人體熱痕跡探測的理論與實驗研究.pdf

1、物體產(chǎn)生紅外熱輻射的同時還會通過熱傳導(dǎo)、熱對流將熱量傳遞到鄰近物體或周圍環(huán)境中，留下體現(xiàn)其行蹤的熱痕跡。熱痕跡的散發(fā)有一定的時間性，有些物體的熱散發(fā)甚至需要較長時間。此前，由于受設(shè)備的影響，限制了熱痕跡探測的發(fā)展。目前，高分辨率、快速掃描的熱像儀日益完善，為紅外熱痕跡探測提供了良好的手段，基于熱像儀的熱痕跡檢測可得到其它手段難以得到的信息。在災(zāi)后救援、刑偵、軍事等搜索與跟蹤領(lǐng)域，若能及時探測到人體目標(biāo)在物體上留下的熱痕跡，并判定出熱痕跡

2、產(chǎn)生的時間，即人離開物體的時間，則可分析得出人的行蹤，為識別、定位、搜索與連續(xù)跟蹤提供重要依據(jù)。熱痕跡在形成與消失過程中，具有接觸區(qū)域不規(guī)則，傳遞熱能不均勻、不確定，復(fù)雜的邊界條件等特征，很難用具有定解條件的表達式描述，對其形成時間的逆推更為困難，也缺少系統(tǒng)、整體的探測模型和理論分析。對人體目標(biāo)本身也缺乏系統(tǒng)、整體描述的紅外熱輻射探測模型，此模型在紅外探測、醫(yī)學(xué)治療、偵探、災(zāi)后搜救等領(lǐng)域具有重要作用。
　　 本研究為提高紅外系統(tǒng)

3、對人體熱痕跡的探測和識別能力，在介紹人體組成、十五節(jié)段模型和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從生物傳熱方程出發(fā)，對室內(nèi)人體表面溫度場進行了系統(tǒng)討論，分析了影響人體表面溫度場的主要因素。給出了室內(nèi)人體紅外熱輻射的理論計算方法，建立了紅外探測模型，為提高紅外系統(tǒng)對人體的識別的效率和準(zhǔn)確度提供了理論依據(jù)，實驗結(jié)果表明，模型所計算的理論值誤差在允許范圍內(nèi)。為提高對紅外系統(tǒng)獲取熱痕跡的判別能力，必須全面考察人體接觸物體后加熱、離開物體后熱痕跡的冷卻過程，更

4、準(zhǔn)確地得到各參數(shù)對紅外熱痕跡探測過程的影響。本論文建立了人體紅外熱痕跡理論模型，通過有限元仿真與實驗對比分析，研究了溫度場與材料熱物理參數(shù)、接觸溫度、接觸時間的關(guān)系，找出了溫度場的變化規(guī)律，證明熱痕跡溫度場對材料熱物理參數(shù)非常敏感。模擬與實測結(jié)果基本一致，本論文所提供的模型和結(jié)論為熱痕跡探測的進一步發(fā)展和推廣應(yīng)用提供有價值的參考數(shù)據(jù)。應(yīng)用該模型，得出人體目標(biāo)離開探測物體時間與熱痕跡溫度場變化的關(guān)系曲線，對于判斷人體目標(biāo)行蹤具有重要價值。