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红外热像仪行业分析报告
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2017年9月
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一、红外热像仪是红外辐射应用的高端产品
1.1红外辐射的广泛存在和特性为其应用奠定物理基础
红外辐射（Infrared，简称IR）由英国科学家赫歇尔在1800年通过分析太阳光谱发现，又称红外光，是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，波长在0.75至1,000微米之间。
按照波长的长短，红外辐射分为三部分，即：
近红外辐射，波长范围约在0.75-3.0微米之间；
中红外辐射，波长范围在3.0-40微米之间；
远红外辐射，波长范围在40-l000微米之间。
图1：
电磁波谱按波长可分为无线电波、毫米波、红外、可见、紫外、X射线、γ射线等
红外辐射在自然界非常广泛，客观上为多个行业的应用提供了可能。
红外辐射在太阳辐射和地表热辐射占据重要地位：
太阳总辐射能量按频谱分布约有一半是红外辐射，地球表面几乎所有热辐射都是由不同频率的红外辐射组成。
哪里有热，哪里就有红外辐射。
图2：
红外光是太阳光总辐射的重要组成部分
图3：
地表热辐射主要集中于不同频率的红外辐射
红外辐射不同波段的红外辐射拥有不同的特性，因此也有不同的应用。
红外辐射的主要应用为测温、测距，此外还有通信、控制、医疗等领域。
表1：
红外辐射具有热辐射和大气穿透两种主要特性
图4：
3-5微米（中波）和8-14微米（长波）是红外辐射的两个“大气窗口”
图5：
红外技术按波段特性产生细分行业
1.2热像仪是红外辐射的高端应用
红外热成像是一种可将红外图像转换为热辐射图像的技术，该技术可从图像中读取温度值。
红外热像仪（InfraredThermalImager）是一种用来探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的高科技产品。
它涉及光学、机械、微电子、物理学、计算机、图像处理等多个学科的综合与交叉，产品组成主要包括红外光学系统、焦平面探测器、后续电路和嵌入式图像处理软件等。
图6：
红外探测从简单到复杂依次包括单点、探测器阵列和热成像技术等
红外热像仪基本原理是：
某个物体发出的红外辐射通过光学镜头聚焦在红外探测器上，探测器将红外辐射转换成电信号，硬件电路再对电信号进行处理，将探测器发来的数据转译成可在取景器或标准视频监视器或LCD显示屏上查看图像。
图7：
红外热像仪是将目标物体的红外辐射转换成视频图像的产品
热像仪非常灵敏，能探测到小于0.1℃的温差。
例如，FLIR红外热像仪可识别细微至0.02°C的温度变化，拥有先进的探测技术和先进的数学算法，精确测量-80°C至+3000°的对象的温度。
图8：
红外成像效果显著
图9：
红外成像效果显著
表2：
红外热像仪组成对应功能
图10：
红外热像的几个关键参数
表3：
热像仪主要参数包括角度、距离、频率和温度等变量
红外探测器主要分为制冷型光子探测器和非制冷型热探测器两种。
制冷型光子探测器探测率高，但需制冷到液氦温度工作，价格昂贵，仅用于重要军事场合。
非制冷型热探测器在成本、尺寸、功耗与可靠性等方面具有优势，可广泛应用于单兵武器及对价格敏感的非制冷红外成像应用等方面。
图11：
红外焦平面成像探测器形成了多个种类
表4：
制冷型和非制冷型红外热像仪性能和价格互补
1.3探测器是红外热像仪的核心
红外探测器技术是红外技术的核心，红外探测器的发展也引领着红外技术的发展。
随着研究的进展，先后出现了两代红外探测器，第一代以机械扫描方式实现目标成像；第二代凝视型焦平面探测器的单元数量比一代高三个数量级，进入二十一世纪，红外焦平面技术又发展到了第三代，它与第二代相比，更注重多色探测、高性能和低成本的特质。
