Covid-19成為熱像儀/熱偵測器市場成長主動力

作者 : Anne-Françoise Pelé,EE Times歐洲特派記者

為對抗新型冠狀病毒,熱成像與感測技術成為不可或缺的第一線防疫手段;市場研究機構Yole Développement估計,2020年熱像儀與熱偵測器市場將分別較前一年度成長76%與20%。

為對抗新型冠狀病毒(Covid-19),熱成像與感測技術成為不可或缺的第一線防疫手段;總部位於法國里昂(Lyon, France)的市場研究機構Yole Développement估計,2020年熱像儀(thermal imager)與熱偵測器(thermal detector)市場將分別較前一年度成長76%與20%。

由於原先預期將成為熱像儀大宗應用的汽車、智慧型手機市場呈現成長停滯,新冠病毒疫情讓情勢「洗牌」,有越來越多應用需求來自於可量測溫度的攝影機。Yole預測,熱像儀市場2020年可望達到76億美元規模,較2019年成長76%;而該機構先前預測的2020年熱像儀市場規模是45億美元、年成長率8%。

 

 

車市低迷 熱像儀應用轉向測溫攝影機

熱像儀──或稱「微型熱輻射計」(microbolometer)──正努力進入汽車應用市場,但目前的疫情危機使得情勢惡化。Yole分析師Eric Mounier指出,因為汽車市場出貨量下降,使得車用微型熱輻射計元件的出貨也隨之減少。

「用於汽車夜視功能的微型熱輻射計一直以來被視為高階功能,是昂貴的附加選項,而我們認為因為疫情影響,人們不會想多花錢購買高級車款;」此外Mounier表示,「熱成像技術一直不被認為對車用先進駕駛輔助系統(ADAS)很重要,我們會談到CMOS影像感測器、雷達、光達(lidar),但夜視總被認為是ADAS的備選感測功能。」

感測器是實現自動駕駛車輛的關鍵,不過這些元件會產生大量的數據,車載系統的處理能力又有限。一個解決方案是改善數據的品質;Mounier指出:「藉由紅外線攝影機,能看到無法用光達或視覺攝影機看到的東西,能讓車輛在夜間或惡劣天候行駛時更安全。但我認為,其解析度以及影像資料庫仍需要改善。」

雖有FLIR等公司正致力於將熱像儀推向汽車應用市場,但Mounier表示:「我們看不到車用夜視需求在短期之內會有強勁成長。」不過,車用市場的成長停滯甚至衰退,可望被來自機場、醫療機構等公共場所用以監測民眾是否發燒的保全系統與熱成像系統之大量需求所抵銷;Yole預測,熱像儀可望在接下來4年被佈署於超過150萬台測溫攝影機中。

「因為機場監測旅客體溫的高度需求,今年該應用會呈現一個高峰;」Yole另一位分析師Dimitrios Damianos表示:「接下來3~4年會則會陸續有來自不同公共基礎設施對於熱成像技術的需求。」Mounier補充,這類方案的佈署情況會因為世界各國的隱私保護政策與民眾接受度而有所不同,亞洲對於紅外線攝影機的採用速度會比歐美更快。

Damianos指出,測溫攝影機有兩種形式,一種是雙光譜(bispectral)機種,同時具備能拍攝一般彩色照片的CMOS成像器以及熱像儀,「這種攝影機會衍生隱私權問題,因為能拍攝到某人的影像、應用AI或資料庫進行辨識,然後又將某人與發燒關連;」另一種是純粹的熱像儀,不會儲存個資,「只會偵測某人是否體溫較高。」

熱像儀的永續發展需要克服某些技術弱點,其中之一就是測溫精確度;目前的熱像儀偵測溫度之精確度在±2~5°C。「在技術上,應用於測溫攝影機或是公共場所保全攝影機的熱像儀不需要非常高的精確度;」Damianos表示,但如果要能精準偵測到發燒的人,」你需要將精確度控制在±0.5°C,理想值是0.1°C,才能避免「漏網之魚」。

