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红外成像技术在特定领域的应用
发布时间:2022年05月25日

在城市地下空间领域,红外成像技术主要用于地下空间灾害防控系统的研发,在系统的稳定可靠 性方面取得了重大进展。其中在超短波红外成像组 件、多功能小型手持式红外成像仪、红外消防头盔 等方面取得了进展。

(一)多功能小型手持式红外成像仪

城市地下管线经常需要安全检查员定时巡视, 以防止渗漏、火灾、各种管道及电缆破裂等灾害发 生。同时在灾害发生时需要寻找根源,尤其在断电 和烟雾灰尘较浓情况下实施救护,需要在能见度不 好的情况下也能对现场进行有效的观察。运用红外 成像技术研发的多功能小型手持式红外成像仪对现 场进行观测,为后续救援修复工作的开展提供基本 支持。

多功能小型手持式红外成像仪能够对各类目标 进行实时红外成像探测,可以实时记录(拍照、录 像)现场场景,并回放红外视频图像。该产品采用 电池供电,连续工作时间长,具有体积小、重量轻、 携带方便、可单手操作等特点 [9]

(二)消防头盔式红外成像系统

当城市地下空间发生爆炸火灾险情时,由于没 有电力,照明系统开始失效,浓烟严重影响常规消 防头盔的使用效能,无法看清现场情况,不能有效 地实施救护,甚至威胁到消防人员的生命安全,采 用红外成像头盔使得消防人员能清晰观察火场火 情,容易发现进出火场的路径,减少人员伤亡。

该系统采用了基于特征分解的红外焦平面非均 匀性自适应校正方法 [10]、连续帧图像的成像参数 优化技术、基于局部线性嵌入(LLE)算法的红外 伪彩色图像增强算法 [11],提升了观测图像的清晰 度和层次感,有助于消防人员在运动中通过头盔观 察镜对目标进行高清晰、高分辨率的探测和识别, 实时记录(拍照、录像)现场场景,同时采用红外 图像无线传输功能可与指挥中心取得联系。该系统 采用电池供电,连续工作时间长,具有重量轻、抗 震性强、操作方便等特点,与普通制式的消防头盔 结构相似。

(三)烟雾下短波红外成像救援设备

现代战争是核威胁下的高技术战争,在城市地 下空间的安全保障中需要大力加强对核生化袭击的军事防御准备。在处于核生化袭击的城市地下空间, 通道环境相对恶劣,通常有大量防护(雾消)的烟 雾释放,特殊的救援设备对通行空间要求较高,交 通量相对较大,可以使用先进的短波红外成像透雾 装置进行观察、识别,以方便救助。

(四)管控区域人员统计红外成像终端

相对封闭的地下空间通常由许多区域构成,一 旦发生人员事故,就特别需要知道该区域内 的人员数量。为此,需要设计基于红外成像的管 控区域人员统计红外成像终端,能 24 h 统计地下 空间各个区域的人员流动情况,运用红外成像以 及相应的视频流图像分析技术,在视频监控范围 内进行人员进出流量分析和计数,同时存储并发 送至指挥中心,形成人员进出实时报表,统计准 确率可达 98 %。

(五)网络化测温型红外成像监控系统

城市地下空间各区域小而分散,由于各区域性 质、功能不同,监控的目的也不同。对于突发火灾 爆炸的安全防范,人工巡视比较困难或者达不到效 果,可以通过构建网络化测温型红外成像监控系统, 及时发现隐情,防患于未然。这种探测与测温一体 化的红外成像设备终端,可以随时观察到现场图像, 同时又能监测观察目标的温度变化状态,当探测到 目标温度异常时会自动识别告警。该设备采用高速 并行数据流传递技术,将图像信息上传到综合集成 管理器,进行多点分布式联网监测,形成网络化红 外成像监控系统,及时获得监控区域的现场情况。

(六)分布式红外成像安全监控系统

针对大型城市地下空间防恐监测的需求,即在 低照度条件下,发现并识别监控点周边可疑人员和 爆炸物品入侵,进行声光或小范围预警,同时进行 目标测距、测速并进行追踪报警,根据设定目标及 靠近速度,监控中心和报警装置进行联动。采用红 外光、可见光双光谱的视频监控,综合运用多谱段 成像融合处理 [12]、红外图像背景自适应增强、红 外焦平面自适应校正等技术,有效增强了低照度下 红外图像的质量和可靠性。红外成像视频监控终端 具有结构紧凑、功耗低等特点。该系统通过微波无 线视频传输,采用综合集成管理下的分布式终端监控技术,结合目标静态与动态特征识别方法,建 立了典型目标特征库,具备实时的目标识别和异 常行为提示功能,实现了观察图像数据的高速处 理,实时录像、拍照和回放功能,大大提高了地 下空间在无照明、浓烟、高温状态下的监控和搜 救指挥能力。



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