第三代红外探测器中，单色探测器包括：
大面阵InSb中波红外探测器、InGaAs近红外探测器和非制冷红外探测器。
双色或多色红外探测器包括：
碲镉汞、量子阱和II类超晶格探测器红外探测技术，这三种红外探测器技术的红外吸收机制不同，各具优缺点，也应用于不同的领域，被公认为是第三代红外探测器技术。
图12：
碲镉汞红外探测器是红外探测发展史上的里程碑
表5：
器件和结构变化带来三代红外探测器性能指标提升
表6：
当前第三代红外焦平面探测器的主要种类
二、需求：
军民应用广，国内空间大，价格高限制了应用
红外热像仪行业的发展始于美国，最开始应用于军事领域，随着非制冷红外技术的发展，红外热像仪行业在民用领域也得到了广泛的应用。
在我国，目前在电力、化工行业，红外热像仪应用较为广泛，但这些应用目前仅于某些经济发达地区。
随着经济、社会的快速发展，我国红外热像仪行业具有巨大的发展空间。
2.1军用需求：
应用最早，地位重要
2.1.1红外成像将广泛应用于各军种
红外成像技术起源于军事技术，随着红外成像技术的发展与成熟，其在军事领域的应用也越来越广泛。
红外热成像技术利用了红外辐射“大气窗口”和其不易被烟雾吸收的特点，将其应用到观测、引导以及夜视监控等领域，具体领域包括武器瞄准器、精确制导、夜间行驶和飞机起飞与着陆等，对应下游应用产品有红外望远镜、瞄准机枪和巡航导弹头红外制导导弹等。
在发达国家，红外热像仪已配置在陆军、空军、海军等各个军种中。
图13：
红外成像在军用中贯穿侦查、瞄准、打击多个环节
图14：
红外成像在军事领域得到广泛应用
表7：
红外热成像技术已在陆海空武器装备中得到广泛应用（参考价格：
万元）
2.1.2红外导引头是精确制导武器的核心
导弹制导系统通常使用电视、毫米波、半主动激光、雷达、红外成像等制导技术，每种技术都有一定的针对性和适用范围。
其中，红外成像制导技术具有精度高、隐蔽性好、抗干扰能力强、全天候作战，在精确制导武器中备受青睐。
随着双模、多模导引头技术的日益发展，红外成像制导得到更广泛地应用。
红外成像制导技术是由美国人从60年代初开始研创。
有资料统计，在过去的20多年里，世界范围内多次的局部战争和有限军事冲突中，被导弹击中的飞机中有90%是被红外制导导弹击落的,有85%的地面和海上目标是被有红外制导能力的武器系统击中的。
图15：
红外导引头结构示意图
图16：
红外导引头工作原理
图17：
红外导引头分类
表8：
红外探测器推动红外导引头经历了四代发展
非制冷红外成像导引头军用空间广阔。
传统的红外成像制导系统大多采用制冷型红外焦平面探测器，而非制冷焦平面探测器受制于较低灵敏度和较长热响应时间，主要应用于观瞄及民用领域。
随着非制冷探测器制造技术的快速发展，中大规模、高灵敏度、小像素的非制冷焦平面器件实现工程化应用，并且成本大幅下降；非制冷红外成像导引头具有效费比高、结构紧凑（体积小、重量轻）、易使用和易维护等优点，已成为红外成像导引头的重要成员之一。
经过多年的发展，非制冷红外成像导引头已广泛用于反坦克导弹、精确攻击导弹、小直径炸弹、反舰导弹等。
2014年，中国北方工业公司（NORINCO）在欧洲萨托利展会上，发布了新型“红箭-12”肩扛式反坦克导弹系统。
该导弹采用非制冷长波红外焦平面成像和可见光两种版本的制导模式，使其具备全天候作战能力。
表9：
非制冷红外成像制导反坦克导弹
2.1.3全球军用市场有望每年超百亿美元
国际军用红外热像仪产品市场呈现稳定增长的态势。
自2004年以来，仅英国BAE系统公司已经获得了价值超过10亿美元的热瞄准系统生产合同，向陆军交付了超过10万套武器热瞄准系统。
美军在海湾战争期间，平均每名士兵装备了1.7套红外成像装置（TWS）。
全球军队数量约为2000万人，如果10％的军队按每个士兵配备1具红外热像仪，每具红外热像仪按售价约为1万美元计算，全球军用红外热像仪市场需求总量可达200亿美元。
