china coronavirus hospital
2020年2月10日 星期一
．認識 Thermography 熱成像
Basics of Infrared Thermography
 |
|
0935-970-603 施正偉
|
From Wikipedia, the free encyclopedia
本文是關於紅外線成像技術的。 有關稱為熱敏列印的列印技術，請參見熱敏列印https://en.wikipedia.org/wiki/Thermographic_printing。
有關醫學熱成像的資訊，請參見非接觸式熱成像https://en.wikipedia.org/wiki/Non-contact_thermography。
 |
| 禾企 熱成像攝影機 http://www.shany.com.tw/index.php |
紅外線熱成像（IRT），熱成像和熱影像是紅外線成像科學的示例。熱像攝影機通常檢測電磁波譜的遠紅外線範圍（大約 9,000-14,000 奈米或 9-14 μm）中的輻射，並產生該輻射的圖像，稱為熱譜圖。
由於根據黑體輻射定律，所有溫度高於絕對零的物體都會發出紅外線輻射，因此熱成像技術可以查看，有無可見照明的環境。物體發出的輻射量，隨溫度增加而增加。因此，熱成像可以使人們看到溫度的變化。
透過紅外線熱像攝影機觀察時，溫暖的物體在較冷的背景下，表現得很好。無論白天還是黑夜，人類和其他溫血動物在環境中，都很容易看見。結果，熱成像對軍事和監視攝影機的其他使用者特別有用。
在臨床診斷過程中，還可以透過熱成像，監測人類和其他溫血動物的某些生理變化。熱成像技術用於過敏檢測和獸藥。
儘管 FDA 警告說，「那些選擇這種方法，而不是乳房 X 線照相術的人，可能會錯過在早期階段發現癌症的機會」，但一些替代醫學從業者，仍將其用於乳腺篩檢。
在 2009 年大流行期間，政府和機場工作人員使用熱成像技術，檢測了疑似豬流感病例。
儘管過去五十年來，隨著商業和工業應用的迅速發展，熱成像技術的歷史已久。消防員使用熱像攝影機觀察煙霧，尋找人員並定位火源。
維護技術人員使用熱成像技術，來定位過熱的接頭和電力線的各個部分，這表示即將發生故障。建築施工技術人員可以看到熱信號，這些熱信號指示，隔熱層出現故障時出現熱洩漏，並可以使用這些結果，來提高採暖和空調設備的效率。
背景為傳統建築，前景為「被動房」的熱分析圖
現代熱像攝影機的外觀和操作，通常類似於便攜式攝影機機。通常，即時溫度記錄圖清楚地顯示出溫度變化，以至於不需要分析照片。因此，記錄模組並非總是內置的。
非專用 CCD 和 CMOS 影像感測器，在可見光波長范圍內，具有大部分光譜靈敏度。但是，透過利用其光譜靈敏度的「拖尾」區域，即被稱為近紅外線（NIR）的紅外線光譜部分，並透過使用現成的 CCTV 攝影機，在某些情況下，有可能獲得真實的熱圖像。溫度約為280°C（536°F）或更高的物體。
專門的熱成像攝影機，使用焦平面陣列（FPA），它們可響應更長的波長（中波長和長波長紅外）。最常見的類型是 InSb、InGaAs、HgCdTe，和 QWIP FPA。
最新技術將低成本，未冷卻的測微輻射熱計，用作 FPA 感測器。它們的解析度大大低於光學攝影機的解析度，大多數為 160 x 120 或 320 x 240 像素，對於最昂貴的型號，攝影最高為 1280 x 1024。
 |
| 貓的熱像圖 |
熱像攝影機比其可見光譜攝影機昂貴得多，並且由於該技術在軍事上的使用，高端型號經常受到出口限制。較早的輻射熱計或更敏感的模型（例如 InSb）需要低溫冷卻，通常透過微型斯特林循環製冷機，或液氮進行。
 |
| 紅外線熱像攝影機和螢幕。 熱成像可以檢測到體溫升高，這是 H1N1 病毒（豬流感）的標誌之一。 |
Thermal energy 熱能量
熱圖像或熱分析圖，實際上是對象發射、傳輸和反射的紅外線能量的可視顯示。因為紅外線能量有多種來源，所以使用這種方法，很難獲得物體的準確溫度。
