統的利用紅外光譜法鑒定物質通常採用比較法，即與標准物質對照和查閱標准譜圖的方法，但是該方法對於樣品的要求較高並且依賴於譜圖庫的大小。如果在譜圖庫中無法檢索到一致的譜圖，則可以用人工解譜的方法進行分析，這就需要有大量的紅外知識及經驗積累。大多數化合物的紅外譜圖是復雜的，即便是有經驗的專家，也不能保證從一張孤立的紅外譜圖上得到全部分子結構信息，如果需要確定分子結構信息，就要藉助其他的分析測試手段，如核磁、質譜、紫外光譜等。盡管如此，紅外譜圖仍是提供官能團信息最方便快捷的方法。
近年來，利用計算機方法解析紅外光譜，在國內外已有了比較廣泛的研究，新的成果不斷涌現，不僅提高了解譜的速度，而且成功率也很高。隨著計算機技術的不斷進步和解譜思路的不斷完善，計算機輔助紅外解譜必將對教學、科研的工作效率產生更加積極的影響。 紅外光譜定量分析法的依據是朗伯——比爾定律。紅外光譜定量分析法與其它定量分析方法相比，存在一些缺點，因此只在特殊的情況下使用。它要求所選擇的定量分析峰應有足夠的強度，即摩爾吸光系數大的峰，且不與其它峰相重疊。紅外光譜的定量方法主要有直接計演算法、工作曲線法、吸收度比法和內標法等，常常用於異構體的分析。
隨著化學計量學以及計算機技術等的發展，利用各種方法對紅外光譜進行定量分析也取得了較好的結果，如最小二乘回歸，相關分析，因子分析，遺傳演算法，人工神經網路等的引入，使得紅外光譜對於復雜多組分體系的定量分析成為可能。
量子力學研究表明，分子振動和轉動的能量不是連續的，而是量子化的，即限定在一些分立的、特定的能量狀態或能級上。以最簡單的雙原子為例，如果認為原子間振動符合簡諧振動規律，則其振動能量Ev可近似地表示為：
式中h為普朗克常數；v為振動量子數（取正整數）；v0為簡諧振動頻率。當v=0時，分子的能量最低，稱為基態。處於基態的分子受到頻率為v0的紅外射線照射時，分子吸收了能量為hv0的光量子，躍遷到第一激發態，得到了頻率為v0的紅外吸收帶。反之，處於該激發態的分子也可發射頻率為v0的紅外射線而恢復到基態。v0的數值決定於分子的約化質量μ和力常數k。k決定於原子的核間距離、原子在周期表中的位置和化學鍵的鍵級等。
分子越大，紅外譜帶也越多，例如含12個原子的分子，它的簡正振動應有30種，它的基頻也應有30條譜帶，還可能有強度較弱的倍頻、合頻、差頻譜帶以及振動能級間的微擾作用，使相應的紅外光譜更為復雜。如果假定分子為剛性轉子，則其轉動能量Er為：
式中j為轉動量子數（取正整數）；i為剛性轉子的轉動慣量。在某些轉動能級間也可以發生躍遷，產生轉動光譜。在分子的振動躍遷過程中也常常伴隨轉動躍遷，使振動光譜呈帶狀。
輔助解析
有機化合物的結構鑒定在有機化學、生物化學、葯物學、環境科學等許多領域越來越顯示出它的重要性，而在各種鑒定手段中紅外光譜以其方便靈敏的特性成為有機物結構鑒定的重要手段，除了它對分析結構特徵反應靈敏這一特點外，紅外光譜儀與計算機直接聯機，也為引進一些與計算機科學有關的智能手段創造了條件。
各種現代化的分析儀器的出現和廣泛應用，使得在短時間內獲得物質體系大量信息成為可能，這為化學計量學的數據挖掘研究提供了機遇。由光譜儀器記錄下來的譜圖中包含大量的結構信息，但是目前還不能實現復雜分子光譜譜圖的直接計算，其解析主要還憑借經驗，對一個不是長期從事結構鑒定的人來說，解析一張光譜譜圖是一項很困難的工作。實際上，即使對不太復雜的分子，也難於指定所有雜原子所處的官能團和峰的歸屬，而依靠各種計算機檢索系統也會受到各種限制，諸如譜圖庫中數據有限，或測定條件（儀器的類型、具體的實驗條件等）與標准圖譜所用的條件不同而造成各吸收峰位置的改變等。另外由於紅外譜圖極其復雜，構成化合物的原子質量不同，化學鍵的性質不同，原子的連接次序和空間位置的不同都會造成紅外光譜的差別。這些都使紅外光譜的解析復雜化。如果能由計算機學習和存儲紅外光譜知識，用計算機輔助完成解析譜圖的工作，自然是一件很有意義的事。
