紅外成像技術(shù)在廣播電視安全播出中的應(yīng)用探討

周偉明 尹廣奎

1.2.通遼市廣播電視微波傳輸總站 內(nèi)蒙古 通遼市 028000

1 背 景

隨著安全防護(hù)、自動預(yù)警需求的增加，現(xiàn)代傳感技術(shù)的發(fā)展與普及讓紅外成像技術(shù)在廣播電視臺站安全防范系統(tǒng)中發(fā)揮越來越大的作用。

紅外成像是利用紅外熱成像技術(shù)，探測目標(biāo)物體的紅外輻射，并通過光電轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)信號處理等手段，將目標(biāo)物體的溫度分布范圍圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像，可實(shí)時展示在屏幕上。紅外熱成像儀有致冷型和非致冷型兩類，非制冷型因不需要配置制冷裝置、構(gòu)造簡單、價格低廉而在民用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

2 紅外成像技術(shù)的應(yīng)用

人眼能夠感受到的可見光波長為0.38～0.78微米，通常，我們將0.78微米長的電磁波稱為紅外線，自然界中，一切物體都可以輻射紅外線，因此利用探測儀測量目標(biāo)本身與背景間的紅外線差可以得到不同的熱紅外線形成的紅外圖像。同一熱圖像是該目標(biāo)的表面溫度分布區(qū)域圖像，它并不是所看到的可見光圖像。紅外線圖像本身用人的肉眼很難發(fā)現(xiàn)，而是經(jīng)過特殊處理后形成的目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像。

自然界所有溫度超過絕對零度（-273.15℃）的物體都會發(fā) 出 紅 外 線，1～3μm、3～5μm、8～14μm三個范圍內(nèi)的紅外線是可觀測的，這三個波段被稱為紅外線的“通氣窗口”。無論是在霧霾天氣還是在煙云密布的夜晚，都可以非常直觀地觀察到目標(biāo)物體。因此，可以把紅外線技術(shù)用在夜間監(jiān)視和臺站安全防范系統(tǒng)中。

紅外成像儀的具體工作過程是，通過光學(xué)成像系統(tǒng)接收被測目標(biāo)的紅外輻射能量，然后將其作用到紅外探測器的光敏元件上，通過后繼電路和信號處理后獲得紅外熱像圖。其本質(zhì)就是對紅外波段的能量進(jìn)行成像，然后通過偽著色處理，不同顏色表示不同溫度，從而直觀地看到物體表面的溫度分布情況。而且，紅外熱成像儀不僅能實(shí)現(xiàn)非接觸式測溫，且測量精度可控制在±0.2℃。對使用制冷微熱量型焦平面探測器，要想準(zhǔn)確地分辨目標(biāo)，使用紅外熱像儀光學(xué)系統(tǒng)的目標(biāo)圖像需要占到9個像素或者更多。當(dāng)目標(biāo)距離大于儀器測量距離時，測量出的目標(biāo)結(jié)果極其不明顯，導(dǎo)致目標(biāo)物體的真實(shí)溫度無法精準(zhǔn)測量，被檢測目標(biāo)物體必須充滿整個儀器的視場，目標(biāo)物體的溫度才能被紅外線熱成像儀捕獲并計算出準(zhǔn)確的讀數(shù)。與目標(biāo)的距離不要小于熱像儀光學(xué)系統(tǒng)的最小焦距，否則不能聚焦成清晰的圖像。

2.1 在復(fù)雜環(huán)境及夜間條件下目標(biāo)的監(jiān)控

隨著監(jiān)控場景變得越來越復(fù)雜，對霧霾、雨、雪等惡劣環(huán)境以及夜間的安全監(jiān)控也提出了更高的要求，更低照度、更遠(yuǎn)的監(jiān)視距離、更寬的動態(tài)范圍是監(jiān)測不斷發(fā)展的目標(biāo)。在白天時，可見光器材可以很好的工作，而在夜間，有些設(shè)備很難發(fā)揮正常工作的狀態(tài)。紅外熱成像儀不會主動接收目標(biāo)自身的紅外熱輻射，可以7×24小時正常工作，由于其不會自然發(fā)光所以不會暴露自己。即使在極端惡劣的環(huán)境條件下，波長在8～14μm范圍內(nèi)的熱成像儀，穿透雨、霧的能力較高，仍可以正常觀測目標(biāo)。

2.2 監(jiān)測隱蔽目標(biāo)的識別

紅外熱像儀具有隱蔽式探測功能，因為沒有光的需要，隱蔽目標(biāo)者不知道他們正在被監(jiān)視，而且可以在濃煙、濃霧、雨水、煙云等惡劣情況下持續(xù)工作，可視距離達(dá)數(shù)公里。紅外熱成像裝置是被動接收目標(biāo)自身的熱輻射，由于人體和車輛的溫度輻射都遠(yuǎn)大于草木的溫度及紅外輻射，隱蔽目標(biāo)因而容易暴露、也不會產(chǎn)生錯誤判斷。

2.3 在線熱成像監(jiān)控系統(tǒng)

在線式紅外熱成像監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是一個實(shí)時利用廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在線處理數(shù)據(jù)的監(jiān)測平臺，包括兩部分，前端是在線式紅外熱成像儀器設(shè)備，后端是控制分析、診斷。通過此技術(shù)在電腦端或者是手機(jī)端都可以遠(yuǎn)程操控前端設(shè)備，實(shí)時跟蹤和獲取被監(jiān)測目標(biāo)當(dāng)時所處的位置，及時發(fā)現(xiàn)其溫度是否在正常工作范圍而做出對應(yīng)的判斷分析，進(jìn)而達(dá)到預(yù)警、判斷等功能。

