红外热不对称分析用于面神经功能损伤的客观评估

健康人体的温度分布存在一种双侧对称性,当面神经功能受损时,将改变这种热分布的对称性。人体热量大多通过红外辐射的形式散发,因此利用红外热成像技术可以有效捕捉这种红外热辐射分布的改变。本文提出一种新的热不对称分析的方法——有效热面积比,即计算面部特定区域与对侧区域的温差乘以温度异常区面积与总面积之比。利用这种方法对面神经功能损伤的患者和健康人群作对照性试验,结果显示:此方法的特异性和敏感性平均为0.90和0.87,比常规方法提高了7%和26%,有效热面积比与面神经功能的损伤程度正相关,平均为0.664。因此,关于诊断和评估面神经功能,红外热成像是一种有力的工具,有效热面积比是一项高效的临床指标。     

用红外热成像技术测量MEMS器件的热特性

微电子机械系统(MEMS)的很多器件均凭借热工作原理,在其设计、性能评估中都需要了解热特性,特别是温度分布的动静态特性。本文用显微红外热成像技术测试分析了气体传感器微热板、微机械热对流加速度计的微加热器、热驱动微热泵芯片的温度分布特性及微辐射热计的热阻特性。在测试中考虑了对象的有效发射率等影响测量精度的系统因素。     

基于红外热成像与形式概念分析的面瘫病情客观评估方法

面部神经功能障碍导致面瘫患者患侧面部肌肉运动功能失控,给患者的外貌、生理和情感带来巨大的打击。一种客观量化的面瘫病情严重度评估方法对于面瘫的治疗是至关重要的。提出了一种基于红外热像图和形式概念分析的面瘫严重度评估新方法,共收录了单侧患病的面瘫患者65例。应用红外热成像法,在1月内每隔5天采集一次面瘫患者的面部温度分布图像,将面部红外热像进行预处理,划分为左右对称的六个区域,提取并分析面部左右两侧对称区域的温差,利用形式概念分析挖掘温差与面瘫严重度的关系。结果显示：面瘫患者面部温度分布呈现双侧不对称性,面部区域的双侧温差大于0.2 ℃,而正常人体面部区域的两侧温差均小于0.2 ℃。面部区域的双测温差与面瘫严重度的相关系数平均为0.508。此外,如其中一个区域的左右两侧温差大于0.2 ℃,并且全部小于0.5 ℃,则可以判定面瘫为轻中度;面部任一区域的左右两侧温差大于0.5 ℃,则可以判定面瘫为重度。这种基于形式概念分析的红外热像计算机分析方法可用于评估面瘫导致的面部热失调,有助于面瘫的临床诊断与治理。     

红外热成像法研究电路板热分布特性

介绍了一种红外热成像处理技术,以及利用这种红外热成像处理系统研究通电电路板的热平衡分布特性。     

红外热成像无损检测技术现状及发展

红外热成像是近年来发展起来的一种快速有效的无损检测技术,通过主动热激励使物体内部的异性结构以表面温场变化的差异形式表现出来,实现缺陷的定位、识别和定量测量;它是一门跨学科的技术,它的研究和应用,提高了多种军、民用工业设备的安全性可靠性;综述了红外热成像无损检测技术的基本概念、关键技术原理和系统组成,比对分析了光脉冲、超声、锁相、太赫兹等各种热激励方式的技术特点,介绍了国内外相应的发展状况和进展,并给出了一些典型应用案例,最后总结了该技术的发展趋势。     

红外热成像系统调制传递函数（MTF）测试研究

为了能对红外热成像系统的性能进行准确的评价，必须对其MTF进行准确测试。利用高精度双黑体反射靶标评估系统，并依据刀口靶测试原理，首先在计算机中进行微分运算，获得线扩展函数，然后再进行傅里叶变换，最终获得MTF。通过对CEDIT ⅡA型热像仪MTF的测试和分析，发现MTF的测试主要受输入差分信号强度，脉冲电平的去除与否，以及采集到的信号是否滤波等因素的影响。该测试评估系统能保证背景辐射的均匀性和稳定性，且受环境温度变化的影响极小，因此可大大提高测量的准确性和可靠性。     