幾十年以來，人們一直在探索將紅外圖譜的解析智能化。隨著商品化紅外光譜儀的計算機化，出現了許多計算機輔助紅外光譜識別方法，這些方法大致可以分為三類：譜圖檢索系統、專家系統、模式識別方法。 譜圖檢索的主要優點是能夠收集大量的光譜，只要根據未知物的光譜譜圖就能識別化合物而無需其他數據（例如分子式等），它的程序也比較簡單。但是它也有一些不可克服的缺點：
首先，檢索系統的能力與譜圖庫存儲的化合物的數量成正比，我們不可能把自然界所有的化合物收集其中，譜圖庫的發展總是滯後於有機化學的發展。其次，光譜儀器隨著技術的發展不斷改進：波譜范圍不斷擴大，解析度不斷提高，低溫技術得到應用，一些新儀器的出現，這就要求原有的譜圖庫要不斷修改，而龐大的譜圖庫在短時間內是辦不到的。由於檢索方法的這些特點，決定了它不能作為結構鑒定的一種完整的手段。
專家系統
計算機輔助結構解析的另一種方法是專家系統。它所研究的領域包括：數學證明，程序編寫，行為科學與心理學，生命科學與醫學等。
目前設計的專家系統解析譜圖的一般方法是：在計算機里預先存儲化學結構形成光譜的一些規律；由未知物譜圖的一些光譜特徵推測出未知物的一些假想結構式；根據存儲規律推導出這些假想結構式的理論譜圖，再將理論譜圖與實驗譜圖進行對照，不斷對假想結構式進行修正，最後得到正確的結構式。但是，目前分子中各種基團的吸收規律，主要還是通過經驗或者人工獲得。人工比較大量的已知化合物的紅外譜圖，從中總結出各種基團的吸收規律，其結果雖比較真實地反映了紅外光譜與分子結構的對應關系，卻不夠准確，特別是這些經驗式的知識難以用計算機處理，使計算機專家解析系統難以實用化。
模式識別
模式識別的發展是從五十年代開始的，就是用機器代替人對模式進行分類和描述，從而實現對事物的識別。隨著計算機技術的普遍應用，處理大量信息的條件已經具備，模式識別在六十年代得到了蓬勃發展，並在七十年代初奠定了理論基礎，從而建立了它自己獨特的學科體系。模式識別已經應用到分析化學領域的有關方面，其中涉及最多的是分子光譜的譜圖解析，在一些分類問題上獲得了成功。
Munk等於1990年首次將線性神經網路應用於紅外光譜的子結構解析，把紅外光譜的解析帶入了一個全新的領域，從此引起紅外光譜的計算機解析熱潮。隨後各種方法，如各種人工神經網路，偏最小二乘，信號處理方法如小波變換等逐步引入到紅外光譜的計算機解析中，使模式識別在紅外光譜的應用中得到很好的發展。
Cabrol-Bass等使用了一個分等級的神經網路系統識別紅外光譜的子結構。首先把10000個化合物光譜分為含苯環、含羥基、含羰基、含C-NH以及含C=C等5大類，隨後把這幾個類進行進一步分類，總共33個子結構。每一個下級網路使用上一級網路輸出的結果。以3596~500 cm-1波段每12 cm-1取259個點作為神經網路的輸入，輸出為「1」和「0」，分別代表子結構存在和不存在。使用了含有一個隱含層30個節點的反向傳播神經網路對每個子結構進行識別，對化合物作了全面但較為粗略的分類，涉及了資料庫中一些常見化合物。
這些研究中大部分利用神經網路對子結構進行識別，而對特定類別的化合物沒有做深入研究，對化合物的特徵吸收峰也沒有深入的討論。另外，其中應用最多的人工神經網路在識別子結構時，對結構碎片的預測准確度不是很高，且神經網路存在不穩定、容易陷入局部極小和收斂速度慢等問題。
因此，近年來，人們一直在尋找一種更好的模式識別方法來進行紅外光譜的結構解析。Vapnik等人於1995年在統計學習理論(Statistical Learning Theory, SLT)的基礎上提出了支持向量機(Support vector machine, SVM)，它根據有限的樣本信息在模型的復雜性和學習能力之間尋求最佳折衷，以期獲得最好的泛化能力。SVM目前在化學中得到了一些較成功的應用，SVM可以較好的對紅外光譜的子結構進行識別，與ANN相比，SVM還具有穩定以及訓練速度快等優點，是一種很好的輔助紅外光譜解析的工具。