熱像攝影機能夠執行算法，來解釋該數據並生成圖像。儘管該圖像向觀察者顯示了，物體在該溫度下的近似溫度，但攝影機實際上是根據物體周圍的區域，使用多個數據源，來確定該值，而不是檢測實際溫度。
 |
| 熱像圖（上圖）和普通照片（下圖）的比較表明，垃圾袋是透明的，但是玻璃（男人的眼鏡）在長波紅外中是不透明的。 |
考慮以下公式，這種現象可能會變得更加清楚：
入射輻射功率 = 輻射輻射功率 + 透射輻射功率 + 反射輻射功率；
其中入射輻射功率，是透過熱像攝影機，觀察時的輻射功率曲線。輻射輻射功率通常是要測量的；傳輸的輻射功率，是從遠端熱源穿過對象的輻射功率，並且；反射輻射功率，是從遠端熱源反射到對象表面的輻射功率。
這種現象無時無刻不在發生。這是一個稱為輻射熱交換的過程，因為輻射功率 x 時間等於輻射能。
 |
| 該熱分析圖顯示了工業電氣保險絲盒中，端子上的過熱。 |
但是，在紅外線熱成像的情況下，可以使用上述方程式，來描述所使用的熱像端的光譜波長，通過頻段內的輻射功率。等式中描述的輻射熱交換要求，同樣適用於電磁光譜中的每個波長。
如果物體以比其周圍環境，更高的溫度輻射，則將按照熱力學第二定律中，所述的原理進行功率傳輸，並且功率將從暖到冷輻射。因此，如果熱譜圖中有一個涼爽的區域，則該物體將吸收由溫暖物體發出的輻射。
對象的發射能力稱為發射率，吸收輻射的能力稱為吸收率。在室外環境下，當試圖獲得準確的溫度讀數時，可能還需要考慮風的對流冷卻。
接下來，熱像攝影機將採用一系列數學算法。由於攝影機只能看到，肉眼無法檢測到的電磁輻射，因此它將在查看器中建立圖片，並記錄通常為 JPG 格式的可見圖片。
為了執行非接觸式溫度記錄的作用，攝影機將透過其發射率設置，來更改被查看對象的溫度。
可以使用其他算法來影響測量，包括傳輸媒介（通常是空氣）的傳輸能力，和該傳輸媒介的溫度。所有這些設置，將影響所查看對象溫度的最終輸出。
此功能使熱像攝影機，成為工業和商業中，維護機電系統的絕佳工具。透過小心使用正確的攝影機設置，以及在捕獲圖像，可以掃描電氣系統並發現問題。蒸汽加熱系統中，疏水閥的故障，很容易找到它的位置。
在節能領域，紅外線熱像攝影機可以做更多的事情。因為它可以看到物體的有效輻射溫度，以及該物體所輻射的方向，所以它還可以幫助定位熱洩漏源和過熱區域。
 |
| 人類所持蛇的熱像圖 |
Emissivity 發射率
發射率是一個經常被誤解和濫用的術語。它代表了材料發出熱輻射的能力，是物質的光學特性。
每種材料具有不同的發射率，可能隨溫度和紅外線波長而變化。例如，清潔的金屬表面的發射率，在更長的波長下會降低；石英（SiO2）、藍寶石（Al2O3）、氟化鈣（CaF2）等許多電材料媒介的發射率，會隨著波長的增加而增加；諸如氧化鐵（Fe2O3）之類的簡單氧化物，在紅外線光譜中，顯示出相對平坦的發射率。
材料的發射率的範圍，可以從理論 0.00（完全不發光）到同樣理論 1.00（完全發光）。低發射率物質的一個例子是銀，發射係數為 .02。具有高發射率的物質的案例是瀝青，其發射率係數為 0.98。
黑體是發射率為 1 的理論物體，它輻射出其接觸溫度的熱輻射特性。即，如果熱均勻的黑體輻射器的接觸溫度為 50°C（122°F），則黑體將發出 50°C（122°F）的熱輻射特性。
普通物體發出的紅外線輻射，少於理論上的黑體。它的實際發射量，與（黑體的）理論發射量的比例，是其發射率（或發射率係數）。
 |
| 風箏空中熱像圖揭示了草地運動場上/下的特徵。 涉及熱慣性和不同的蒸騰作用/蒸發作用 |
為了使用紅外線成像攝影機，對物體進行溫度測量，有必要估算或確定物體的發射率。為了快速工作，熱成像人員可以參考，給定類型的物體的發射率表，並將該值輸入到成像器中。然後，成像儀將根據從表中輸入的值，和成像儀檢測到的物體紅外輻射的發射量，計算出物體的接觸溫度。
為了獲得更準確的溫度測量，操作熱成像人員，可以將已知高發射率的標準材料，施加到物體表面。標準材料可能與專門為此目的，生產的工業發射率噴霧一樣複雜，也可能像標準黑色絕緣帶一樣簡單，發射率約為 0.97。
