1、 AIoT 星图研究院传感器系列报告之红外传感器 中国非制冷红外热成像 行业研究报告(简版)2022 发布单位 AIoT 星图研究院 联合发布 深圳市物联传媒有限公司 深圳市物联网产业协会 IOTE 物联网展 AIoT 库 报 告 分 析 师 产 业 对 接 产 业 对 接 魏沛 梁容玮 鞠延科 版权 免责声明 本报告是 AIoT 星图研究院和深圳市物联传媒有限公司的调研与研究成果。本报告内所有数据、观点、结论的版权均属 AIoT 星图研究院和深圳市物联传媒有限公司拥有，任何单位和个人，不得在未经授权和允许的情况下，进行全

2、文或部分形式（包含纸制、电子等）引用、复制和传播。不可断章取义或增删、曲解本报告内容。AIoT 星图研究院和深圳市物联传媒有限公司拥有对本报告的解释权。本报告所包含的信息仅供相关单位和公司参考，所有根据本报告做出的具体行为与决策，以及其产生的后果，AIoT星图研究院和深圳市物联传媒有限公司概不负责。目 录 CHAPTER 1.1 红外热成像及其应用 1.1 红外线简介.2 1.2 热成像及其原理.4 1.3 热成像图像处理.5 1.4 热成像应用领域.6 CHAPTER 2.13 非制冷红外探测器 2.1 红外探测器及其分类.14 2.2 红外探测器性能指标.15 2.3 非制冷红外探测器技术

3、.17 2.4 中国非制冷红外探测器发展.20 CHAPTER 3.22 热成像市场及产业链 3.1 热成像市场空间.23 3.2 热成像产业链及竞争格局.23 3.3 热成像行业图谱.27 CHAPTER 4.28 热成像相关上市企业 4.1 高德红外.29 4.2 大立科技.32 4.3 睿创微纳.34 4.4 大华股份.36 4.5 海康威视.38 4.6 久之洋.40 4.7 富吉瑞.42 CHAPTER 5.43 红外热成像的未来 5.1 红外探测器的发展方向.44 5.2 热成像应用领域不断拓展.45 5.3 热成像行业面临的挑战.46 IOTE 2023国际物联网展 上海站 5月

4、 17-19日 深圳站 9月 20-22日|1 展位预定： CHAPTER 1 红外热成像及其应用 红外线简介 热成像及其原理 热成像图像处理 热成像应用领域 IOTE 2023国际物联网展 上海站 5月 17-19日 深圳站 9月 20-22日|2 展位预定： 1.1 红外线简介 红外线及其发现 红外线是一种人眼不可见的光波，由物体分子的热运动而产生，在电磁波连续波谱中位于可见光和无线电波之间，其波长范围在 0.75-1000 微米之间。自然界中，任何温度高于绝对零度（-273）的物体都会向外辐射红外线，并且温度越高，辐射的能量越大。虽然人眼看不见

5、红外光，但人类可以将其检测为热。图表 1-1：电磁波谱示意图 图片来源：维基百科，AIoT星图研究院翻译并整理 根据红外辐射的产生机理、红外辐射的应用和发展情况并结合考虑了红外辐射在地球大气层中的传输特性，进一步将0.75微米-1000微米的红外辐射划分为四个波段：（1）近红外或短波红外，波长范围为 0.75-3 微米；（2）中红外或中波红外，波长范围为 3-5 微米；（3）远红外或长波红外，波长范围为 8-14 微米；（4）极远红外，波长范围为 15-1000 微米。图表 1-2：红外光谱示意图 图片来源：NASA 科学网 IOTE 2023国际物联网展 上海站 5月 17-19日 深圳站

6、9月 20-22日|3 展位预定： 威廉赫歇尔（Willim Herschel）1738年生于德国，1758 年迁居英国，天文学家、音乐家、恒星天文学创始人，被誉为恒星天文学之父。英国皇家天文学会第一任会长、法兰西科学院院士。他用自己设计的大型反射望远镜发现天王星及其两颗卫星、土星的两颗卫星、太阳的空间运动、太阳光中的红外辐射；编制成第一个双星和聚星表，出版星团和星云表；还研究了银河系结构。詹姆斯韦伯太空望远镜有三种红外仪器来帮助研究宇宙的起源以及星系、恒星和行星的形成。图源：NASA科学网 红外线的发现归功于19世纪初的天文学家威廉赫歇尔。1800年，赫歇尔用温度计测量

7、太阳光谱的各个部分，发现在将温度计放在光谱红端外测温时，温度上升得最高，而那儿却完全没有颜色。于是他得出结论：太阳光中包含着处于红光以外的不可见光线。现在人们称为红外辐射。左：温度计测量太阳光谱，右：赫歇尔，图片来源：维基百科 红外波的波长比可见光长，可以穿过太空中气体和尘埃的密集区域，散射和吸收较少。因此，红外能量还可以揭示宇宙中使用光学望远镜在可见光下看不到的物体。詹姆斯韦伯太空望远镜有三种红外仪器来帮助研究宇宙的起源以及星系、恒星和行星的形成。遥控器使用波长约为 0.94 微米的红外光来更改电视上的频道，红外加热灯通常发射波长在 0.5 微米至 3 微米之间的可见光和红外能量，可用于加热