D. 深藍演算法和暗目標法的具體原理。）

深藍演算法與常用的暗像元演算法類似，不同的是，與暗像元演算法 相比，深藍演算法反演氣溶膠光學厚度適用於更廣泛的地表類型，所能反演的像 元的地表反射率遠高於暗像元演算法限定的最高地表反射率。Hsu 等發現，在高 地表反射率地區，紅（0.66μm）、藍（0.47μm）和中紅外波段地表反射率之 間的線性關系不成立。

相比較與陸地濃密植被地區，沙漠和半沙漠地區的地面 BRDF（雙向反射率分布函數）相對較弱，尤其是藍波段最弱。參考典型地物 標准波譜數據，在深藍（412nm）波段，大部分地物的地表反射率都在 0~0.1 之間，明顯低於其它波段。通過 MODTRAN 等相關輻射傳輸模擬大氣輻射傳 輸過程進行敏感性試驗表明：感測器在天頂位置接受到的包含氣溶膠的大氣表 觀反射率和僅包含大氣分子散射時的表觀反射率相比，412nm 波段的信號差別 最為明顯。這主要是因為在紫外波段氣溶膠吸收將減弱了衛星感測器接收到的 信號強度，而在更長的可見光及紅外波段較高的地表反射率成為表觀反射率的 主要貢獻成為，從一定程度上減弱了衛星感測器接收信號對氣溶膠吸收和散射 的敏感性。並且當衛星觀測天頂角較大時，由於大氣散射路徑的延長，減小了 地表反射率影響，此時 490nm 波段的輻射亮度值與 412nm 波段差別非常小。

此外深藍波段分子散射和吸收都小於紫外波段，因此相比於紫外波段，利用深 藍波段反演氣溶膠光學特性受氣溶膠垂直廓線的影響顯著偏低，因此利用深藍 波段衛星觀測的表觀反射率反演氣溶膠光學厚度是一個行之有效的方法。 多星協同反演演算法：為克服氣溶膠反演過程中未知參數較多，亮地表氣溶 膠信息難以從衛星信號中分離出來的困難，唐家奎等提出了基於 TERRA 和 AQUA 雙星的 MODIS 數據的協同反演演算法，雙星協同反演演算法無需事先假定 氣溶膠類型等參數，無須估算地表反照率，而將地表反射率與氣溶膠同時反演， 可以應用於水體、城市、乾旱等各種地表反射率類型。但是該演算法在氣溶膠光 學厚度反演時局限性較大，如難以求得方程解析解、計算速度慢，而且有些象 元可能會出現不收斂或結果誤差較大等問題。

E. 紅外遙控器原理 遙控器原理圖

遙控器是一種用來遠控機械的裝置。現代的遙控器，主要是由集成電路電板和用來產生不同訊息的按鈕所組成。下面一起來看看紅外遙控器原理以及遙控器原理圖吧。

紅外遙控器原理

紅外線遙控系統一般由發射器和接收器兩部分組成。發射器由指令鍵、指令信號產生電路、調制電路、驅動電路及紅外線發射器組成。當指令鍵被按下時，指令信號產生電路便產生所需要的控制信號，控制指令信號經調制電路調制後，最終由驅動電路驅動紅外線發射器，發出紅外線遙控指令信號。

