為對(duì)抗新型冠狀病毒（Covid-19），熱成像與傳感技術(shù)成為不可或缺的第一線防疫手段；據(jù)Yole預(yù)計(jì)，2020年熱成像儀和熱探測(cè)器市場(chǎng)將分別較前一年度增長(zhǎng)76%、20%。
由于原先預(yù)期成為熱像儀大規(guī)模應(yīng)用的汽車、智能手機(jī)市場(chǎng)呈現(xiàn)成長(zhǎng)停滯，新冠病毒疫情讓情勢(shì)“洗牌”，有越來(lái)越多應(yīng)用需求來(lái)自測(cè)溫領(lǐng)域。據(jù)Yole預(yù)測(cè)，2020年熱像儀市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到76億美元，較2019年增長(zhǎng)76%；而該機(jī)構(gòu)2019年報(bào)告中預(yù)測(cè)的2020年熱成像儀市場(chǎng)規(guī)模為45億美元， 復(fù)合年增長(zhǎng)率 8%。
汽車市場(chǎng)低迷，熱像儀應(yīng)用轉(zhuǎn)向測(cè)溫領(lǐng)域
微測(cè)輻射熱計(jì)（microbolometer）正努力進(jìn)入汽車應(yīng)用，但疫情危機(jī)使汽車市場(chǎng)情勢(shì)惡化。Yole的分析師Eric Mounier指出，由于汽車市場(chǎng)出貨量下降，車用微測(cè)輻射熱計(jì)的出貨也隨之減少。
“用于汽車夜視功能的微測(cè)輻射熱計(jì)一直以來(lái)被視為高端功能，是昂貴的附加選項(xiàng)，而我們認(rèn)為受疫情影響，人們沒(méi)有意愿多花錢購(gòu)買高級(jí)汽車。”此外Mounier表示，“熱成像還未被汽車先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）視為重要組成部分。CMOS圖像傳感器、雷達(dá)、激光雷達(dá)（LiDAR）均被熱議，但夜視仍然被視為ADAS的冗余傳感器。”
傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵，不過(guò)這些傳感器將會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，車載系統(tǒng)的處理能力又非常有限。其中一個(gè)解決方案是改善數(shù)據(jù)的質(zhì)量，Mounier指出：“利用熱像儀，你可以看到激光雷達(dá)或視覺(jué)攝像頭無(wú)法探測(cè)的東西。熱像儀增加了汽車在夜間或惡劣條件下的安全性，但我們?nèi)孕杼嵘裏嵯駜x的分辨率和圖像數(shù)據(jù)庫(kù)。”
雖然FLIR等公司正致力于將熱成像儀推向汽車應(yīng)用，但Mounier表示：“我們認(rèn)為短期內(nèi)對(duì)汽車夜視技術(shù)的需求并不大。”不過(guò)，汽車市場(chǎng)增長(zhǎng)的停滯甚至衰退，將被機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院、公共場(chǎng)所和倉(cāng)庫(kù)中對(duì)于與發(fā)熱監(jiān)測(cè)相關(guān)的監(jiān)控和記錄系統(tǒng)的需求激增所抵消。據(jù)Yole預(yù)測(cè)， 在未來(lái)4年內(nèi)熱像儀將有望部署到超過(guò)150萬(wàn)臺(tái)測(cè)溫相機(jī)中。
“由于機(jī)場(chǎng)對(duì)旅客的體溫檢測(cè)需求量很大，今年該應(yīng)用需求會(huì)呈現(xiàn)高峰。”Yole的技術(shù)和市場(chǎng)分析師Dimitrios Damianos表示：“由于各類基礎(chǔ)設(shè)施采用了熱成像技術(shù)，其余的項(xiàng)目將在未來(lái)三到四年完成。”Mounier補(bǔ)充，這類應(yīng)用的布署情況取決于世界各國(guó)的隱私保護(hù)政策以及民眾的接受度，亞洲對(duì)于熱像儀的采用速度將比歐美更快。
測(cè)溫?zé)嵯駜x有兩種選項(xiàng)：一種是雙光譜相機(jī)，具備同時(shí)拍攝彩色照片的CMOS圖像傳感器和拍攝熱像圖的熱像儀。 Damianos指出， “這種相機(jī)會(huì)帶來(lái)隱私問(wèn)題，這是由于該相機(jī)可將拍攝的個(gè)人影像與AI或數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)聯(lián)，這樣就能結(jié)合發(fā)熱數(shù)據(jù)。”另一種就是熱成像儀，這種相機(jī)不會(huì)存儲(chǔ)個(gè)人信息，只會(huì)探測(cè)到某人體溫是否較高。
熱像儀想要可持續(xù)發(fā)展就需克服某些技術(shù)弱點(diǎn)，其中之一便是測(cè)溫精度。目前熱成像儀的測(cè)溫精度在±2°C ~ 5°C。“從技術(shù)角度來(lái)講，應(yīng)用于公共場(chǎng)所的熱像儀無(wú)需非常高的精度。”Damianos表示，“但如果需要精準(zhǔn)探測(cè)發(fā)燒的人，就需將精度控制在±0.5°C，理想值是0.1°C，才能避免‘ 漏網(wǎng)之魚(yú) ’。”
Yole認(rèn)為，目前紅外成像方案缺乏AI技術(shù)輔助是一大缺憾。對(duì)此Mounier表示：“AI將在監(jiān)控和未來(lái)的交通領(lǐng)域有強(qiáng)勁需求。”他指出， 英特爾最近的一項(xiàng)研究就是檢驗(yàn)AI能否通過(guò)熱成像來(lái)識(shí)別人臉，“我們?nèi)蕴幱贏I的起步階段，因?yàn)槲覀冞€沒(méi)有足夠的圖像數(shù)據(jù)。”除此之外，目前的熱像儀分辨率太低，不足以支持人臉識(shí)別。
