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1、 AIoT 星圖研究院傳感器系列報告之紅外傳感器 中國非制冷紅外熱成像 行業研究報告(簡版)2022 發布單位 AIoT 星圖研究院 聯合發布 深圳市物聯傳媒有限公司 深圳市物聯網產業協會 IOTE 物聯網展 AIoT 庫 報 告 分 析 師 產 業 對 接 產 業 對 接 魏沛 17503097626 梁容瑋 13828715593 鞠延科 18922857775 版權 免責聲明 本報告是 AIoT 星圖研究院和深圳市物聯傳媒有限公司的調研與研究成果。本報告內所有數據、觀點、結論的版權均屬 AIoT 星圖研究院和深圳市物聯傳媒有限公司擁有，任何單位和個人，不得在未經授權和允許的情況下，進行全

2、文或部分形式（包含紙制、電子等）引用、復制和傳播。不可斷章取義或增刪、曲解本報告內容。AIoT 星圖研究院和深圳市物聯傳媒有限公司擁有對本報告的解釋權。本報告所包含的信息僅供相關單位和公司參考，所有根據本報告做出的具體行為與決策，以及其產生的后果，AIoT星圖研究院和深圳市物聯傳媒有限公司概不負責。目 錄 CHAPTER 1.1 紅外熱成像及其應用 1.1 紅外線簡介.2 1.2 熱成像及其原理.4 1.3 熱成像圖像處理.5 1.4 熱成像應用領域.6 CHAPTER 2.13 非制冷紅外探測器 2.1 紅外探測器及其分類.14 2.2 紅外探測器性能指標.15 2.3 非制冷紅外探測器技術

3、.17 2.4 中國非制冷紅外探測器發展.20 CHAPTER 3.22 熱成像市場及產業鏈 3.1 熱成像市場空間.23 3.2 熱成像產業鏈及競爭格局.23 3.3 熱成像行業圖譜.27 CHAPTER 4.28 熱成像相關上市企業 4.1 高德紅外.29 4.2 大立科技.32 4.3 睿創微納.34 4.4 大華股份.36 4.5 ?？低?38 4.6 久之洋.40 4.7 富吉瑞.42 CHAPTER 5.43 紅外熱成像的未來 5.1 紅外探測器的發展方向.44 5.2 熱成像應用領域不斷拓展.45 5.3 熱成像行業面臨的挑戰.46 IOTE 2023國際物聯網展 上海站 5月

4、 17-19日 深圳站 9月 20-22日|1 展位預定：18676385933 CHAPTER 1 紅外熱成像及其應用 紅外線簡介 熱成像及其原理 熱成像圖像處理 熱成像應用領域 IOTE 2023國際物聯網展 上海站 5月 17-19日 深圳站 9月 20-22日|2 展位預定：18676385933 1.1 紅外線簡介 紅外線及其發現 紅外線是一種人眼不可見的光波，由物體分子的熱運動而產生，在電磁波連續波譜中位于可見光和無線電波之間，其波長范圍在 0.75-1000 微米之間。自然界中，任何溫度高于絕對零度（-273）的物體都會向外輻射紅外線，并且溫度越高，輻射的能量越大。雖然人眼看不見

5、紅外光，但人類可以將其檢測為熱。圖表 1-1：電磁波譜示意圖 圖片來源：維基百科，AIoT星圖研究院翻譯并整理 根據紅外輻射的產生機理、紅外輻射的應用和發展情況并結合考慮了紅外輻射在地球大氣層中的傳輸特性，進一步將0.75微米-1000微米的紅外輻射劃分為四個波段：（1）近紅外或短波紅外，波長范圍為 0.75-3 微米；（2）中紅外或中波紅外，波長范圍為 3-5 微米；（3）遠紅外或長波紅外，波長范圍為 8-14 微米；（4）極遠紅外，波長范圍為 15-1000 微米。圖表 1-2：紅外光譜示意圖 圖片來源：NASA 科學網 IOTE 2023國際物聯網展 上海站 5月 17-19日 深圳站

6、9月 20-22日|3 展位預定：18676385933 威廉赫歇爾（Willim Herschel）1738年生于德國，1758 年遷居英國，天文學家、音樂家、恒星天文學創始人，被譽為恒星天文學之父。英國皇家天文學會第一任會長、法蘭西科學院院士。他用自己設計的大型反射望遠鏡發現天王星及其兩顆衛星、土星的兩顆衛星、太陽的空間運動、太陽光中的紅外輻射；編制成第一個雙星和聚星表，出版星團和星云表；還研究了銀河系結構。詹姆斯韋伯太空望遠鏡有三種紅外儀器來幫助研究宇宙的起源以及星系、恒星和行星的形成。圖源：NASA科學網 紅外線的發現歸功于19世紀初的天文學家威廉赫歇爾。1800年，赫歇爾用溫度計測量

7、太陽光譜的各個部分，發現在將溫度計放在光譜紅端外測溫時，溫度上升得最高，而那兒卻完全沒有顏色。于是他得出結論：太陽光中包含著處于紅光以外的不可見光線?，F在人們稱為紅外輻射。左：溫度計測量太陽光譜，右：赫歇爾，圖片來源：維基百科 紅外波的波長比可見光長，可以穿過太空中氣體和塵埃的密集區域，散射和吸收較少。因此，紅外能量還可以揭示宇宙中使用光學望遠鏡在可見光下看不到的物體。詹姆斯韋伯太空望遠鏡有三種紅外儀器來幫助研究宇宙的起源以及星系、恒星和行星的形成。遙控器使用波長約為 0.94 微米的紅外光來更改電視上的頻道，紅外加熱燈通常發射波長在 0.5 微米至 3 微米之間的可見光和紅外能量，可用于加熱