接收器由紅外線接收器件、前置放大電路、解調電路、指令信號檢出電路、記憶及驅動電路、執行電路組成。當紅外接收器件收到發射器的紅外指令信號時，它將紅外光信號變成電信號並送到前置放大電路進行放大，再經過解調器後，由信號檢出電路將指令信號檢出，最後由記憶電路和驅動電路驅動執行電路，實現各種操作。

控制信號一般以某些不同的特徵來區分，常用的區分指令信號的特徵是頻率和碼組特徵，即用不同的頻率或者編碼的電信號代表不同的指令信號來實現遙控。所以紅外遙控系統通常按照產生和區分控制指令信號的方式和特徵分類，常分為頻分制紅外線遙控和碼分制紅外線遙控。

1紅外遙控系統發射部分

紅外遙控發射器由鍵盤矩陣、遙控專用集成電路、驅動電路和紅外發光二極體三部分組成，結構如圖1所示。

當有鍵按下時，系統延時一段時間防止干擾，然後啟動振盪器，鍵編碼器取得鍵碼後從ROM中取得相應的指令代碼(由0和1組成的代碼)，遙控器一般採用電池供電，為了節省電量和提高抗干擾能力，指令代碼都是經32～56kHz范圍內的載波調制後輸出到放大電路，驅動紅外發射管發射出940nm的紅外光。當發送結束時振盪器也關閉，系統處於低功耗休眠狀態。載波的頻率、調制頻率在不同的場合會有不同，不過家用電器多採用的是38kHz的，也就是用455kHz的振盪器經過12分頻得到的。

遙控發射器的信號是由一串0和1的二進制代碼組成的，不同的晶元對0和1的編碼有所不同，現有的紅外遙控包括兩種方式：脈沖寬度調制(PWW)和脈沖位置調制(PPM或曼徹斯特編碼)。兩種形式編碼的代表分別是NEC和PHILIPS的RC-5。

2紅外遙控系統接收部分

接收部分是由放大器、限幅器、帶通濾波器、解調器、積分器、比較器等組成的，比如採用較早的紅外接收二極體加專用的紅外處理電路的方法，如CXA20106，此種方法電路復雜，現在一般不採用。但是在實際應用中，以上所有的電路都集成在一個電路中，也就是我們常說的一體化紅外接收頭。一體化紅外接收頭按載波頻率的不同，型號也不一樣。由於與CPU的介面的問題，大部分接收電路都是反碼輸出，也就是說當沒有紅外信號時輸出為1，有信號輸出時為0，它只有三個引腳，分別是+5V電源、地、信號輸出。

系統的設計

1單片機編碼發射部分

①鍵盤部分

紅外遙控器的發射器電路比較簡單，由一個4×4矩形鍵盤、一個PNP驅動三極體、一個紅外線發光二極體和兩個限流電阻組成。要遙控哪台接收器由鍵盤輸入，即由鍵盤輸入要紅外遙控的地址，地址經過編碼、調制後通過紅外發光二極體發射出去。

矩陣鍵盤部分由16個輕觸按鍵按照4行4列排列，將行線所接的單片機的I/O口作為輸出端，而列線所接的作為輸入。當沒有鍵被按下時，所有輸出端都是高電平，代表沒有鍵按下。有鍵按下時，則輸入線就會被拉抵，這樣，通過讀入輸入線的狀態就可以知道是否有鍵被按下。

鍵盤的列線接到P1口的低4位，行線接到P1口的高4位，列線P1.0～P1.3設置為輸入線，行線P1.4～P1.7設置為輸出線。

檢測當前是否有鍵被按下。檢測的方法是使P1.4～P1.7輸出為0，讀取P1.0～P1.3的狀態，若P1.0～P1.3為全1，則無鍵閉合，否則有鍵閉合。

去除鍵抖動。當檢測到有鍵按下後，延時一段時間再做下一步檢測判斷。

若有鍵按下，應該識別出是哪一個鍵閉合。方法是對鍵盤的行線進行掃描。P1.4～P1.7按下面4種組合依次輸出1110，1101，1011，0111，在每組行輸出時讀取P1.0～P1.3，若全為1，則表示0這行沒有鍵輸入，否則有鍵閉合。由此得到閉合鍵的行值和列值，然後採用計算的方法或者查表的方法將閉合鍵的行值和列值轉換成所定義的值。

