人体红外特征分析：探究行为识别新时代

人体自身是一个红外辐射源。人体的热红外特征明显，如图10-1所示为人体在冬季同一天的早晨、中午、晚上三个时段在一些典型植被背景前的红外热像。从红外热像图中可以看出，人体和背景的整体红外热像均与各自的外形轮廓特征一致；在三个时段，人体的红外热像亮度均高于背景，表明人体温度高于周围植被背景温度，与背景的红外辐射特征差异较大。

图10-1　人体在同一背景不同时段的红外热像图

人体皮肤的红外发射率很高，接近黑体，波长4μm以上的平均发射率为0.99，并且与种族、肤色和个性无关。表10-1显示人体在各波段的辐射能量分布情况。人体着装时皮肤温度通常为32～33℃，裸体时可降低2～3℃。由维恩位移定律[λmax=2897.6/K（μm），一般强辐射体有50%以上的辐射能集中在峰值波长附近]可知，人体的辐射主波长在9～11μm，处于远红外波段。地球表面平均温度为290K（16.8℃），对应的峰值波长为10μm，位于第二个大气窗口。当主波峰值为4μm时，对应温度为720K（446.8℃），该窗口非常适合探测发热源，如发动机、发电机、燃烧气体等。

表10-1　人体在各波段的辐射能量分布

若将人体看作黑体，并假设其红外辐射面积为0.6m2，可通过斯蒂芬—玻尔兹曼定律、维恩定律等红外辐射理论，计算出有关人体红外辐射特征数据，见表10-2。可以看出，人体在8～14μm波段的辐射能量占人体红外辐射总能量的37.6%，3～5μm波段仅占红外辐射总能量的1.4%。

表10-2　人体红外辐射特征值(www.xing528.com)

通过上述人体的红外辐射特征及热像仪测试，可以认为活动小目标人体隐蔽性的主要威胁源于8～14μm波段的热红外探测，因此，采取措施控制该波段内的红外辐射能量，是提高人体热红外隐身性能的关键所在。

由表10-3可知，要想使人体的红外峰值波长移出8～14μm大气窗口，其温度需要至少增加到140.84℃或降低到-50.16℃。这在工程上难以实现。

表10-3　各大气窗口峰值波长对应的温度范围（根据维恩位移定律计算）

因此，对于作为活动小目标的人体，主要有两个途径进行热红外伪装：一是控制目标表面的红外辐射温度，以尽量缩小目标与背景的红外辐射温差；二是调节目标表面的红外发射率，力求目标与背景之间的红外辐射出射度无差别。

对于人体热场和周围背景热场相互作用中的防热红外侦视纺织品的开发，考虑织物结构的可设计和表面的可整理等特性，可联合采用控制温度和调节红外发射率的方式，即通过功能结构化设计和表面迷彩图案斑块的红外辐射特性配置，使人体在特定背景条件下实际穿着织物时的红外热像呈现亮暗不同的不规则斑块，不仅实现了对人体热像的形体分割，而且与红外辐射特征多为斑点或斑块特征的背景实现融合，从而达到防热红外侦视的目的。