“目前熱成像的主要需求是QVGA分辨率。這種情況下，我們可以看到人們的體溫，但是不能通過(guò)面部識(shí)別來(lái)追蹤他們。”因此，需要在熱像儀中實(shí)現(xiàn)AI。Damianos補(bǔ)充，“有公司聲稱已實(shí)現(xiàn)AI技術(shù)，但我們認(rèn)為這是營(yíng)銷。成熟的熱成像AI技術(shù)還未出現(xiàn)。”
個(gè)人測(cè)溫儀
現(xiàn)在許多學(xué)校與企業(yè)都將日常體溫測(cè)量作為門禁關(guān)卡，使得基于熱電堆（ thermopile）的測(cè)溫儀以及相關(guān)測(cè)溫槍市場(chǎng)需求暴增。Yole指出，2020年熱探測(cè)器市場(chǎng)將增長(zhǎng)20%，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到3.5億美元。而先前 Yole 對(duì)該市場(chǎng)規(guī)模的預(yù)測(cè)值為3.2億美元， 增長(zhǎng)率為 10%~15%。
“額外的增長(zhǎng)主要來(lái)自測(cè)溫領(lǐng)域的熱探測(cè)器出貨，”Damianos表示。涵蓋熱電堆和熱釋電（pyroelectric）技術(shù)的熱探測(cè)市場(chǎng)基本呈現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展。
新冠病毒肆虐全球，能早期探測(cè)癥狀并及時(shí)采取行動(dòng)的各種方案都是有用的，例如讓智能手機(jī)也能擁有測(cè)溫功能來(lái)測(cè)量個(gè)人體溫，甚至是讓每一部智能手機(jī)都有熱像儀。Yole分析師們已與為“大型智能手機(jī)制造商供貨的相機(jī)模塊制造商”討論了以上假設(shè)，但其實(shí)將熱像儀集成到智能手機(jī)并非全新的想法。
“很多年前我們就聽(tīng)過(guò)這種想法，而據(jù)我們所知，華為就曾經(jīng)與微測(cè)輻射熱計(jì)制造商接洽過(guò)，考察能否將熱像儀整合到智能手機(jī)中，”Mounier解釋道。不過(guò)2017年蘋果手機(jī)開(kāi)始支持3D傳感功能，讓眾多智能手機(jī)制造商轉(zhuǎn)向?qū)Ｗ⒂陂_(kāi)發(fā)3D傳感器，而忽略了在智能手機(jī)中集成熱像儀。
此外，當(dāng)時(shí)在智能手機(jī)集成熱像儀也沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用。第一個(gè)原因是教育，“很難讓不習(xí)慣看到熱像圖的人了解他們所看到的是什么”， 這可能會(huì)引起不必要的恐慌或猜測(cè) 。第二個(gè)原因是熱像儀模塊的尺寸太大，價(jià)格也十分高昂。
那為何現(xiàn)在又有了在智能手機(jī)中集成熱像儀的趨勢(shì)？Damianos表示，這是因?yàn)槿藗儠?huì)擔(dān)憂并懷疑是否感染新冠病毒，因此會(huì)有時(shí)常測(cè)量自己體溫的需求，而手邊最容易獲取的裝置就是智能手機(jī)和智慧手表。
Yole指出，目前熱成像技術(shù)已經(jīng)成熟，而時(shí)機(jī)也剛好。一些熱探測(cè)器或熱像儀（如FLIR的Lepton組件）已經(jīng)小到可以集成到智能手機(jī)中，再加上部分智能手機(jī)已經(jīng)集成了熱像儀 （ 如與FLIR共同開(kāi)發(fā)的Caterpillar S60，旨在更專業(yè)的應(yīng)用 ） 。
目前所需的就是提升其精度（最好是優(yōu)于0.5°C），并且擁有可靠的電子設(shè)備和處理技術(shù)，以避免誤報(bào)；同時(shí)將器件成本維持在幾美元以內(nèi)。隨著8英寸和12英寸晶圓大規(guī)模量產(chǎn)能力的提高，其成本必然會(huì)下降。
中國(guó)廠商將成為贏家？
就像所有的危機(jī)一樣，新冠病毒疫情期間各類市場(chǎng)均會(huì)產(chǎn)生贏家和輸家。Yole表示，制造熱像儀的和熱像儀光學(xué)元件的公司將會(huì)因市場(chǎng)需求的激增而體會(huì)到出貨量的爆炸性增長(zhǎng)。而中國(guó)已經(jīng)恢復(fù)正常運(yùn)作，相關(guān)制造商和供應(yīng)鏈具備應(yīng)對(duì)市場(chǎng)巨大增長(zhǎng)的足夠能力。
當(dāng)被問(wèn)及中國(guó)是否能從這場(chǎng)“發(fā)熱探測(cè)淘金熱”中受益時(shí)，Mounier表示，中國(guó)的微測(cè)輻射熱計(jì)技術(shù)有巨大進(jìn)步，已有自己研發(fā)并制造的產(chǎn)品問(wèn)世。“這開(kāi)始于多年前，目前的疫情危機(jī)將加速其進(jìn)展，”他指出。中國(guó)企業(yè)積極培養(yǎng)自主研發(fā)技術(shù)的能力，不再依賴FLIR、Lynered等海外企業(yè)，這是由于紅外技術(shù)與國(guó)家安全技術(shù)相關(guān)。
Mounier認(rèn)為， 展望未來(lái)一到兩年， 如果海康威視、艾睿光電等中國(guó)企業(yè)在全球熱像儀市場(chǎng)占據(jù)更大的市場(chǎng)份額，并不會(huì)令人感到意外。
