红外检测人体技术应用和研究

牛力伟

（佛山顺德美的制冷设备有限公司，广东佛山 528300）

红外检测人体技术应用和研究

牛力伟

（佛山顺德美的制冷设备有限公司，广东佛山 528300）

伴随着红外检测技术的日益发展，其功能的多样性逐渐促使它跨向多领域应用。由于红外检测技术是热成像，具有很强的穿透能力，相比于可见光成像就具有很多优势。目前，已经在包括人体检测在内的各方面被广泛发展。本文将重点讨论红外检测人体技术在红外传感器和红外成像技术方面于近年来的应用与研究。

红外线 人体检测 技术

红外线属于电磁波的一种，又名为红外光，它拥有反射、散射、折射等类似的光学特性。只要保证是其自身具有相应的温度的物质（高于绝对0度），皆可以放射出红外线。在电子波谱之中，它表现的区域是0.75μm到1 mm之间，而皮部辐射红外线则是在2到20μm的区域之内，平均峰值在9到10μm之间，从计算可以得出人体在对红外线辐射的波长保持在6到14μm范围内。具有普遍热效应的红外线，可以让生物体细小分子出现一种共振吸收效应，辐射到人体之后可以促进局部血液流通、化瘀止痛等，对于多种疾病的检测以及治疗均起到不可忽视的作用，在肿瘤治疗方面同时也显现了良好的应用前景。另外，红外线技术应用到人体时无损害，无副作用，它的应用价值已远超出同类其他设备。

1 红外传感器的应用研究

人眼能接收的可见光从长到短按波长排列，可逐次为红（波长范围为0.62～0.76μm）、橙、黄、绿、青、蓝，紫（波长范围为0.38～0.46 μm）。较红光所释放的波长更为长的光为红外线。宽泛而言，传感器是可以将量子转化成电信号的器物，红外传感器亦属其中。随着当代科技的进一步发展，红外线传感器已有更广泛应用，现就几个例子简要说明，一般人体体温都保持在37度左右，故可发出波长10UM左右的红外线，红外线加强后汇聚到红外感应源之上。红外感应源选用热释电元，此种元件在获取到人身红外线辐射时，它的温度会因此出现不同程度的变化，进而导致电荷失去平衡，所释放的电荷在电接下来的电路经处理后便会出现报警信号。（1）此种探头以探测人体辐射作为目的。故热释电元针对波长为10UM上下的红外辐射敏感程度高。（2）为了使其仅对人体的红外辐射敏感，在它的照面常要覆有特制材料的滤光片，以控制环境造成的干扰。（3）处于被动位置的红外线探头，其传感器具有2个串联或2个并联而成的热释电元。且两电极正好相反的方向，近乎相同的作用让其出现释电效应彼此抵消，故探测器实际没有信号输出。（4）若人进入探测区之中，人体红外辐射于局部镜面聚焦，且为热释电元获取，但因其获取到的热量有所差异，热释电亦有所差异，不能够相互抵消，通过信号处理而达到报警效果。

红外线传感器作为检测人体的代表性产物，其在测量之时不和被测物直接接触，所以不具备相对摩擦的性质，同时还有响应迅速，灵敏度高等一系列优势。红外线传感器具备光学系统、测量元件以及中转电路。光学系统可根据构造差异分成透射式与反射式两种。测量元件根据工作原理则可分为热敏测量元件与光电测量元件。我们熟悉的热敏元件使用最多的莫过于热敏电阻。热敏电阻察觉到红外线辐射的时候温度会有所提升，电阻产生变化，转换线路后变成电信号进行输出。光敏元件作为最为惯用的光电测量元件，常由硒化铅、硫化铅、锗及硅掺杂等一些相关材料制作而成。红外线传感器也经常应用于无接触的温度测量，大气中成分分析与无损探伤等。

2 红外成像技术的应用研究

2.1 红外成像技术的物理学原理

凡是高于绝对0度的物体均可以有红外辐射，霍尔兹-波兹曼发现红外线辐射与体温之间的重要联系。物体表层的红外辐射和物体表面的辐射率与绝对0度呈现正比态势。人体的辐射率近乎百分之一，与黑体近似，即约等于百分之百放射红外线能量。于此就可通过人体表皮的红外辐射画出人体温度的形象分布。红外热成像技术通过此原理可测量身体表层温度。

2.2 红外线成像技术的具体应用

红外热技术的成像可以应用于一些公共场合和重要系统的防盗和救援工作，红外线防盗和搜救技术通过使用红外热像仪探索到人体移动目标和灾难发生的现场的红外线成像，之后便可以在红外线成像系统中发现需要探索的人体的目标。正因如此，红外线热技术的成像对人体所呈现的目标可以检测与识别是非常有价值的。可是，如若在发生灾难的现场的比较紧急且复杂的环境里，目标所呈现的人体就会因为感受到错综环境与杂乱的电磁波影响而受到干扰。对比度也会随之下降，所呈现的目标反而会具有多样化的形态。遮蔽现象或许也会出现，这样就大大增添了检测目标的困难程度。

同时它还可以定位个人与分离出人体部分，且可以呈现多人跟踪，通过人体之间的交互达到监控。目前国内也有许多科研单位致力于人体检测跟踪系统的开发研究，例如中科院自动化所近年研发的智能视觉监控体系。此科研项目的目的则是给予计算机观察动态视野中运动行为所体现的视觉能力，让监控摄像机进一步智能化，可以实时分析并处理机体所获取的相应数据，从而达到对罪犯的跟踪目的、获取和异常行为检测和报警等相关功能，在交通道路监控、军事现场监控、国家重点安全部门监控、部分敏感公共场合监控以及高级社区安全监控等。

3 结语

红外热技术的成像也被应用于医学，这种技术是无毒害、非入侵型的技术。是一项全方位性成像技术。红外线热技术的成像也可以用于用于家庭环境以及健康的检测，它可以检测出该环境内的人物数量以及当前的人体温度，并根据不同时段人物的温度来调节室内空气系统和风速风量以及角度，在未来家居环境的提升领域具有重要的意义。

［1］王江涛，杨静宇.红外图像中人体实时检测研究［J］.系统仿真学报，2007（19）.

［2］卓志敏.红外成像目标检测与跟踪技术研究［D］.哈尔滨工程大学，2007.

［3］王江涛，杨静宇.红外序列图像中基于形状的人体检测［J］.红外与毫米波学报，2007（06）.

牛力伟（1988—），男，黑龙江绥化人，硕士，开发工程师，研究方向：自动控制以及传感器应用。