8、浴室或保持食物温暖。红外线的特性 红外线是一种人眼不可见的光波，由物体分子的热运动而产生，在电磁波连续波谱中位于可见光和无线电波之间，其波长范围在 0.75-1000 微米之间。自然界中，任何温度高于绝对零度（-273）的物体都会向外辐射红外线，并且温度越高，辐射的能量越大。红外线有两个非常重要的特点：第一，红外线中，存在两个穿透性非常好的波段，即 35 微米和 814微米的红外线，这两个波段的红外线能穿透大气和烟雾，使人们在完全无光的漆黑夜晚，或是在烟雾密布的战场，都能清晰地观察到前方的情况。第二，所有温度高于绝对零度（273）的物质都不断地辐射着红外线的现象，也称为热辐射，而热辐射能量的大

9、小，直接和物体表面的温度和材料特性相关。利用这一特点开发出的红外热像仪，可以将物体的温度差异通过图像清楚地在视频中显示出来，从而可以对物体进行无接触式温度测量和热状态分析，为工业生产、节约能源、环境保护等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具，可广泛应用于民用领域。IOTE 2023国际物联网展 上海站 5月 17-19日 深圳站 9月 20-22日|4 展位预定： 图表 1-3：电磁波在大气中的穿透性（横轴表示波长，纵轴表示穿透性）图片来源：维基百科 1.2 热成像及其原理 红外热像仪是一种用来探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分

10、布图像转换成视频图像的高科技产品，涉及光学、机械、微电子、物理学、计算机、图像处理等多个学科的综合与交叉。其工作原理是将物体发出的不可见红外辐射能量，通过光学系统聚焦到红外探测器的敏感元上；红外探测器敏感元将红外辐射进行光电转换，生成可进行电子学处理的电信号；之后利用与探测器相匹配的偏置与驱动电路完成对探测器的电信号输出，后续电路相继对电信号进行模拟放大处理后，传送给高分辨率A/D采样电路转换成数字图像信号；再对数字图像信号进行一系列的图像处理后经视频转换成电视信号，在相应的显示设备上呈现出一幅表现物体热特性的灰度或彩色图像。图表 1-4：红外热像仪的工作原理图示 图片来源：上市公司招股说明书

11、 IOTE 2023国际物联网展 上海站 5月 17-19日 深圳站 9月 20-22日|5 展位预定： 其中，红外光学系统、焦平面探测器、后续电路和嵌入式图像处理软件是红外热像仪的重要组成部分。1.3 热成像图像处理 由于红外热成像系统的固有缺陷和外部复杂环境的影响，红外图像与可见光图像相比，具有对比度低、边缘细节模糊、信噪比低等问题，需要用专业图像算法对红外图像进行处理矫正，以便于观察分析。非均匀性校正算法 由于材料、生产工艺等因素，红外设备探测元存在响应不一致的问题，因此导致红外图像的非均匀性，其严重影响了成像的质量。目前非均匀性校正算法主要分为两大类：一类基于标定

12、的校正算法，如两点校正算法、多点校正算法、多项式拟合算法，具有算法简单、精度高等优点，所以被广泛使用。另一类基于场景的校正算法，如时域高通滤波算法、神经网络算法、统计恒定法在克服红外焦平面器件响应偏移误差方面存在优势，但相关硬件要求较高，且算法复杂耗时。非均匀性校正（NUC）是针对场景和环境变化时发生的微小探测器漂移进行调整。一般情况下，热像仪自身的热量会干扰其温度读数，为了提高精度，热像仪会测量自身光学器件的红外辐射，然后根据这些读数来调整图像。NUC 为每个像素调整增益和偏移，生成更高质量、更精确的图像。执行非均匀性校正前后图像质量对比，图片来源：中国知网 IOTE 2023国际物联网展

13、上海站 5月 17-19日 深圳站 9月 20-22日|6 展位预定： 图像增强算法 由于红外信号波动范围很大，再加上硬件设备本身存在的缺陷和环境因素的影响，在将其转换为适于人眼观看的可见光图像时，易造成图像的模糊、细节丢失、对比度低下等问题。因此，获取成像清晰且对比度高的图像，是红外图像处理中的一项重要技术。数字细节增强技术（Digital Detail Enhancement，DDE）由美国 FLIR公司提出，是一种能够保留高动态范围图像细节的非线性图像处理方法，有利于人们对物体关键信息的获得。该方法是目前对红外图像进行增强处理最有效的方法之一，即使在极端的温度动态范围场景中，也能看清目标物的细节。执行 DDE 算法的室内天花板图像（右）与执行前对比，图片来源：中国知网