然後可以使用標準發射率，測量對象的已知溫度。如果需要，可以透過將成像器的設置，調整到已知溫度，來確定對象的實際發射率（在對象的未被標準材料覆蓋的部分上）。
但是，在某些情況下，由於危險或無法進入的條件，而無法進行這種發射率測試。在這種情況下，熱成像師必須依靠溫度表列。
 |
| UAS 瑞士太陽能電池板陣列的熱成像 |
與紅外膠片的區別
IR 膠片對 250 至 500°C（482 至 932°F）範圍內的紅外線（IR）輻射敏感，而熱成像範圍約為 -50 至 2,000°C（-58 至 3,632°F）。 因此，要使 IR 膠片進行熱敏成像，必須高於 250°C（482°F）或反射至少熱的東西的紅外線輻射。
夜視紅外線設備，在近紅外線範圍內成像，僅在視覺光譜範圍之外，並且可以在完全可見的黑暗中，看到發射或反射的近紅外圖像。 但是，由於高溫的要求，它們通常不用於熱成像，而是與有源近紅外線光源一起使用。
星光型夜視設備，通常只能放大環境光。
被動與主動熱成像
高於絕對零溫度（0 K）的所有物體，都會發出紅外線輻射。因此，測量熱變化的一種極好的方法，是使用紅外線視覺設備，通常是焦平面陣列（FPA）紅外線攝影機，能夠檢測中波（ 3 至 5μm）和長波（ 7 至 14μm）的輻射，對應於兩個高透射率紅外線窗口的波段，表示為 MWIR 和 LWIR。物體表面的溫度曲線異，常表示存在潛在問題。
在被動式熱成像中，感興趣的特徵，自然處於比背景更高，或更低的溫度下。被動式熱成像技術有很多應用，例如現場人員監視和醫學診斷（特別是熱學）。
在主動熱成像中，需要能量源，以在感興趣的特徵和背景之間，產生熱反差。鑑於被檢查的零件，通常與周圍環境處於平衡狀態，因此在許多情況下，必須採用主動方法。
 |
| 安裝在 AR-15 步槍上的 AN / PAS-13 步槍熱瞄準鏡 |
考慮到黑體輻射的超線性，有源熱成像技術，還可用於提高成像系統的解析度，使其超過衍射極限，或實現超解析度顯微鏡。
優點
它顯示了可視圖像，因此可以比較大面積的溫度。它能夠即時捕獲運動目標。它能夠發現變質，即在失效之前，具有較高溫度的組件。 它可用於測量或觀察其他方法，無法接近或危險的區域。
這是一種非破壞性的測試方法。 它可用於查找軸、管道，以及其他金屬或塑料零件中的缺陷。 它可用於檢測黑暗區域中的物體。 它具有一些醫學應用，主要是在物理治療中。
局限和缺點
各種攝影機有的很便宜，有的卻更貴。由於較大的像素陣列（最先進的 1280 x 1024 ）的代價，高品質的攝影機，通常具有較高的價格範圍（通常為 3,000 美元或更高），而較便宜的型號（具有 40 x 40 至 160 x 120 像素的像素陣列）的價格範圍通常較低。較少的像素會降低圖像品質，從而使在同一視場內，分辨附近目標更加困難。
刷新率也有所不同。在無全螢幕模式下，某些攝影機的刷新值，可能僅為 5 –15 Hz，其他（例如 FLIR X8500sc）為 180 Hz 甚至更高。
鏡頭也可以是整合式或非整合式。
許多型號不提供，用於建構輸出圖像的輻照度測量值。在沒有正確校準發射率、距離、環境溫度和相對濕度的情況下，丟失這些資訊，將導致所得圖像，本質上是對溫度的不正確測量。
當基於某些物體（尤其是溫度不穩定的物體）時，圖像可能難以準確地解釋，儘管在主動熱成像中，可以減少此問題。
熱像攝影機根據接收到的輻射熱能，創建熱圖像。由於輻射水準受輻射（例如來自被測表面的太陽光）的發射率和反射的影響，因此會導致測量誤差。
大多數攝影機的溫度測量精度，為 ±2％ 或更差，並且不如接觸方法準確。方法和儀器僅限於直接檢測表面溫度。
熱成像攝影機的應用領域
狀態監測\低坡度和平屋頂檢查\建築物診斷(包括建築物圍護結構檢查，濕度檢查和建築物中的能量損失)\熱圖\醫療保健中的數位紅外線熱成像\醫學影像\非接觸式熱成像，接觸式熱成像和動態血管熱成像\周圍血管疾病的篩查\神經肌肉骨骼疾病\顱外腦血管和麵部血管疾病\甲狀腺異常\其他各種贅生性，代謝性和炎症性疾病\考古風箏航空熱像儀\熱學\獸醫熱成像\夜視和瞄準\無人機監視\立體視覺研究\過程控制\非破壞性測試\安全，執法和國防監督\化學成像\火山學\建築