為了保證每閉合一次CPU僅作一次處理，必須去除鍵釋放時的抖動。產生的鍵值放在發送資料庫區，30H存放的是產生的鍵值，即要遙控的8位地址共1位元組，31H放的是和30H中的相同的8位地址，地址碼重發了一次，主要是加強遙控器的可靠性，如果兩次地址碼不相同，則說明本幀數據有錯，應該丟棄。32H放的是00H(為了編程簡單)，33H放的是0FFH，一共32位數據。要發送數據時，只要到那裡讀取數據即可，然後調用發射子程序發送。

②載波部分

根據前面介紹的紅外遙控的基本原理，紅外遙控器編碼調制的方法其實很簡單，只要生成一定時間長的電平就可以。再通過一個38kHz載波調制便可以發射編碼。載波的產生方法有多種，可以由CMOS門電路RC振盪器構成，或者由555時基電路構成等。

在此次設計中採用的是CPU延時，即用定時器中斷完成，用單片機的T0定時產生38kHz載波。設定定時器為方式2，即自動恢復初值的8位計數器。TL0作為8位計數器，TH0作為計數初值寄存器，當TL0計數溢出時，一方面置1溢出標志位TF0，向CPU請求中斷，同時將TH0內容送入TL0，使TL0從初值開始重新加1計數。因此，T0工作於方式2，定時精度比較高。根據計算，設定38KHz的定時初值，採用12kHz晶振的定時初值為0F3H，用11.0592kHz晶振時的初值為0F4H，設定好定時器中斷，在中斷程序中只寫入取反P2.0(CPLP2.0)，當要發送數據1時，前面560μs高電平發送時，先打開定時器中斷，再啟動定時器，允許定時器工作，延時560μs再關定時器，後面1690μs的低電平因為不發送信號，所以可以直接置P2.0高電平後，延時1690μs即可;數據0前面的560μs高電平和數據1的一樣，後面560μs的低電平因為不發送信號，所以可以直接置P2.0高電平後，延時560μs即可。

2紅外接收解碼電路

紅外遙控接收採用一體化紅外接收頭，它將紅外接收二極體、放大器、解調、整形等電路安裝在一起，只有三個引腳。紅外接收頭的信號輸出端接單片機的INT0端，單片機中斷INT0在紅外脈沖下降沿時產生中斷。電路如圖3.3所示，圖中增加一隻PNP三極體對輸出信號放大，R和C組成去耦電路抑制電源干擾。

3遙控信號的解碼演算法

平時，遙控器無鍵按下時，紅外發射二極體不發出信號，遙控接收頭輸出信號1，有鍵按下時，0和1的編碼的高電平經遙控接收頭反相後會輸出信號0，由於與單片機的中斷腳相連，將會引起單片機中斷(單片機預先設定為下降沿產生中斷)。

遙控碼發射時由9ms的高電平和4.5ms的低電平表示引導碼，用560μs的高電平和560μs的低電平表示數據「0」，用560μs的高電平和1690μs的低電平表示數據「1」，引導碼後面是4位元組的數據。接收碼是發射碼的反向，所以判斷數據中的高電平的長度是讀出數據的要點，在這里用882μs(560～1690μs之間)作為標尺，如果882μs之後還是高電平則表示是數據1，將1寫入寄存器即可(數據為1時還需要再延時一段時間使電平變低，用來檢測下一個低電平的開始)。882μs後電平為低電平則表示是數據0，則將0寫入寄存器中，之後再等待下一個低電平的到來。