基于红外热成像技术和广义回归神经网络的稻种发芽率检测方法研究

基于稻种老化时间不同时的物理学和生理学差异,提出一种基于红外热成像技术及广义回归神经网络的快速、无损检测稻种发芽率的检测方法,解决传统稻种发芽率检测方法操作复杂、实验周期长等问题。在温度为45 ℃、湿度为90%的条件下,将水稻种子依次老化0,1,2,3,4,5,6和7 d,得到不同发芽率的种子;采集稻种红外热图像,然后提取稻种胚芽部位数据,总计144份,随机分为校正集和预测集,其中校正集96份,预测集48份;分析和比较不同老化天数稻种红外热差异,从物理学和生理学方面揭示稻种发芽率与红外热图像间的关系,结合偏最小二乘算法(partial least squares, PLS)、BP(back propagation, BP)人工神经网络和广义回归神经网络(general regression neural network, GRNN),建立稻种发芽率的红外热模型。结果表明,利用GRNN建立的发芽率预测模型效果最优,其中校正集的R_C(相关系数)和SEC(标准偏差)分别为0.932 0和2.056 0,预测集R_P(相关系数)和SEP(标准偏差)分别为0.900 3和4.101 2,相关性均达到较高水平且校正集与预测集的标准偏差均较小。实验结果表明,采用红外热成像技术结合广义回归神经网络研究稻种发芽率是可行的,且所建模型在稻种发芽率快速测定方面有较高的精度。     

喷雾下热沉表面红外热成像的可视化研究

本文是在喷雾条件下，通过红外热成像可视化技术，对矩形毛细微槽群表面以及光滑表面热沉的换热过程进行可视化研究。与传统的接触式测温手段相比，红外热成像技术能直观地反映整个局部范围内的温度分布，对进一步研究各种参数对喷雾冷却换热的影响提供了更好的实验基础。结果表明，随热流密度的增加，发现最先开始出现干涸现象是在热沉表面中心，...     

基于红外热成像的微波热疗透热深度

 对临床上常用的2 450 MHz微波在均匀介质中的电透入深度进行了分析,基于生物组织的热波模型,研究了生物组织吸收微波能的热效应;实验采用红外热成像仪测温,以2 450 MHz的微波辐射器辐照均匀的分层仿生体模,根据实验数据对微波热疗中透热深度进行了研究,说明微波的透入深度和透热深度的区别,并给出微波辐射器的功率、辐照距离和辐照持续时间对透热深度的影响。结果表明:当采用增大功率、延长辐照时间和近距离辐照等手段,都可以提高微波在人体的透热深度,为体外微波热疗中的人体传输模型建立及热疗的无损测温与控温奠定实验基础。     

基于红外热成像的微波热疗透热深度

对临床上常用的2 450 MHz微波在均匀介质中的电透入深度进行了分析,基于生物组织的热波模型,研究了生物组织吸收微波能的热效应;实验采用红外热成像仪测温,以2 450 MHz的微波辐射器辐照均匀的分层仿生体模,根据实验数据对微波热疗中透热深度进行了研究,说明微波的透入深度和透热深度的区别,并给出微波辐射器的功率、辐照距离和辐照持续时间对透热深度的影响。结果表明:当采用增大功率、延长辐照时间和近距离辐照等手段,都可以提高微波在人体的透热深度,为体外微波热疗中的人体传输模型建立及热疗的无损测温与控温奠定实验基础。     

基于热红外成像的小麦条锈病早期检测

由条形柄锈菌引起的小麦条锈病是一种世界性范围内普遍流行的重大病害,实现其早期检测对病害的有效防控与小麦的安全生产具有重要意义。旨在实验室环境下分析小麦接种条锈病菌后16天的热红外图像与叶片温度变化,研究热红外成像技术用于小麦条锈病早期检测的可行性。实验发现,随着接种天数的增加,接种病害的小麦植株较健康小麦,叶片的平均温度会逐渐降低,叶片间的最大温差会不断加大。接种后第6天,热红外成像技术可观测到小麦条锈病病斑,较肉眼观察提前了4天。接种后第16天,接种叶片的平均温度比健康叶片低2.5 ℃,最大温差比健康叶片高2.28 ℃。同时,通过对健康、发病以及潜伏期的小麦叶片的显微结构分析,发现条锈病孢子入侵叶片,使细胞结构破环,气孔导度增大,蒸腾作用加剧,从而导致叶片表面温度降低。可见,热红外成像技术可以对小麦条锈病进行早期检测。     