事实上，根据美国MaxtechInternational红外热像仪市场调查报告，2014年全球红外军用市场规模达到78.01亿美元，2019年的市场规模预计可达92.51亿美元。
随着近年来反恐形势的复杂化和范围的扩大，应对非对称威胁的军事需求的增加，红外热像仪在昼夜探测目标时优势明显，已经成为了反恐战场的主要侦察、监控和警戒设备。
各国在海岸线、港口和重要设施等易受恐怖攻击的区域加装红外热像仪，实现现场昼夜监控和安全防护。
图18：
未来几年军用红外市场复合年增长率为3.4%（百万美元）
我军红外热像仪潜在市场规模约百亿元。
由于红外技术能比较全面地满足军事应用上的各种需求，因而红外技术也是当今国内竞相发展的重点技术之一。
目前我国军队中红外热像仪应用的相对较少，如果按照我国政府发布的《2006年中国的国防》白皮书，我国军队的人员数量为230万人，如果未来我军10%的部队装备红外热像仪，则我国军用红外热像仪市场容量就可达到23万套，以每套
5万元（截至2010年，大部份军用红外热像仪实际售价超过10万元）来计算，其市场需求量可达115亿元。
2.2民用需求：
应用更广，增速更快
2.2.1应用更加广泛
从世界范围看，红外热像仪在民用领域应用更加广泛。
表10：
红外热像仪的民用范围非常广泛
图19：
红外热像仪的夜视和测温功能可以应用于多个民用领域
2.2.2世界市场复合增速达10%
民用市场增速远高于军用领域。
红外热像仪在工业控制、电力检测、汽车夜视、石化安全控制以及医学诊断等领域发挥着越来越重要的作用。
如2008年全球民用红外热像仪共销售200,000台，市场销售额达28.22亿美元（平均单价1.4万美元）。
随着红外热像仪在这些领域逐渐成为标准配置，民用红外热像仪市场无论从需求数量还是销售金额方面，都将保持快速增长的趋势。
根据美国
MaxtechInternational的红外热像仪市场调查报告，2014年民用红外热像仪的市场规模达到31.07亿美元，预计在2020年，其市场规模可达56.01亿美元，民用红外热像仪的销售金额复合增长率为10.00%。
图20：
未来几年民用红外市场复合年增长率为10%（百万美元）
目前红外热像仪在中国的应用还处在发展的初期，较成熟的应用主要在电力行业的预防检测，而在国防军事、消防、工程建设、安防、森林防火、汽车夜视、制程控制等军用和民用领域的应用进入快速发展阶段，国内市场发展潜力巨大。
消防领域：
消防领域是世界上发达国家红外热像仪最大的民用市场，由于红外成像的透烟雾及测特性，因此，红外热像仪可应用于消防的火场救生和检测设备。
据统计，目前全球有大约500万消防人员，如果每辆消防车辆配备一台热像仪，市场总量将达到200,000台。
我国消防车中还鲜有配备红外热像仪，随着我国经济社会的发展，消防车配备红外热像仪将成为一个趋势。
按照我国消防装备的发展现状来估计，如果每台消防车配备一台红外热像仪，我国消防行业的红外热像仪市场将达到3万台左右，每台按4万元计算，市场需求总量达到12亿元。
电力行业领域：
虽然该行业是目前我国民用红外热像仪应用最多的行业，但仅限于广东、浙江、江苏、山东等沿海经济发达地区，而且目前这些发达地区的拥有量也仅为需求量的20％。
作为最成熟、最有效的电力在线检测手段，红外热像仪可以大大提高供电设备运行的可靠性，大大降低了设备的检修时间，因此，随着我国经济的发展，其它内陆省份的电力行业也将使用红外热像仪，这为红外热像仪行业的发展提供巨大的发展空间。
据估算，我国电力行业红外热像仪的总需求量约为2.5万台，以平均每台售价8万元计算，市场需求总额约为20亿元。
建筑行业领域：
自2006年中国工程建设标准化协会批准实施《红外热像法检测建筑外墙饰面层脱粘结缺陷技术规程》以来，到目前为止，我国建筑企业约为10万家，如果每家配备1台红外热像仪，则市场需求总量可达10万台，以平均每台售价2万元计算，市场需求额可达20亿元。
