2020年新冠病毒肺炎肆虐,這場比2003年非典傳播力更強的疫情,已經在全球蔓延並不斷拉響警報。而反觀國內,經歷了2個多月的抗擊防控,疫情日漸穩定和明朗。這階段性的勝利中,前沿技術發揮了不容小覷的作用,紅外成像技術便是其中之一。
發熱是此次新型冠狀病毒感染的典型症狀。國家在部署肺炎疫情防控工作時,要求各大城市在車站、醫院等人流密集的重點公共場所設立測溫點,嚴格防控。
深蘭科技響應國家號召,AI熱感視覺行為監控系統——貓頭鷹深入抗疫一線率先在德陽火車站、德陽政府大樓、深圳龍華區政府大廳、成都伊藤洋華堂商場等地落地AI測溫系統,助力測溫防疫。
紅外熱成像技術
理論基石
絕對溫度大於零度(-273.15℃)的任何物體都會以電磁波的形式發射紅外輻射。紅外輻射的頻譜範圍較寬,從760nm-1mm範圍內的電磁波都被稱為紅外線。大部分的紅外線都會被大氣吸收,只留有三個波段的紅外線不被吸收,分別是1~2.5um,3~5um,8~14um我們稱之為紅外線的「大氣窗口」。而紅外線測溫主要應用的就是8~14um波段的紅外線。
紅外線的輻射強度跟溫度正相關,遵從斯特潘-玻爾茲曼定律(Stefan-Boltzmann law),又稱斯特藩定律,是熱力學中的一個著名定律,其內容為: 一個黑體表面單位面積在單位時間內輻射出的總能量(稱為物體的輻射度或能量通量密度)E與黑體本身的熱力學溫度T (又稱絕對溫度)的四次方成正比。記為:
T為黑體的絕對溫度,δ為斯特潘–波爾茲曼常數。該公式為紅外測溫的理論基石。
接受紅外輻射的晶片,跟我們熟悉的CCD晶片的原理是一樣的,CCD晶片將普通光轉換為電信號。而熱成像晶片是將紅外線轉換為電信號。
前沿應用
紅外成像在軍事領域有著廣泛的用途,如飛彈制導、無人機偵察、夜視儀、坦克瞄準系統等都應用了紅外成像技術,長期以來被西方國家列為對華禁止出口的產品清單。允許出口的都是低像素和低幀率的產品。
但是近十幾年來,以煙臺艾睿、北方廣微、武漢高德等為代表的優秀企業奮起直追,量產晶片已經接近了國際的先進水平,解析度達到了1280×1024。他們的崛起不僅滿足了中國軍方的需求,也使得熱成像技術從軍用走向了民用。
在產品的應用端,中國還沒有行業的巨頭與領軍的企業,高德、海康和大華正在努力中。
深蘭時刻
深蘭科技在這一領域的博弈中,也開發了自己的量產產品,並在某些單項指標中居於前列。
深蘭科技最早的熱成像產品應用於智慧消防領域,該領域還沒有企業大舉進入。熱成像火災探測器不僅能發現明火還能發現高溫危險源,成為火災預警的最好傳感器。
新冠疫情的突襲,促使深蘭科技相關研發團隊快速反應,在公司熱成像火災探測器的基礎上,組織科研力量研發了一款AI熱感視覺行為監控系統-貓頭鷹,用於人流密集的重要區域人體測溫。其最大的優勢在於可以在室外且遠距離使用,並且可同時監測10人的體溫,這一優勢領先於國內的同類產品。
在傳統的光機電產品中大範圍的應用了人工智慧技術,使該產品能夠精確地進行坐標的測量、精準的體溫篩查。這些核心技術奠定了深蘭在熱成像產品領域領先的優勢。
未來可期
隨著熱成像晶片技術的成熟,深蘭的系列熱成像產品也會隨著時間的打磨越來越成熟,並進入更多應用的領域。同時我們應該清醒地認識到,我們與美國、法國等先進國家之間存在的差距。但是相信只要具有不斷創新和突破的精神,日新日精,不久的將來在熱成像產品端將大有可為。
關於作者
張志強,深蘭科技自動化研究院副院長、山東棗莊研究院執行院長
重慶大學工業工程工學博士;四川省科技廳「基於路外的輔助駕駛系統關鍵技術研究」項目負責人;主要致力於複合傳感器、智能裝備、自動控制、智能駕駛領域的研究;研發的多款產品已量產上市銷售,受到用戶的好評;擁有3項發明專利和多項實用新型專利。