红外热成像与近红外光谱结合快速检测潜育期番茄花叶病

现有的番茄花叶病无损检测方法无法在潜育期内,即显症之前进行早期识别导致施药不及时或者盲目过度施药。设计与试制了红外热成像信息采集系统,主要包括：光箱、红外热成像仪、温度及升降控制器、加热板和升降载物台。该系统能够根据温度起止节点的要求,人为调节拍摄温度。在江苏大学现代农业装备与技术省部共建重点实验室Venlo型温室中进行非抗病性番茄品种辽宁农科院L-402的培育。采用叶面摩擦接种花叶病毒(Tobacccco mosaic virus, ToMV),分为轻度感染组(LI),重度感染组(SI);LI组为磷酸缓冲液稀释500倍后的病毒液接种,SI组为病毒原液接种。对照组(CG)喷施等量磷酸缓冲液。接种10 d后叶片开始出现病斑,证明接种后9 d为番茄花叶病的潜育期。使用红外热成像系统采集了三个组共计144个样本的红外热成像图,计算叶表最大温差(MTD) 以表征潜育期内连续9 d内的叶面温度变化情况。CG组叶片的MTD值差异极小,而接种后叶片MTD值随着病毒侵染时间的推进发生了显著的变化。接种6 d后MTD值差异最大可达1.63 ℃,第7 d开始差异逐步缩小,表明病毒的扩散范围增大导致病叶越来越多的区域被侵染使得整体叶温上升。光谱采集采用两种方法进行,一种是根据热像图的MTD值计算判别出温度突变区域后采集光谱,记为热像采集法(TCM);另一种是不考虑病灶位置,在叶尖、叶中、叶基三个区域分别随机选择一个点采集光谱后求平均值,记为随机采集法(RCM)。TCM确定三个光谱采集点的选择原则是：LI组接种后3,6和9 d的温度突变区域平均MTD值比CG组温度分别高出0.3,0.7和0.5 ℃。SI组接种后3,6和9 d的温度突变区域平均MTD值比CG组温度分别高出0.5,1.2,0.8 ℃。差值达到此标准的病灶位置才定为TCM的可选区域。对所有样本采用支持向量机(SVM)算法建立识别模型。采用主成分分析对2 151个波长点的光谱信息进行压缩,前6个主成分所对应的累积方差贡献率已到达99%。分别对感病3,6和9 d的样本按照2∶1的比例划分校正集和预测集,对预测集样本的病害程度进行识别。两种方法所建立的模型的总识别率分别为92.59%和99.77%。采用TCM建立的光谱识别模型中仅有接种后3 d的一个LI组样本未能识别出来,被误判成CG组样本外,其余组识别率均达到了100%。结果表明近红外光谱法识别番茄花叶病是可行的。采用红外热成像结合近红外光谱法能够建立识别率更高的番茄花叶病潜育期识别模型,克服点源采样随机性,对后续管控流程和突破作物早期精准用药的关键技术探索,建立更为精准的温室智能施药系统提供了新的思路。     

基于法布里-珀罗微腔阵列的光读出红外热成像器件设计与制作

提出了一种新颖的基于硅基法布里珀罗微腔阵列的光读出红外热成像器件 ,该器件利用光学读出技术将红外图像直接转化为可见光图像 ,其焦平面阵列 (FPA)是一个基于微机电系统 (MEMS)制作的法布里珀罗微腔阵列。阐明了器件的工作原理 ;完成了可动微镜结构、热机械、可见光读出部分设计。理论分析表明 ,对Al/SiO2 双材料体系而言 ,SiO2 厚度应大于 0 .3μm ,其最佳厚度比为 0 .5 98,相应的最大热 机械灵敏度可达 10 -8m/K。采用体硅微机电系统技术 ,实验制作出了 5 0× 5 0焦平面阵列。     