企业制程控制领域：
据统计，我国制造业约有100多万家企业，这些制造业如果利用红外热像仪做制程控制，则能大大提高企业的产品品质，如制造业中10％的大型企业配备红外热像仪，按每家企业配备一台红外热像仪来计算，则市场需求总量达到10万台，如果以每台红外热像仪售价10万元计算，市场需求额可达132亿元。
表11：
我国红外热像仪市场规模达数百亿元
2.3制约应用主要因素是技术成熟度与价格
世界各国对红外热像仪产品均有较大的市场需求，但由于用户的价格承受能力和各国经济发展状况的差异，相对来讲，在发达国家，红外热像仪的应用较为普遍，而在发展中国家，红外热像仪的应用市场还有待进一步开拓。
亚洲、拉美、非洲等第三世界国家和地区的军品市场尚有较大的增长空间。
图21：
军用和民用红外市场整体变化趋势（百万美元）
目前国内红外热像市场实际年需求与潜在需求存在较大的差异，造成这种差异的主要原因包括：
红外热像仪中的核心部件--探测器的成品率不高，从而造成探测器乃至红外热像仪的成本和售价居高不下，影响了红外热像仪市场潜在需求的开发；目前红外热像仪应用最多的行业是军事、电力、消防等行业，红外热像仪在更多领域应用的推广需要一个过程。
表12：
三大因素阻碍了红外热像仪技术的发展
三、供给：
国产化降低成本，技术是主要竞争力
3.1国外技术和市场大幅领先
3.1.1军用领域：
实施技术封锁
军用红外热像仪产品关乎现代战争胜败，其产品和技术高度保密，产品市场以国家为主体垄断竞争。
在军用领域，由于红外热像仪产品是关乎现代战争胜败的关键装备之一，具有高度的军事敏感性，军用产品往往以国家为单位实施产品与技术垄断，尤其是各技术领先国对军用产品和技术高度保密。
大多数军品生产企业的产品主要提供给本国军方，对外出口并不由市场决定，而是由国家的政治、军事政策决定。
在国际市场上，不同国家的红外热像仪企业之间在军用领域一般不会产生直接的市场竞争。
美国主导了全球军用红外热像仪市场，市场市场份额约为50%，世界前10大供应商占据7席。
以美军为代表的西方发达国家军队装备红外热像仪的普及率远高于世界其他地区，因此行业的竞争主体集中在美、英、法、德、日和以色列等国。
其中，美国凭借其强大的科研优势保持领先，在国际军品市场占据绝对主导地位，英国、法国、日本、德国、以色列等国的相关企业在各自特定领域保持相对优势，与美国展开部分竞争。
据权威机构MaxtechInternational统计，2014年全球军用红外热像仪市场的前10大供应商中，美国厂商共占7席。
其中排名前3位的美国LockheedMartin公司、Raytheon公司、L-3公司占据了全球军用红外热像仪市场45%以上的份额，排名四到十名分别是：
法国的Thales公司、法国的Sagem公司、美国的NorthropGrumman公司、美国的FLIRSystems公司、美国UTCAerospace公司，英国的BAESystems公司，以色列的ELbit公司。
表13：
世界军用红外热像仪消费区域前三分别为北美、欧洲和亚洲
3.1.2民用领域：
市占率一超多强
国际民用市场上，目前北美市场占据了全球60%以上的红外热像产品份额，欧洲和亚洲市场则正处于快速发展阶段。
民用领域竞争实力最强的业内公司为美国的FLIR公司，该公司于20世纪80年代推出第一台民用红外热像仪，目前已成为世界上规模最大、品种最齐全的红外热像仪产品供应商。
根据MaxtechInternational统计，2014年该公司占据了全球民用红外热像仪市场40%的市场份额，其中测温类红外热像仪领域的市场占有率高达61%。
另外，美国DRS公司、英国BAESystems公司、美国L-3公司、美国FLUKE公司等也都是民用红外热像仪领域较强的竞争者。
另外根据相关测算，2014年久之洋红外热像仪产品的市场占有率约为2%。
表14：
2014年末全球主要红外热像仪产品厂商市场占有率呈现一超多强格局