繼續接收下面的數據，當接收到32位數據時，說明一幀數據接收完畢，然後判斷本次接收是否有效，如果兩次地址碼相同並且等於本系統的地址碼，數據碼和數據反碼之和等於0FFH，則接收的本幀數據有效，點亮一隻發光二極體，否則丟棄本次接收到的數據。

接收完畢後，初始化本次接收到的數據，准備下次遙控接收。

以上就是小編為大家介紹的遙控器原理，希望能夠幫助到您。更多關於遙控器原理的相關資訊，請繼續關注土巴兔學裝修。

F. 紅外熱像儀測溫原理求詳解

紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發出的不可見紅外能量轉變為可見的熱圖像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。
紅外熱像儀是一門使用光電設備來檢測和測量輻射並在輻射與表面溫度之間建立相互聯系的科學。輻射是指輻射能（電磁波）在沒有直接傳導媒體的情況下移動時發生的熱量移動。現代紅外熱像儀的工作原理是使用光電設備來檢測和測量輻射，並在輻射與表面溫度之間建立相互聯系。所有高於絕對零度（-273℃）的物體都會發出紅外輻射。紅外熱像儀利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發出的不可見紅外能量轉變為可見的熱圖像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。通過查看熱圖像，可以觀察到被測目標的整體溫度分布狀況，研究目標的發熱情況，從而進行下一步工作的判斷。
人類一直都能夠檢測到紅外輻射。人體皮膚內的神經末梢能夠對低達±0.009°C (0.005°F) 的溫差作出反應。雖然人體神經末梢極其敏感，但其構造不適用於無損熱分析。例如，盡管人類可以憑借動物的熱感知能力在黑暗中發現溫血獵物，但仍可能需要使用更佳的熱檢測工具。由於人類在檢測熱能方面存在物理結構的限制，因此開發了對熱能非常敏感的機械和電子設備。這些設備是在眾多應用中檢查熱能的標准工具。

G. 紅外成像原理是什麼

「如果用紅外攝影對人體成像，做出體表『熱圖』……」會產生這樣的認識：

（1）紅外攝影成物體的熱圖就是它的紅外像；

（2）可見光不能使紅外線膠片感光，只有紅外線能使它感光；

（3）紅外線膠片所記錄的是目標物體發出的紅外線；

（4）普通相機也能使用紅外線膠片進行紅外攝影。

事實上，這些理解都是錯誤的。引起錯誤認識的根源是沒有說明紅外攝影所成的紅外像與熱像儀所成的熱圖之間的區別，並且對紅外線膠片的介紹也不夠准確。下面就這兩個問題做一闡述，不妥之處，敬請指正。

一、紅外線的發現和分類

1800年，英國物理學家赫歇爾研究單色光的溫度時發現：位於紅光外，用來對比的溫度計的溫度要比色光中溫度計的溫度高，於是稱發現一種看不見的「熱線」，稱為紅外線。

紅外線位於電磁波譜中的可見光譜段的紅端以外，介於可見光與微波之間，波長為0.76～1000μm，不能引起人眼的視覺。在實際應用中，常將其分為三個波段：近紅外線，波長范圍為0.76～1.5μm；中紅外線，波長范圍為1.5～5.6μm；遠紅外線，波長范圍為5.6～1000μm。它們產生的機理不太一致。我們知道溫度高於絕對零度的物體的分子都在不停地做無規則熱運動，並產生熱輻射，故自然界中的物體都能輻射出不同頻率的紅外線，如相機、紅外線膠片自身等。在常溫下，物體輻射出的紅外線位於中、遠紅外線的光譜區，易引起物體分子的共振，有顯著的熱效應。因此，又稱中、遠紅外線為熱紅外。當物體溫度升高到使原子的外層電子發生躍遷時，將會輻射出近紅外線，如太陽、紅外燈等高溫物體的輻射中就含有大量的近紅外線。藉助不同波段的紅外線的不同物理性質，可製成不同功能的遙感器。