红外热像仪SiTF的测试研究

信号传递函数(SiTF)是评价红外热像仪性能的最基本且最关键的技术指标之一，它是响应度函数的线性部分，从响应度函数测试曲线中可得到待测系统增益、线性度、动态范围和饱和度的信息。采用高精度的双黑体反射靶标评估系统对CEDIT IIA型热像仪的SiTF进行了测试分析。该系统保证了背景辐射的均匀稳定，且受环境温度变化的影响极小，从而大大提高了测量的准确性和可靠性。最后给出了测试SiTF时出现波动的多种可能原因。     

Comparing the Long-Term Outcome of Immediate Postoperative Facial Nerve Dysfunction and Vocal Fold Immobility After Parotid and Thyroid Surgery

SUMMARY: Hypothesis: The long-term recovery rate of immediate postoperative facial nerve dysfunction with an electrophysiologically and anatomically intact facial nerve is higher than the long-term recovery rate of immediate postoperative vocal fold immobility with an electrophysiologically and anatomically intact recurrent laryngeal nerve. Methods: A retrospective review of parotid and thyroid surgery with electrophysiologic monitoring of the facial and recurrent laryngeal nerves, respectively. Results: Forty-five consecutive patients had electrophysiologic and anatomic integrity of the facial nerve at the conclusion of the parotidectomy. Eight of 45 (18%) patients developed a postoperative facial nerve dysfunction. All eight patients with facial nerve dysfunction had complete return of facial nerve function within 3 months. A total of 102 consecutive patients underwent dissection of the recurrent laryngeal nerve during thyroid surgery. Seven of 102 (7%) had immediate unilateral vocal fold dysfunction. All 102 had electrophysiologic and anatomic integrity of the recurrent laryngeal nerve at the conclusion of the procedure. Two of 102 (2%) have clinically complete permanent vocal fold dysfunction. Five of seven (71%) with immediate complete vocal fold immobility had complete return of mobility. Conclusions: A higher immediate postoperative rate of transient facial nerve dysfunction is reported compared with vocal fold immobility in parotid and thyroid surgery, respectively (P < 0.05). Immediate postoperative facial nerve dysfunction with an electrophysiologically response at 1 mA and an anatomically intact facial nerve during parotid surgery resulted in a complete return of function in all cases in this series. Immediate postoperative vocal fold immobility with an electrophysiological response at 1 mA and an anatomically intact recurrent laryngeal nerve had a 30% rate of being permanent in this series.     

安全距离和成像尺寸约束的超大视场红外系统车载应用关键参数论证

在现有车载辅助驾驶系统中,可见光成像系统难以有效应用于夜晚、雨、雾、霾等低照度不良天气。红外成像系统有效克服了上述不足,但传统车载红外系统存在视场角小、视野盲区大的缺点。研究了超大视场红外系统的车载辅助驾驶应用,提出了基于安全距离和成像尺寸联合约束的超大视场红外系统关键参数论证方法。通过分析等距投影成像规律,建立了超大视场红外系统车载应用的安全距离约束模型和成像尺寸约束模型,以极限速度对应的探测最近距离和二维Johnson准则约束下的“发现”最远距离来验证超大视场红外车载系统的可行性,计算了视场角等关键参数。经过理论论证和分析,超大视场红外车载系统的镜头焦距/像元尺寸范围需在[276.1 521.3]范围之内。通过开展系统试验,设计了水平视场角为140°的超大视场红外成像系统,满足了对人的发现距离大于130 m的要求,进而可用于车辆辅助驾驶。     

Assessment of the Performance of Staring Infrared Imaging Array Based on Microscanning Modes

Staring infrared detector arrays, which sample a scene with pixels of finite size, generate images that are affected by aliasing and blurring caused by the sampling process. One potential method to reduce the effects of sampling is microscanning. In this paper, the sampling-averaging modulation transfer function at half the detector spatial cutoff frequency is introduced to be as a figure of merit to quantitatively assess microscanning image quality for selected cases of fill factor. Analytical results show that microscanning process can significantly reduce aliasing in the reconstructed image, and that the improvement of different modes of microscanning process to the reconstructed image quality is different, which is closely associated with fill factor. The microscan sampling and restoration imagery are also simulated with pixel interpolation method to qualitatively verify the reduction in aliasing with respect to typical microscanning mode (2×2, 3×3, 4×4 microscan) for the detector array of 100% and 50% fill factor respectively. And, the determining method of the optimum step number of microscanning needed is discussed for the staring imaging array with certain fill factor.