3.2国内格局：
国营技术强、民营产品多，探测器是弱项
由于红外成像技术广泛的军事用途，西方发达国家对我国实行严格的技术封锁与产品禁运政策。
美国政府禁止向我国销售红外探测器产品；法国采用严格审批制度，将较差的产品限量销售至我国。
我国从事红外成像产品开发的主要有研究所和企业，其中，我国从事红外热成像技术研发的民营企业有十余家，但大部分企业研发实力弱，品牌影响力小，许多企业实际上是国外产品的代理商或系统集成商。
其中，研发实力较强、能够独立开发红外热成像系统后续电路和图像处理软件的民用生产企业主要有武汉高德红外股份有限公司、浙江大立科技股份有限公司、广州飒特红外股份有限公司等。
与国外红外成像厂家相比，现阶段，我国相关厂家大多主要从事商用产品研发，国际市场占有率较低。
究其原因，主要是因为国内厂家在红外成像器组件等核心器件的量产能力上发展还不够成熟。
红外成像器组件的研制与开发涉及新材料、光学、集成电路、微机电系统（MEMS）工艺、计算机和物理学等多个学科，研制难度很高。
因此，长期以来，我国红外产业（尤其是民用）核心器件受制于人，企业利润也大部分被外国企业获得。
国内红外热像仪产业呈现“国营技术强、民营产品多”的格局，突破探测器核心部件是实现进口替代的产业目标的关键。
目前国内从事红外技术产品研制、生产和经营的单位约有400余家，初具规模的约有30余家。
民用红红外热像仪的供应商有十来家，但大部分企业研发实力弱，品牌影响力小，许多企业实际上是国外产品的代理商或者是系统集成商。
国内从事红外材料、器件和系统的主要研制单位有：
中电11所、兵器211所、中科院上海技术物理所、205所、航空612所、613所、船舶717所等。
大立科技、武汉高德、久之洋、广州飒特等已成为国内红外民品产业的主力军。
由于各种原因，国营单位在民用市场的份额约为5%，大立科技、武汉高德和广州飒特三家的市场占有率大约在60%以上。
中国红外热像仪产业用10年的时间从国外行业领先的FLIR、FLUKE等厂商抢回了超过50%的市场份额，初步实现了进口替代的产业目标。
总之，目前国产红外热像仪的产品性能已经基本接近进口产品，但由于品牌影响力等原因，价格只是进口产品的一半。
红外热像仪的核心部件主要靠进口，核心技术受制于人。
国内企业的竞争力主要体现在总体技术、光学系统、后续电路、图像处理软件等方面。
表15：
红外热像仪国内外竞争格局在发生变化
3.3技术是企业核心竞争优势
3.1.1国外龙头公司均具有深厚的技术积累
红外热像仪是典型的高科技产品，在国际市场上，形成了美国占据领先地位，英国、法国、日本、德国、以色列等发达国家追赶的竞争格局。
从国外成熟主要知名红外产品公司来看，雄厚的技术积累是企业的主要竞争优势。
在诸多欧美公司中，美国FLIR公司、BAE（北美）公司、DRS技术公司、Raytheon公司、法国ULIS公司分别是国外军用和民用红外成像领域的佼佼者。
这些企业都在军用芯片等高科技领域具有雄厚的技术积累。
表16：
全球红外成像市场主要公司竞争优势
3.3.3技术创新仍在继续降低成本
过去几年中，技术创新是导致价格显著下降的关键因素，关键的厂商都在热成像核心技术方面进行创新，包括FLIR、ULIS（与SofradirEC合作）、BAE、Heimann/Bosch和SeekThermal（基于Raytheon传感器）。
未来发展的趋势包括：
减小传感器芯片尺寸来降低芯片成本和光学成本。
因此，缩小像素间距的“竞赛”正在各厂商之间上演。
BAE公司率先推出了12微米像素架构。
所有的关键厂商都在研发12微米像素技术，并且6微米也纳入了产品路线图。
成像和光学器件都转向晶圆级制造，最大限度地发挥大批量生产优势，提高规模化效益。
FLIR、Raytheon和Bosch使用晶圆级封装（WLP），FLIR还使用晶圆级光学镜头（WLO）。
市场需要低成本传感器。
低成本的技术，如铁电、热二极管或热电偶，在市场上越来越多地获得应用。