二、不同波段的紅外線成像原理和特點

紅外遙感是指藉助對紅外線敏感的探測器，不直接接觸物體，來記錄物體對紅外線的輻射、反射、散射等信息，通過分析，揭示出物體的特徵及其變化的科學技術。紅外遙感技術中能獲得圖像信息的儀器有：使用紅外線膠片的照相機，具有紅外攝影功能的數碼相機，熱像儀等。雖然它們都利用紅外線工作，但成像原理和所成的圖像的物理意義有很大的區別。紅外攝影通常指利用紅外線膠片和數碼相機進行的攝影；前者屬於光學攝影類，後者屬於光電攝影類。

1．光學攝影類

紅外膠片是一種能夠感應紅外線的膠片，有黑白紅外膠片和彩色紅外膠片兩類。其成像原理與普通膠片相似：曝光時，鹵化銀發生化學變化，記錄景物反射到膠片上電磁波的信息，通過顯影、定影等技術獲得景物圖像。普通膠片記錄的是波長為0.4～0.76μm范圍內的可見光；由於紅外膠片中加入了紅外增感染料，使得它能記錄波長在0.4～1.35μm間的可見光和近紅外線。為了獲得景物純粹的紅外像，需要在鏡頭前加裝一個紅外濾鏡，濾掉可見光，只通過近紅外線。那麼，這部分近紅外線是不是景物發出的呢？顯然，日常攝影中的人體、樹木等景物達不到能輻射近紅外線的溫度，它們的熱輻射也不能使膠片形成足夠清晰的像，所以應該是景物反射太陽輻射中的近紅外線。故近紅外線也稱為攝影紅外。

紅外膠片成的像與普通膠片成的像有較大的差異。人體、草地對紅外線反射較強，它們的黑白紅外像就較白；河流、天空對紅外線反射較弱，成的黑白紅外像就較黑。由於彩色紅外膠片的感光光譜、成色劑和普通彩色膠片的不同，彩色紅外相片上的顏色也就不是景物真實顏色的反映，所以又稱它為假彩色紅外膠片。例如，健康綠色植物反射近紅外線，它的紅外像為紅色，清澈的河水的紅外像是深藍色。雖然在肉眼看來病態的植物和健康的植物都為綠色，文件塗改前後的墨跡也沒什麼區別，但它們對紅外線的反射強弱不同，成的紅外像就有明顯的差異。因此，它常用於刑偵、國土資源調查、環保等領域。

紅外線較強的穿透能力和紅外膠片易受熱輻射影響的這些特點決定了在用紅外膠片攝影時，對操作有較高的要求。紅外膠片對波長為0.76～0.9μm的近紅外線有最佳的感光性能，隨著能感應的波長增大，感光葯劑受溫度的影響越來越顯著，感光葯劑化學穩定性也隨之下降。例如，感光波長上限為1.1μm的紅外膠片能保存三個月，當感光波長上限達到1.35μm時，只能保存8天。所以無論是保存還是攜帶都需要冷藏，裝卸膠片都需要在暗室或者專用防紅外線的暗袋中進行。由於紅外膠片的曝光時間較長，出廠時沒有標感光度，需要根據經驗手動調整感光度，且自動相機的紅外計數器發出的紅外線能使其曝光；所以最好使用手動金屬機身的相機。紅外攝影調焦時須注意，有的相機物鏡上有紅外線聚焦指數，其標記為「R」；若沒有此標記，則要先對可見光調焦後，再將鏡頭前移可見光焦距的1/250左右。

2．光電攝影類

自然界中的一些物質在受到輻射後，會引起它的電化學性質變化。例如溫度升高後，電阻變小，產生電壓。利用它們的這種物理性質可製成光電探測器，遙感儀器的光學系統收集到的輻射能量通過探測器實現光電轉換。根據電磁波和探測器的作用機理不同，分為光子探測器和熱電探測器。

光子探測器是利用光敏感材料的光電效應，把一定波長的電磁波信號轉化為電信號輸出。如一些具有紅外攝影功能的數碼相機的光電耦合器（CCD）能響應的波譜為0.4～1.1μm，同樣在進行紅外攝影時要加裝紅外濾鏡，CCD所感應到的是景物反射太陽輻射中的或者是相機自帶的紅外燈發出的近紅外線。

