所有利用紅外輻射原理的技術都稱為紅外技術。實現景物紅外/熱成像的技術稱為紅外/熱成像技術。紅外/熱成像技術是紅外技術發展的高階階段。

所有物體都發射與其溫度和表面特性相關的電磁輻射，輻射的波長取決於物體的溫度。室溫景物（約為300K）發射的電磁輻射主要是紅外輻射，其輻射能量集中在3μm～14μm紅外波段。經過大氣傳輸後，3μm～14μm波段的紅外輻射能量還剩下8μm～14μm的長波紅外和3μm～5μm的中波紅外兩個"大氣透射視窗"。

利用景物自身長波和中波紅外的熱輻射實現的紅外成像即稱為熱成像。在長波紅外波段實現的熱成像稱為長波紅外成像，在中波紅外波段實現的熱成像稱為中波紅外成像。室溫景物對環境中存在的短波紅外（1μm～2.5μm）輻射也產生反射，利用物體對短波紅外輻射的反射實現的成像稱為紅外成像。隨著物體溫度的升高（例如升高至1500K），則其自身發射的短波紅外輻射的能量也隨之指數增加，此時也可以實現利用物體自身短波紅外輻射的紅外成像。狹義上，熱輻射是紅外輻射中對應大氣紅外透射"視窗"的長波（8μm～14μm）和中波（3μm～5μm）的部分，所以，紅外成像自然包括熱成像，即熱成像只是紅外成像中的一部分。

能夠攝取景物的紅外/熱影象、並將其轉換為人眼可見影象的裝置即為紅外/熱成像系統（或稱為熱像儀、熱成像儀、紅外成像儀、紅外熱像儀）。紅外/熱成像系統的紅外光學系統將景物的熱輻射的空間分佈圖在其像/焦平面上凝結成一幅紅外/熱影象，光學機械掃描器（不是必需的）、紅外探測器元件將該熱影象分解成若干個離散、序列的電訊號，再經過複雜的訊號處理後對顯示器進行調製即完成視覺化，得到人眼可見的紅外/熱影象——黑白影象或偽彩色影象。

紅外/熱成像技術的作用和優缺點

1）夜視與夜戰

夜戰的基礎是夜視——即在夜間可以清楚的觀察景物。可見光影象來源於反射太Sunny或人工光源，因此在夜間和無人工光源的情況下就看不見景物。由於紅外熱輻射是由景物自身的溫度和發射率、發射率等物理性質決定的，與外界光源無關，故在紅外波段景物仍然是"可見"的，即使目標與背景溫度相同，但只要其表面的發射率或反射率與背景物體不同，仍然可以被熱成像反映出來。

左圖為景物夜間可見光視訊圖片，右圖為同一景物長波紅外熱像的視訊圖片，原來看不見的景物如大橋等都清晰可見，利用熱成像不受夜間影響的特點，可以進行包括車輛、艦船、飛機等機動平臺的夜間駕駛和作戰（圖片來自www.FRIR.com）

在全黑（Total Darkness）的條件下，即使是微光影象增強器和低照度相機（Low Light Camera）也要失效，但利用熱成像儀（ThermoVision）仍然可以清晰的看到目標，具有實現晝夜（全天時）作戰的能力（圖片來自www.bamardsymicrostem.com）

利用熱成像可以在全黑的夜間觀察景物，左圖為有汽車車燈照明、無熱成像儀（Without FLIR）時鄉村道路的視訊影象，右圖為用前視紅外（With FLIR）或熱成像儀拍攝的同一場景的長波紅外視訊影象，在熱影象中可見彎曲延伸的路面、路面上的交通標誌線和路邊的動物，儘管標識線的溫度與地面相同，但因其表面為白色，發射率低，故也能被熱像儀反映出來；說明即使目標的溫度與背景相同，只要其表面的發射率不同，仍然可以被熱成像儀所反映出來，因此對可見光有隱身作用的迷彩色對紅外波段的隱身未必有作用（圖片來自www.FLIR.com）

2）在不良氣象條件下觀察和作戰

可見光波長的典型值為0.5μm，在熱成像所用的紅外波長為3μm～12μm，比可見光的大5～20倍，因此原理上紅外輻射穿透大氣、霾、霧、煙、塵的能力比可見光更強，採用熱成像儀可以在不良氣象條件下觀察和作戰。