例如，2012年Irisys/Fluke的热释电技术，2014年Bosch/Heimann的热二极管技术。
FLIR和ULIS用低分辨率的微测辐射热计（Microbolometer），相比竞争对手，灵敏度更高。
核心电子器件集成：
现在核心电子器件还是集成在PCB板上。
而FLIR的红外传感器件Lepton采用ASIC芯片，显著减小了尺寸。
随着出货量的增加，其它厂商也会采用这种方式和3D封装技术。
图22：
非制冷红外成像技术创新降低成本
3.3.2近两年国内龙头研发投入大幅提升
在国内市场上，只有少数企业研发实力强，具有自主知识产权，能够独立开发红外热像仪后续电路、红外数据分析处理软件等，产业集中化渐趋明显。
我们选取高德红外、大立科技、久之洋、康拓红外等几家红外上市公司进行比较，试图从财务分析的角度分析红外产品企业的主要竞争优势，这四家企业都是以红外产品为主营业务，且高德红外、大立科技、久之洋都是以红外热像仪为主要产品
的企业。
图23：
主要红外公司上市时间
比较四家公司2011-2016年的毛利率水平，可以看出各公司毛利率水平平稳，且维持在50%左右的高水平，说明了红外产品是高科技产品，具有很高的附加价值。
然而从销售净利率来看，高德红外和大立科技两家龙头企业的销售净利率近年在10%-15%，显著低于其毛利率水平。
销售净利率低于毛利率，主要是管理费用占了15-30%，其中研发投入是大头。
我们认为，持续的研发投入是实现产品差异化，提升未来竞争力的基础。
图24：
红外上市公司历年毛利率（%）
图25：
红外上市公司历年销售净利率（%）
图26：
红外上市公司历年销售费用、管理费用和财务费用比较
国内龙头企业研发投入取得显著成绩，未来可能对国内红外市场产生较大影响。
比如，2016年，高德红外对非制冷探测器的生产工艺、技术路径进行了近一步优化，现批产探测器性能稳定，成本逐步降低；大立科技则完成“核高基重大专项”的主要研发工作，目前已处于项目验收阶段。
图27：
红外龙头公司近两年研发投入大幅提升
3.4看好国内非制冷热像仪发展
3.4.1看国外，高性价比已带来高增速
非制冷红外成像设备性价比远高于制冷型。
非制冷红外成像技术自20世纪80年代至20世纪90年代开始开发，21世纪初逐步走向实用化。
在性能接近的情况下，非制冷红外成像设备的价格仅为制冷型红外成像设备的1/10乃至1%，功耗也由数十瓦降至数瓦乃至1W以下，使手持红外成像终端的研发成为可能。
由于价格是制约红外产品的关键因素，非制冷红外成像设备在性价比方面具有明显优势，有可能形成扩大行业应用的突破点。
表17：
非制冷型与制冷型相比性能接近但成本更低
世界市场发展经验表明，非制冷红外热像仪在民用上发展增速超过军用，且高分辨率的大中面阵探测器逐步占据了较大的市场销售份额，是行业应用发展的方向。
根据YoleDevelopment公司预计，2016年全球非制冷红外热像仪市场规模约34亿美元，其中民用领域市场规模发展迅速（军用和民用分别约35%和65%，即12亿和22亿美元）。
非制冷焦平面探测器市场也超过5亿美元。
2016年非制冷焦平面探测器市场估计超过5.7亿美金，2011-2016年的年复合增长率超过14%。
图28：
非制冷红外热像仪市场规模（百万美元）
图29：
非制冷红外探测器市场规模（百万美元）
据麦姆斯咨询数据，非制冷热热像仪的出货量将实现超过20%的复合年增长率，到2020年将达到150万台。
三大应用市场将驱动出货量增长：
1）热成像（Thermography）：
该市场由超低端相机驱动，其价格非常诱人，在1000美元以下，因此可以扩大热成像技术的应用领域。
2014~2015年期间，领导厂商FLIR推出了多款价格低于1000美元产品。
此外，新的厂商也在进入该市场，并研发新的低成本传感器。
2）汽车
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