熱電探測器是利用目標輻射的熱效應對熱敏電阻的電學性質的影響而工作。例如熱紅外成像裝置，它是被動地接受目標的熱輻射，通過其中光學成像系統聚焦到探測元件上進行光電轉換，放大信號，數字化後，經多媒體圖像技術處理，在屏幕上以偽色顯示出目標的溫度場—熱紅外圖像（熱圖、熱像）。熱圖像色調的明暗決定於物體表面溫度及輻射率。它反映了目標的紅外輻射能量分布情況，但是不能代表目標的真實形狀。比如飛機升空後，在它原來停放的位置還能獲得飛機停放時的熱圖像。探測元件工作的波段常為3～5μm和8～14μm，為獲得足夠的靈敏度，需要對探測器冷卻。第二代熱電探測器增加了測溫功能的熱紅外成像裝置，又稱為熱像儀，它在醫療、消防、航空遙感、軍事等領域有廣泛用途。

綜上所述，紅外攝影所成的紅外像利用了景物反射的近紅外線，體現了景物的幾何形狀；熱像儀對人體成的熱圖，是利用人體自身熱輻射獲得的表示人體表面溫度分布的圖像。是兩個不同的概念。紅外膠片中的感光物質是鹵化銀，可見光也能使它感光。（

H. 紅外測溫的基本原理是什麼

1、紅外測溫由光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學系統匯聚其視場內的目標紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上並轉變為相應的電信號。該信號經過放大器和信號處理電路，並按照儀器內部的演算法和目標發射率校正後轉變為被測目標的溫度值。

2、在自然界中，一切溫度高於零度的物體都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布一一與它的表面溫度有著十分密切的關系。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能准確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據的客觀基礎。

3、紅外測溫儀原理黑體是一種理想化的輻射體，它吸收所有波長的輻射能量，沒有能量的反射和透過，其表面的發射率為1。但是，自然界中存在的實際物體，幾乎都不是黑體，為了弄清和獲得紅外輻射分布規律，在理論研究中必須選擇合適的模型，這就是普朗克提出的體腔輻射的量子化振子模型，從而導出了普朗克黑體輻射的定律，即以波長表示的黑體光譜輻射度，這是一切紅外輻射理論的出發點，故稱黑體輻射定律。

所有實際物體的輻射量除依賴於輻射波長及物體的溫度之外，還與構成物體的材料種類、制備方法、熱過程以及表面狀態和環境條件等因素有關。因此，為使黑體輻射定律適用於所有實際物體，必須引入一個與材料性質及表面狀態有關的比例系數，即發射率。該系數表示實際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值在零和小於1的數值之間。根據輻射定律，只要知道了材料的發射率，就知道了任何物體的紅外輻射特性。影響發射率的主要因素在:材料種類、表面粗糙度、理化結構和材料厚度等。

4、當用紅外輻射測溫儀測量目標的溫度時首先要測量出目標在其波段范圍內的紅外輻射量，然後由測溫儀計算出被測目標的溫度。單色測溫儀與波段內的輻射量成比例雙色測溫儀與兩個波段的輻射量之比成比例。

(8)中紅外演算法擴展閱讀：

紅外測溫需要的注意問題

為了測溫，將儀器對准要測的物體，按觸發器在儀器的LCD上讀出溫度數據，保證安排好距離和光斑尺寸之比，和視場。

紅外測溫儀使用時應注意的問題：

1、只測量表面溫度，紅外測溫儀不能測量內部溫度。

2、波長在5um以上不能透過石英玻璃進行測溫，玻璃有很特殊的反射和透過特性，不允許精確紅外溫度讀數。但可通過紅外窗口測溫。紅外測溫儀最好不用於光亮的或拋光的金屬表面的測溫（不銹鋼、鋁等）。

3、定位熱點，要發現熱點，儀器瞄準目標，然後在目標上作上下掃描運動，直至確定熱點。

4、注意環境條件：蒸汽、塵土、煙霧等。它阻擋儀器的光學系統而影響精確測溫。

5、環境溫度，如果測溫儀突然暴露在環境溫差為20℃或更高的情況下，允許儀器在20分鍾內調節到新的環境溫度。