本影片為禾企電子提供
紅外線熱像攝影機，將紅外線波長的能量轉換為可見光。 絕對值零以上的所有物體，都會發射熱紅外線能量，因此，無論環境光線如何，熱像攝影機都可以被動地，看到所有物體。 但是，大多數熱像攝影機只能看到比 -50°C（-58°F）高的物體。
熱輻射的光譜和數量，在很大程度上，取決於物體的表面溫度。 這使得熱像攝影機可以顯示物體的溫度。但是，其他因素也會影響輻射，從而限制了此技術的準確性。
例如，輻射不僅取決於物體的溫度，而且還取決於物體的發射率。 而且，輻射來自周圍環境並在物體中反射，並且來自物體的輻射和反射的輻射，也將受到大氣吸收的影響。
．奶牛棚裡的人工智慧
Facebook for Cows? Cargill invests in Irish Image Recognition Startup Cainthus
|
|
0935-970-603 施正偉
|
leiphone 作者：刘伟
愛爾蘭的歷代奶農，在飼養奶牛方面非常精明能幹。今天，愛爾蘭有 18000 多名奶農，飼養著超過 140 萬頭奶牛，並因產量和品質享譽全球。因此，那裡會誕生一家名叫 Cainthus 的農業科技公司，併發明一種利用人工智慧飼養奶牛的技術，也就不足為奇了。
Cainthus 發明的這項技術，可以簡單理解為奶牛的臉部辨識。不過 Cainthus 的首席執行官 Aidan Connolly 認為，它遠不止這麼簡單。
確切的說，Cainthus 開發的是一套智慧攝影機系統。它可以採集奶牛棚裡的數據，並透過人工智慧辨識，和跟蹤每頭奶牛的行為。這些資訊最終會形成一套績效指標，每天以通知的形式，推送到奶農的手機上，幫助及早發現奶牛的健康問題，以及管理中的低效環節，以提高牛奶產量。
Connolly 表示，回顧過去 800 年的奶牛養殖史，奶牛養殖的核心問題其實並沒有變過。「數位農業第一次讓我們能夠 24 小時全天候地，對奶牛進行精細化管理，為它們提供更好的照顧，讓它們更加高產。」
「人臉辨識的作用，不僅僅是辨識，它還可以分析一個人的站姿、影子，以及其他身體特徵。我們用同樣的技術飼養奶牛。」Connolly 說道。
雖然農場可以精確記錄，每頭奶牛的產奶量，但如何維持產量穩定，依舊是個難題。原因就在於農場的管理工具不夠精細，它只能分析牧群的平均數據，而無法反映個體的即時情況。
「我們不知道某一頭牛，吃了多少、喝了多少，也不知道它是否有健康問題，直到它跛了。」Connolly 說道。
Cainthus 的機器視覺系統，可以採集和分析更多，基於個體的資訊，幫助奶農優化決策，從而改變這一現狀。比如，這套系統可以辨識出某些奶牛在飲食過程中的攻擊性行為，或者其他異常飲食行為。而且這些資訊都是即時的。
Connolly 分享了一位加拿大農場客戶的真實案例：系統顯示，這位客戶農場裡，奶牛每次飲水時間不超過幾秒鐘。客戶檢查後發現，原來是農場裡存在漏電情況，電流經過水槽，擊退了喝水的奶牛。這個問題解決後，第二天客戶的牛奶產量就增加了兩磅多。
同樣的，這套系統也可以用來幫助，及早發現奶牛的健康問題。「獸醫用來巡視牛棚，發現奶牛健康問題的時間能有多少？」Connolly問道。他接著說：「我們從來沒有發現過第一，或者第二階段的蹄炎（會導致奶牛跛足），都要到第三階段或更晚才能意識到。我們也不能第一時間發現乳腺炎，直到影響到牛奶產量」。
Cainthus 的這套系統，在供應鏈端也十分具有價值，可以幫助客戶解決產品溯源的問題。今天，消費者越來越關注商品的可追溯性，因此牛奶加工商和灌裝商，也對牛奶生產商，提出了更高要求。「他們希望增加奶牛的泌乳次數，因為泌乳次數越多的奶牛，碳排放量越低。他們也想知道，奶牛是否獲得了足夠的食物和水，以及其他方面的照顧。」
Cainthus 計劃將它的這項技術，推廣到其他物種的養殖，包括肉牛、豬、家禽等。Connolly 認為，水產養殖也「為公司的這項技術提供了巨大的機會」。「我們看不到魚，因為它們在水下生活。想像一下，如果我們能夠即時觀察到，飼養和管理的效果，將會發生什麼？」