3 安全防護(hù)技術(shù)方案

3.1 自動巡航入侵報警系統(tǒng)

自動巡航入侵報警系統(tǒng)（Automatic intruder alarm system，AIAS）是當(dāng)外來事物非法進(jìn)入或者非法入侵已經(jīng)設(shè)防的臺站時，利用傳感器技術(shù)和電子信息技術(shù)進(jìn)行實(shí)時處理報警信息、查詢處理數(shù)據(jù)，最終報告非法入侵的位置的系統(tǒng)。

入侵報警系統(tǒng)由四個防護(hù)部分構(gòu)成，分別是實(shí)物目標(biāo)防護(hù)、空間防護(hù)、建筑物內(nèi)外區(qū)域空間和周界防護(hù)。該系統(tǒng)的前端設(shè)備為入侵感應(yīng)探測器，傳輸形式有無線傳輸和有線傳輸兩種。系統(tǒng)報警控制由系統(tǒng)的終端設(shè)備、顯示器、控制器、設(shè)備通訊等組成，在進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計時，應(yīng)盡可能保證其覆蓋面的全方位監(jiān)測，也應(yīng)該部署不同探測器來滿足不同項目計劃的需要。

3.2 電子圍欄自動預(yù)警系統(tǒng)

電子圍欄自動預(yù)警（Electronic fence automatic warning，EFAW）是目前廣泛應(yīng)用且安全系數(shù)級別最高的防盜預(yù)警系統(tǒng)，它由前端感應(yīng)探測器圍欄和高壓電子脈沖集群組成，高壓電子脈沖集群是產(chǎn)生和接收多路高壓脈沖信號的裝置，當(dāng)發(fā)生圍欄觸網(wǎng)、中斷、短路等相關(guān)狀態(tài)時，其裝置會產(chǎn)生并發(fā)出報警信號。前端感應(yīng)探測器圍欄是由金屬導(dǎo)線、感應(yīng)裝置和金屬桿來組成周界，它是一種主動防止侵?jǐn)_的防跨越圍欄，如發(fā)現(xiàn)入侵者迅速做出回應(yīng)并把預(yù)警信息傳回控制室，做到兩方聯(lián)動。通過此方法一方面擊退非法入侵者但是不會威脅其人身安全，另外一方面可以讓值班人員第一時間了解事件發(fā)生具體位置并做出回應(yīng)。實(shí)現(xiàn)“阻擋為主、報警為輔”威懾和報警雙重功能一體，安全性好、誤報率低、威懾性強(qiáng)、可靠性高。

3.3 自動巡航視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)

自動巡航視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)（Automatic video surveillance&control system，AVSCS）是利用圖像視頻捕捉感應(yīng)探測技術(shù)、監(jiān)測所設(shè)定區(qū)域并時刻記錄、傳回實(shí)時視頻畫面的電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。前端設(shè)備是各種類型的超高清畫面攝像機(jī)（或視頻報警器）及配套設(shè)備，以同軸電纜和光纖兩種方式進(jìn)行傳輸；系統(tǒng)的終端感應(yīng)控制設(shè)備是顯示器、記錄儀、控制器、通信設(shè)備。

3.4 出入口自動控制系統(tǒng)

出入口控制系統(tǒng)（access automatic control system，AACS）是采用現(xiàn)代電子設(shè)備與軟件信息技術(shù)，在出入口對人或物的進(jìn)、出進(jìn)行放行、拒絕、記錄和報警等操作的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)同時對出入人員編號、出入時間編號等情況進(jìn)行登錄與存儲，從而確保區(qū)域的安全，實(shí)現(xiàn)智能化管理。出入口控制系統(tǒng)主要由識讀部分、傳輸部分、管理/控制部分和執(zhí)行部分以及相應(yīng)的系統(tǒng)軟件組成。

3.5 防爆安全檢查系統(tǒng)

防爆安全檢查系統(tǒng)（security inspection system for anti-explosion）是指檢查有關(guān)人員、行李、貨物疑似攜帶爆炸危險品、武器或其他違禁品的電子設(shè)備數(shù)據(jù)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)處理系統(tǒng)。

3.6 電視監(jiān)控系統(tǒng)

電視監(jiān)控系統(tǒng)以視音頻圖像監(jiān)測為手段，對現(xiàn)場音頻、視頻圖像進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測與錄像。電視監(jiān)控系統(tǒng)可以讓保安人員遠(yuǎn)程直觀地掌握現(xiàn)場情況，并能夠通過遠(yuǎn)程實(shí)時傳回的錄像回放進(jìn)行分析。電視監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)與防盜報警系統(tǒng)高效、互補(bǔ)地結(jié)合為一體，形成一個更為安全高效傳輸?shù)谋O(jiān)控系統(tǒng)。

4 總結(jié)

紅外線成像技術(shù)結(jié)合廣播電視臺站安全防范，可以很好地對非法入侵特定區(qū)域的人員或者是動物進(jìn)行警告和驅(qū)趕，而對于常年在高山臺站和人煙稀少的區(qū)域進(jìn)行值守的值機(jī)員來說，不僅能保證值機(jī)人員人身安全，而且也降低了定期巡視的頻率，對于人員不宜進(jìn)入的區(qū)域加裝此設(shè)備也可以提前預(yù)防某些設(shè)備出現(xiàn)故障，減少不必要的財產(chǎn)損失，甚至保證信號安全、穩(wěn)定、不間斷的傳輸，該項技術(shù)的運(yùn)用有著十分重要的意義。