Yole並認為目前紅外線成像方案缺乏AI技術輔助是一大缺憾;對此Mounier表示:「保全監控攝影機應用對AI會有強勁需求,還有未來的交通應用。」他指出,最近Intel有一項研究,要檢驗AI是否能只以熱影像來辨識人臉,「我們還在運用AI的起步階段,因為我們沒有足夠的影像資料;」除此之外,熱像儀的解析度太低,不足以支援臉部辨識。

「今日大多數的熱成像應用需求是QVGA解析度,我們能辨識受測者的體溫,但無法以臉部辨識來追蹤他們;」Damianos指出,要進行臉部辨識就需要佈署AI:「雖然業者聲稱他們有AI,但我們認為那只是行銷手段,純粹的熱影像AI還不存在。」

個人化的溫度計

現在許多學校與企業都將日常體溫量測作為門禁關卡,使得以熱電堆(thermopile)為基礎的溫度計以及相關的測溫槍市場需求暴增。Yole指出,熱偵測器市場在2020年將成長20%,達到3.5億美元規模;而他們先前對該市場規模的預測值為3.2億美元,成長率10~15%。

「額外的成長動力來自溫度計應用的熱偵測器出貨,」Damianos表示,包含熱電堆與熱釋電(pyroelectric)技術的熱偵測器市場通常是呈現穩定發展。

 

新冠病毒肆虐全球,能早期偵測症狀並及時採取行動的各種方案都是有用的,例如讓智慧型手機也能像溫度計一樣量測個人體溫,甚至是讓智慧型手機也內建熱像儀。Yole分析師們與「供應智慧型手機大廠」的攝影機模組製造商討論過以上的假設,而其實將熱像儀放進智慧型手機並非全新想法。

「我們在很多年前就聽過這種想法,而據我們所知,例如華為(Huawei)曾經與製造微型熱輻射計的廠商接洽過,看是否有可能將熱像儀整合到智慧型手機裡;」Mounier表示,不過在2017年,Apple的手機開始支援3D感測功能,讓眾家智慧型手機製造商轉向「專注開發3D感測器,忘了關於在智慧型手機裡放熱像儀的事情。」

此外,當時也沒有在智慧型手機內建熱像儀的實際應用案例,首先是因為「很難讓不習慣看到熱影像的人們了解他們所看到的是什麼,」這可能會引起不必要的恐慌或猜測;其次是熱像儀模組的尺寸太大,價格也十分高昂。

那為何這個想法又重新浮上檯面?Damianos表示,這是因為人們會擔憂並懷疑是否感染新冠病毒,會經常想測量自己的體溫,「而手邊最容易取得的裝置就是智慧型手機或智慧手錶。」

Yole指出,技術已經存在而且時機正好,有一些熱偵測器或是熱像儀(如FLIR的Lepton元件)已經小到可以放進智慧型手機;再加上部分智慧型手機,像是與FLIR共同開發的Caterpillar S60,就已經整合了熱像儀,鎖定更專業的應用案例。

目前所需的就是改善其精確度──最好是優於0.5°C──而且以可靠的電子元件與處理技術,以避免誤警報,同時將成本維持在幾美元的範圍內;得益於8吋與12吋晶圓的大量生產能力,其成本必然會下降。

中國廠商將成為贏家?

就像所有的危機一樣,新冠病毒疫情可能會產生市場贏家與輸家。Yole表示,製造熱像儀的業者以及測溫熱影機光學元件的業者,將會因為市場需求量激增而看到出貨量的爆炸性成長;而因為中國已經恢復正常運作,相關製造或供應鏈具備因應市場大量成長的足夠能力。

Mounier表示,中國當地的微型熱輻射計技術有很大的進步,已有自己開發並製造的產品問世;「這是幾年前就開始的,目前的疫情危機可能加速其進展;」他指出,中國業者積極培養自有技術能力,不再依賴像是FLIR或Lynered等海外業者,因為紅外線技術與安全相關。

 

 

展望未來一到兩年,Mounier認為像是海康威視(HIKVision)、奕瑞光電子科技(Iray Technologies)等中國業者若在全球紅外線攝影機市場取得更大的版圖,並不會令人感到意外。

編譯:Judith Cheng

(參考原文 :Covid-19 Raises Demand for Thermal Imagers and Detectors,By Anne-Françoise Pelé)

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