不過，目前 Cainthus 仍然主要聚焦於乳製品行業。考慮到牛奶價格和乳製品行業的收入，已經連續 5 年下滑，Cainthus 接下來的發展，或許將面臨一系列挑戰。
對此，Connolly 認識的很清晰，他表示乳製品行業，就是一個不斷「繁榮-蕭條，繁榮-蕭條」的行業。Cainthus 這套系統的核心價值，在於強調了提高生產效率的必要性，這個觀點永遠不會過時。除了 Cainthus 的系統，先進的農民也在投資其他，能夠提升行業效率的技術。
對此，Connolly 認識的很清晰，他表示乳製品行業，就是一個不斷「繁榮-蕭條，繁榮-蕭條」的行業。Cainthus 這套系統的核心價值，在於強調了提高生產效率的必要性，這個觀點永遠不會過時。除了 Cainthus 的系統，先進的農民也在投資其他，能夠提升行業效率的技術。
精明的投資者，也在投資乳製品行業的未來。嘉吉(Cargill)去年對 Cainthus 進行了少數股權投資，並與後者保持著策略合作關係，推廣該公司的技術。而且所有業內人士，也都在關注這一技術的發展。
總之，Connolly 非常看好，他這項以奶牛為中心的機器視覺技術。「到目前為止，農業科技領域的獨角獸還非常少，只有三四家公司的估值達到了 10 億美元。在我看來，Cainthus 就是下一個獨角獸。」
按此回今日3S Market新聞首頁
按此回今日3S Market新聞首頁
 |
| 康橋科技 —— 白光攝影機專業廠商！ |
．使用 FLIR A320 紅外熱像攝影機檢測冠狀病毒熱
S. Korean firms take measures to prevent spread of coronavirus
|
|
0935-970-603 施正偉
|
病毒和細菌感染，例如通過人類接觸和空氣傳播傳播的冠狀病毒，構成了嚴重的健康問題，其中包括大流行的可能性，最近的流感暴發就表明了這一點。 世界衛生組織（WHO）於 2019年 12 月 31 日首次被警告冠狀病毒。
盡量減少冠狀病毒感染的傳播
FLIR A320 Temspscreen 紅外熱像儀可以幫助檢測體溫升高，這可能表明發燒是冠狀病毒的症狀。 FLIR A320 Tempscreen 解決方案是一種輔助診斷工具，可幫助發現潛在發燒的人，並透過辨識顯示發燒症狀的受感染個體，來遏製或限制冠狀病毒的傳播。 FLIR A320 Tempscreen 解決方案是檢測旅行者、學生、礦工、工廠和辦公室工作人員等，高危人群中體溫升高，和發燒的重要工具。
快速輕鬆地檢測冠狀病毒相關的發燒
FLIR A320 即時提供皮膚溫度的可視化圖，由於其極高的靈敏度，可以顯示小至 0.07 攝氏度的溫差。 A320 Tempscreen 熱紅外線攝影機的內置功能，包括彩色圖像和溫度標度，以及可以設置為在超過特定溫度閾值時，開啟的聲音警報。
這些功能使操作員可，以輕鬆地立即確定，是否需要轉診該對象進行醫療檢查。 總評估時間不到一秒鐘，因此非常適合篩選大型人群。
熱紅外發燒篩查的好處
允許隨時隨地篩查大量人員
即時顯示和檢測臨界溫度升高
啟動顏色和聲音警報
易於安裝和使用
可以順利整合到公共區域的行人交通流中
能夠儲存證據
保護公眾健康
冠狀病毒發熱篩選過程
步驟1：對個人通過設置在機場、邊境，或公司或學校入口處的檢查站時，進行遠端監控。
第2步：紅外攝影機操作員看著顯示可聽見和或可看見色溫警示的彩色監視器，當個人顯示「超出正常範圍」的體溫時，可見顏色警報。
步驟3：將體溫升高的人發送到單獨的線
以便由醫療保健專業人員或指定人員進行進一步篩查。
良好的記錄
在機場、航站樓和公司設施中，部署 FLIR 攝影機提供了一種非侵入性且高效的方法，用於篩查過往人群的皮膚溫度升高，這可能暗示一個人患有冠狀病毒。 採用 FLIR 紅外線熱像攝影機，是抵抗冠狀病毒傳播的一項小而重要的措施。
 |
| AKD 寰楚專業級全系列監控設備 |