從上至下3組6張視訊圖片是低照度相機（Low Light Camera）（上）、傳統電視（Conventional CCTV）（中）與熱成像（ThermoVision）（下）在全黑（Total Darkness）、透霧（Through Fog）、識別偽裝（Through Follage）和透煙（Through Smoke）等不同條件下的觀察效果比較，這組圖片比較好的表現了熱成像技術在上述條件下應用的優越性（圖片來自www.bamardsymicrostem.com）

3）獲取目標紅外輻射訊號和特徵用於精確制導

各種機動平臺需要發動機推動，發動機必然要消耗大量的燃油，一部分（不足一半）燃油的化學能轉變成動能，但一半以上的燃油的化學能則轉變成廢熱。發動機的功率越大，所排放的廢熱也就越多，這使其有很強的紅外輻射特徵，利用熱成像儀可以獲取目標的紅外輻射訊號用於精確制導武器紅外成像制導。由於導彈只是被動接收目標的紅外輻射，因此攻擊具有突然性。

利用熱成像技術可以實現非接觸的測量渦扇發動機工作時包括噴射熱氣流的溫度及其分佈，發動機噴出的高溫高速氣流在很短距離內就急劇膨脹成高腳酒杯狀，發動機內涵道噴射的高溫氣流被外涵道噴射的溫度較低氣流所包圍，因而降低了內涵道的高溫氣流在側向的紅外輻射，這就是渦扇發動機有比渦噴發動機更低紅外輻射的原因。即使如此，渦扇發動機噴射的熱氣流仍然可以被動紅外尋的制導空空或地空導彈捕獲和鎖定（圖片來自www.FLIR.com）

美國F-18C"大黃蜂"戰鬥機的熱影象，圖中可見安裝著渦扇發動機的機身尾部的側面和後半球有很強的紅外輻射，利用被動紅外尋的空空或地空導彈可從飛機後半球對其進行攻擊（圖片來自www.FLIR.com）

美國CH-47"支奴幹"直升機的熱影象，安裝在尾塔上的兩個渦軸發動機向下噴出的熱氣流將整個尾部加熱，旋翼尖轉動因與空氣磨擦被加熱至相當高的溫度，在熱影象中機身結構的結合部都被反映出來，用被動紅外尋的空空導彈或肩射防空導彈可從直升機的後半球（尤其是後下半球）對其進行攻擊（圖片來自www.FLIR.com）

4）以很高的熱靈敏度獲得客觀世界與熱相關的資訊

熱是物質世界最普遍的運動，幾乎在所有發生能量轉換的過程中都有熱量的產生，人類的活動尤其如此。

A 利用熱成像可以觀察和監視人類活動對自然的影響——例如城市"熱島效應"，即由於城市人類的活動排放大量廢熱，導致其溫度明顯高於市郊和農村。利用這一特點可以幫助在嚴寒的山區找到有人居住的山洞，因為人在山洞中採暖、製作食物等活動會產生熱空氣，流出洞口即可被觀察到，顯然沒有人居住的山洞是冷的。

B 利用熱成像可以在晝夜24小時（或稱為全天時）和在不良天候條件下對物體進行觀察和測量，獲得可見光不能獲得的資訊，如儲液罐液麵的位置、電力設施的工作狀態等。

C 利用熱成像可以觀察到建築物的漏熱，從而獲得建築物建築品質的資訊或節能的資訊，而工事、掩蔽部等軍事建築物可能會因漏熱暴露位置。

某一地區的偽彩色長波紅外熱影象，地表溫度的從高到低分別用紅色、黃色、淡綠色和藍色代表，顏色相同的是等溫區，由於人類的活動造成"城市熱島效應"——城市的溫度高於郊區、農村的溫度，這可能會對城市的氣候帶來不利的影響，如導致城市上空的降雨、降雪減少（圖片來自www.veimages.gsfc.nasa.gov）

一個油庫空中航拍的長波紅外熱影象，圖中15個油罐4個呈白色、11個呈黑色；因空油罐的總熱容量小，在Sunny照射下溫度上升較高，所以呈白色；而滿油罐的總熱容量大，在Sunny下溫度上升較低，所以呈黑色，根據熱影象反映出的熱資訊可以了解一個軍用油庫的戰備狀態，而這些資訊在可見光照片中是不可能得到的