8、浴室或保持食物溫暖。紅外線的特性 紅外線是一種人眼不可見的光波，由物體分子的熱運動而產生，在電磁波連續波譜中位于可見光和無線電波之間，其波長范圍在 0.75-1000 微米之間。自然界中，任何溫度高于絕對零度（-273）的物體都會向外輻射紅外線，并且溫度越高，輻射的能量越大。紅外線有兩個非常重要的特點：第一，紅外線中，存在兩個穿透性非常好的波段，即 35 微米和 814微米的紅外線，這兩個波段的紅外線能穿透大氣和煙霧，使人們在完全無光的漆黑夜晚，或是在煙霧密布的戰場，都能清晰地觀察到前方的情況。第二，所有溫度高于絕對零度（273）的物質都不斷地輻射著紅外線的現象，也稱為熱輻射，而熱輻射能量的大

9、小，直接和物體表面的溫度和材料特性相關。利用這一特點開發出的紅外熱像儀，可以將物體的溫度差異通過圖像清楚地在視頻中顯示出來，從而可以對物體進行無接觸式溫度測量和熱狀態分析，為工業生產、節約能源、環境保護等方面提供了一個重要的檢測手段和診斷工具，可廣泛應用于民用領域。IOTE 2023國際物聯網展 上海站 5月 17-19日 深圳站 9月 20-22日|4 展位預定：18676385933 圖表 1-3：電磁波在大氣中的穿透性（橫軸表示波長，縱軸表示穿透性）圖片來源：維基百科 1.2 熱成像及其原理 紅外熱像儀是一種用來探測目標物體的紅外輻射，并通過光電轉換、電信號處理等手段，將目標物體的溫度分

10、布圖像轉換成視頻圖像的高科技產品，涉及光學、機械、微電子、物理學、計算機、圖像處理等多個學科的綜合與交叉。其工作原理是將物體發出的不可見紅外輻射能量，通過光學系統聚焦到紅外探測器的敏感元上；紅外探測器敏感元將紅外輻射進行光電轉換，生成可進行電子學處理的電信號；之后利用與探測器相匹配的偏置與驅動電路完成對探測器的電信號輸出，后續電路相繼對電信號進行模擬放大處理后，傳送給高分辨率A/D采樣電路轉換成數字圖像信號；再對數字圖像信號進行一系列的圖像處理后經視頻轉換成電視信號，在相應的顯示設備上呈現出一幅表現物體熱特性的灰度或彩色圖像。圖表 1-4：紅外熱像儀的工作原理圖示 圖片來源：上市公司招股說明書

11、 IOTE 2023國際物聯網展 上海站 5月 17-19日 深圳站 9月 20-22日|5 展位預定：18676385933 其中，紅外光學系統、焦平面探測器、后續電路和嵌入式圖像處理軟件是紅外熱像儀的重要組成部分。1.3 熱成像圖像處理 由于紅外熱成像系統的固有缺陷和外部復雜環境的影響，紅外圖像與可見光圖像相比，具有對比度低、邊緣細節模糊、信噪比低等問題，需要用專業圖像算法對紅外圖像進行處理矯正，以便于觀察分析。非均勻性校正算法 由于材料、生產工藝等因素，紅外設備探測元存在響應不一致的問題，因此導致紅外圖像的非均勻性，其嚴重影響了成像的質量。目前非均勻性校正算法主要分為兩大類：一類基于標定

12、的校正算法，如兩點校正算法、多點校正算法、多項式擬合算法，具有算法簡單、精度高等優點，所以被廣泛使用。另一類基于場景的校正算法，如時域高通濾波算法、神經網絡算法、統計恒定法在克服紅外焦平面器件響應偏移誤差方面存在優勢，但相關硬件要求較高，且算法復雜耗時。非均勻性校正（NUC）是針對場景和環境變化時發生的微小探測器漂移進行調整。一般情況下，熱像儀自身的熱量會干擾其溫度讀數，為了提高精度，熱像儀會測量自身光學器件的紅外輻射，然后根據這些讀數來調整圖像。NUC 為每個像素調整增益和偏移，生成更高質量、更精確的圖像。執行非均勻性校正前后圖像質量對比，圖片來源：中國知網 IOTE 2023國際物聯網展

13、上海站 5月 17-19日 深圳站 9月 20-22日|6 展位預定：18676385933 圖像增強算法 由于紅外信號波動范圍很大，再加上硬件設備本身存在的缺陷和環境因素的影響，在將其轉換為適于人眼觀看的可見光圖像時，易造成圖像的模糊、細節丟失、對比度低下等問題。因此，獲取成像清晰且對比度高的圖像，是紅外圖像處理中的一項重要技術。數字細節增強技術（Digital Detail Enhancement，DDE）由美國 FLIR公司提出，是一種能夠保留高動態范圍圖像細節的非線性圖像處理方法，有利于人們對物體關鍵信息的獲得。該方法是目前對紅外圖像進行增強處理最有效的方法之一，即使在極端的溫度動態范圍場景中，也能看清目標物的細節。執行 DDE 算法的室內天花板圖像（右）與執行前對比，圖片來源：中國知網