儲液罐熱容量的分佈決定於其中液體的分佈，利用長波紅外熱成像可以非接觸的測量出液麵的位置，圖中左側為儲液罐可見光照片，右側為長波紅外的偽彩色熱影象，最右側有溫度-顏色標尺，根據溫度-顏色標尺不僅可以知道儲液罐的溫度在18℃～26℃（溫差約8℃），而熱像儀測量溫度的解析度一般小於0.1℃，所以可以準確的測量出儲液罐的溫度分佈和液麵位置（圖片來自www. FLIR.com）

右圖為一電力設施的可見光照片，左圖為同一設施的長波紅外偽彩色熱影象，圖中可以看出有一個裝置發熱超過正常工作狀態，反映出已經有故障隱患了；類似的採用測溫熱成像儀可以對武器裝備進行預防性維修（圖片來自www.iddyamices.com）

建築物施工品質不好會產生漏熱，上圖為一房屋頂的可見光照片，下圖為同一位置的長波紅外偽彩色熱影象，從中可以清晰的看到屋頂漏熱的位置；同樣，工事、掩蔽部、洞庫等可能會因為漏熱（或是建築品質不好、或是不可缺少的部分——如通風口等）而暴露位置（圖片來自www.buildingvenlopeforum.com）

紅外/熱成像系統作為一種資訊獲取手段有如下優點：

（1）可在晝夜和不良天候下工作，具有優於可見光穿透煙、塵、陰霾、薄霧的能力。

（2）只接收景物自身輻射或反射的紅外輻射訊號，完全被動工作，隱蔽性好，不易被幹擾。

（3）因只依靠目標自身和背景之間的溫度差、發射率或反射率差形成的紅外輻射特性進行探測，與目標的熱狀態有關，因而具有較強的探測和識別目標的能力。

（4）與雷達系統相比，熱成像系統的體積小，品質輕，功耗低。

EF2000"颱風"戰鬥機在機頭位置同時安裝有機載雷達（機頭整流罩內）和"被動紅外機載跟蹤裝備"（Passive Infra-Red Airborne Track Equipment——PIRATE）（座艙前凸起的裝置，黑色部分為紅外光學整流罩），其體積、尺寸比機載雷達小很多（圖片來自www.selex-sas.com）

塞萊克斯（Selex）公司為EF2000"颱風"戰鬥機研製的"被動紅外機載跟蹤裝備"（PIRATE）作為一個整體模組從機頭左側插入機身內，系統採用碲鎘汞768×8長波紅外焦平面探測器元件，具有"迎頭探測多目標、單目標鎖定、隨動捕獲目標、前視紅外、著陸輔助、飛行輔助"等多種功能

紅外/熱成像系統也存在著不足：

（1）不能全天候工作，受水汽、霧、雨、雪等氣象的影響很大

紅外/熱成像系統受大氣的吸收、散射和反射等方面的影響仍然很大。

A 當大氣中的水汽含量很高時（例如相對溼度超過80%），紅外輻射在傳輸過程中會被強烈吸收，導致熱成像觀察效果受影響，甚至不及可見光。為克服這一困難，研製了將可見光與紅外組合為一體的"兩光合一"光電成像系統，再加上鐳射測距即成為"三光合一"光電成像系統。

B 當大氣中的顆粒物（霧滴、雨滴、雪花、沙塵等）的直徑與紅外輻射波長（1μm～12μm）相當且有足夠高的密度時，紅外輻射即可受到很強的散射。

C 當大氣中的顆粒物比紅外輻射波長大（例如5倍）且有足夠高的密度時，則來自景物的紅外輻射將因反射而不能到達熱成像儀。

（2）熱影象的層次較差，與可見光影象的細節不完全一一的對應。

（3）成本還較高

大氣中水汽（H2O）、二氧化碳（CO2）、臭氧（O3）、氧（O2）、甲烷（CH4）、一氧化氮（N2O）、一氧化碳（CO）等成分對紅外輻射的吸收，相對來說，這些大氣成分對可見光的影響反而較小，因此熱成像與可見光成像技術是一種互補的關係，而不是競爭的關係。其中：UV—紫外；VIS—可見光；Near IR—近紅外；Thermal IR—熱紅外（即中長波紅外）（圖片來自www.scienceofdoom.com）

德國研製的紅外、可見光和鐳射（測距）"三光合一"的手持光電成像/測距儀，由於組合了紅外、可見光成像與鐳射測距的功能，因此具有比單獨的熱成像儀、可見光望遠鏡和鐳射測距機更好的環境的適應性