隨著安防監(jiān)控逐漸成為社會(huì)需求關(guān)注的熱點(diǎn),安防技術(shù)的發(fā)展越來越受到社會(huì)各方面的重視,國內(nèi)安防市場規(guī)模也在新世紀(jì)以后逐漸壯大,用戶對安防產(chǎn)品的功能要求也發(fā)生了變化。以前僅可見光監(jiān)控不能再滿足人們的監(jiān)控要求,夜間無光監(jiān)控是現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)中必不可少的重要部分。在過去的視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程中,很少應(yīng)用到紅外燈,而現(xiàn)在人們對電視監(jiān)控系統(tǒng)工程的要求愈來愈規(guī)范、愈來愈高,對重要的場所就自然要求做到24小時(shí)連續(xù)監(jiān)控了,紅外線在夜間監(jiān)視所扮演的角色更加突出,不僅在金庫、油庫、軍械庫、圖書文獻(xiàn)庫、文物部門、監(jiān)獄等重要部門采用,而且也在一般監(jiān)控系統(tǒng)中也被采用,甚至居民區(qū)電視監(jiān)控工程也應(yīng)用了紅外線攝像機(jī)。本文主要闡述了紅外技術(shù)在視頻監(jiān)控中的發(fā)展和應(yīng)用情況,供讀者參考。
紅外攝像機(jī)技術(shù)分析
實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)夜視技術(shù)的方法,可以采用常規(guī)的可見光照明,但此法不僅不能隱蔽,反而更加暴露監(jiān)控目標(biāo),隱蔽的夜視監(jiān)控,目前都是采用紅外攝像技術(shù)。紅外攝像技術(shù)分為被動(dòng)紅外攝像技術(shù)和主動(dòng)紅外攝像技術(shù)兩種。
1.被動(dòng)紅外攝像技術(shù)是利用任何物體在絕對零度~273℃以上都有紅外光發(fā)射的原理。由于人的身體和發(fā)熱物體發(fā)出的紅外光較強(qiáng),其它非發(fā)熱物體發(fā)出的紅光很微弱,因此,利用特殊的紅外攝像機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)夜間監(jiān)控。但是被動(dòng)紅外攝像技術(shù)設(shè)備造價(jià)高,得到的紅外圖像是目標(biāo)表面溫度分布的圖像,和人眼所能看到的可見光圖像是不同的,不能清楚識別目標(biāo)的細(xì)部特征,不能滿足作為“證據(jù)”的要求,多用在軍事方面,在民用夜視系統(tǒng)中基本上不被采用。
2.主動(dòng)紅外攝像技術(shù)是利用特制的“紅外發(fā)光二極管(IR?LED)”人為產(chǎn)生紅外輻射,產(chǎn)生人眼看不見而普通攝像機(jī)能捕捉到的紅外光,輻射“照明”景物和環(huán)境。利用攝像機(jī)的CCD圖像傳感器可以感受紅外光的光譜特性(即可以感受可見光,也可以感受紅外光),使用普通低照度CCD黑白攝像機(jī)或使用“白天彩色夜間自動(dòng)變黑白的攝像機(jī)”或“紅外低照度彩色攝像機(jī)”去感受周圍環(huán)境反射回來的紅外光,從而獲取比較清晰的黑白圖像畫面,實(shí)現(xiàn)夜視監(jiān)控。因此,現(xiàn)在的紅外攝像技術(shù)多數(shù)采用主動(dòng)紅外攝像技術(shù),通過紅外燈來配合攝像機(jī)使用,所以紅外攝像機(jī)是將攝像機(jī)、防護(hù)罩、紅外燈、供電散熱單元等綜合成為一體的攝像設(shè)備。
紅外攝像機(jī)的三種形式
紅外技術(shù)在1800年被英國天文學(xué)家Herschel發(fā)現(xiàn)之后,就被越來越多的科學(xué)家利用在各種場合的研究中,其中主動(dòng)紅外攝像技術(shù)在安防監(jiān)控中的應(yīng)用經(jīng)過近二十多年的快速發(fā)展,技術(shù)上都較為成熟,歸納起來有三種方式。
第一,鹵素?zé)簦蝴u素?zé)舻陌l(fā)光功率非常強(qiáng)大,當(dāng)然耗電量以及發(fā)熱也會(huì)相對比較大,成本比較高,它的致命缺點(diǎn)是體積大、散熱不充分,壽命非常短,一般都在一千小時(shí)以內(nèi),而且紅暴現(xiàn)象特別嚴(yán)重,故不適合用于民用夜視監(jiān)控方面。
第二,LED紅外燈:由一定數(shù)目的紅外發(fā)光二極管矩陣組成發(fā)光體。紅外發(fā)射二極管由紅外輻射效率高的材料(常用砷化鎵GaAs)制成PN結(jié),外加正向偏置電壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光,光譜功率分布為中心波長830~950nm,半峰帶寬約40nm左右,它是窄帶分布,為CCD攝像機(jī)可感受的范圍。
其特點(diǎn)是體積小,生產(chǎn)工藝簡單,品質(zhì)容易保證、發(fā)熱量低、發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)合理,可以完全無紅暴,(采用940~950nm波長紅外管)或僅有微弱紅暴(紅暴為有可見紅光),使用壽命可達(dá)6000小時(shí)以上,是做紅外燈理想的器件,目前廣泛用于夜視監(jiān)控。
第三,LEDArray芯片:在二十世紀(jì)九十年代末期開始出現(xiàn)發(fā)光效率達(dá)到25%且高度集成的LEDArray技術(shù),采用貼裝工藝和光學(xué)處理,其一個(gè)LEDArray芯片的光學(xué)輸出達(dá)到了800mw-1000mw為普通LED的換代產(chǎn)品,此項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于:
[NextPage]1、集成體具有更高標(biāo)準(zhǔn)的軍工等級且更可靠。
2、集成體使用金屬制成,散熱好,操作時(shí)易保持低溫,不似傳統(tǒng)LED的設(shè)計(jì),僅靠兩根細(xì)金屬腳散熱;
3、集成體使用特殊的材料,使得壽命增長許多倍;
4、發(fā)光體是單光源,使得照明光束均勻照射在目標(biāo)的物上,發(fā)光角度可大可小,無手電筒效應(yīng);
5、高度集成的一體化設(shè)計(jì)。
LEDArray技術(shù)出現(xiàn)和普及應(yīng)用,既滿足了安防視頻監(jiān)控的“證據(jù)力”要求,同時(shí)有效的解決發(fā)光角度小、散熱不好和體積大的問題,成為高質(zhì)量夜間監(jiān)控的理想選擇。
紅外攝像機(jī)的發(fā)展障礙
“彩色不失真”與“夜視”同時(shí)存在是一大難題,它是由于日夜交替所帶來的光線轉(zhuǎn)換,而平光鏡與濾光鏡不能隨需要自動(dòng)轉(zhuǎn)換所帶來的困擾。在白晝光線下,攝像機(jī)使用平光鏡就能攝錄到清晰的圖像畫面,能夠達(dá)到視頻監(jiān)控的目的,但是卻不能24小時(shí)不間斷的持續(xù)工作,因?yàn)樵诤诎倒饩€下,通過平光鏡片是無法監(jiān)控到黑暗環(huán)境下的任何物體的,而每當(dāng)夜幕來臨時(shí),更換攝像機(jī)的濾光片顯然不現(xiàn)實(shí),通寶萊公司利用IRCut自動(dòng)轉(zhuǎn)換鏡片技術(shù)就很好的解決了這一問題,加以LEDArray紅外夜視技術(shù)的運(yùn)用,使對夜間監(jiān)控畫面不失真,清晰度高,能夠滿足全天候不間斷視頻監(jiān)控的需要。
由于可見光與紅外光波長不同,故聚焦點(diǎn)不同,形成了日夜畫面無法同時(shí)清晰,選用近年來發(fā)展出鍍膜技術(shù)的紅外鏡頭亦解決了聚焦問題。由于LED紅外燈散熱和小角度的問題,導(dǎo)致了紅外燈光衰減嚴(yán)重、發(fā)光效率低和畫面明暗不均的現(xiàn)象發(fā)生,而選用LEDArray發(fā)光芯片制成的紅外光源,由于其高亮度、小體積,發(fā)光角度可變、散熱好、集成度高和長壽命的特點(diǎn),迎合視頻監(jiān)控對產(chǎn)品小體積和長不同視距的夜視要求。
目前的紅外夜視市場相當(dāng)混亂,主要在于業(yè)界缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。例如,紅外燈的照射距離便常常是各家企業(yè)宣傳的重頭戲,彼此間又不太一樣,而究竟照射的距離是在哪個(gè)條件下測得的,當(dāng)時(shí)的環(huán)境照度如何,呈現(xiàn)出來的畫面品質(zhì)又如何,卻無從得知。這正是目前紅外攝像機(jī)面臨的最嚴(yán)峻的考量,解決掉這個(gè)難題成為企業(yè)之間共同關(guān)注的焦點(diǎn),因此國內(nèi)企業(yè)要繼續(xù)在紅外市場上領(lǐng)先,我們就要和相關(guān)政府部門一起共同把行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)給制定好,這樣才能繼續(xù)在市場上走遠(yuǎn)。
紅外夜視市場的發(fā)展
[NextPage]隨著監(jiān)控產(chǎn)業(yè)的不斷壯大,對紅外的需求也會(huì)水漲船高。
各廠家更應(yīng)該在產(chǎn)品的功能上做到差異性,以滿足客戶自身實(shí)際需求。遠(yuǎn)距離夜視技術(shù)是今后夜視監(jiān)控市場的一個(gè)趨勢,誰把握了這個(gè)趨勢,誰就掌握了市場的制高點(diǎn)。
視頻監(jiān)控向室外發(fā)展,室外監(jiān)控向夜視發(fā)展,夜視的發(fā)展方向基于紅外,這個(gè)趨勢已成為攝像機(jī)行業(yè)的發(fā)展趨勢。隨著光電、微電子、微計(jì)算機(jī)及數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展,安全防范產(chǎn)業(yè)已由傳統(tǒng)的簡單模擬式走向高度集成的小型化、數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。2007年全球視頻監(jiān)控設(shè)備市場約50億美元,預(yù)計(jì)2010年將上升到86億美元,年復(fù)合增長率為11%。
主動(dòng)紅外技術(shù)由早期的有效率僅為5%,發(fā)展到現(xiàn)在有效率25-30%的LEDArray技術(shù),滿足了近距到中遠(yuǎn)距離的紅外夜視技術(shù)突破,而采用新的激光夜視技術(shù)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的夜視監(jiān)控的途徑之一,因?yàn)榧す饩哂辛炼雀?、相干性好、單色性好、方向性好、壽命很長和CCD對其波長的感應(yīng)程度大于LED的特性決定了激光可以照射更遠(yuǎn)的距離,而且光強(qiáng)度也比常規(guī)光源要強(qiáng)的多。此外,與另一種夜視技術(shù)--微光技術(shù)進(jìn)行融合,也是未來的發(fā)展方向之一,在微光與紅外技術(shù)各自不斷進(jìn)步的時(shí)期,考慮到二者的互補(bǔ)性,在不增加現(xiàn)有技術(shù)難度的基礎(chǔ)上,如何將微光圖像與紅外圖像融合以獲取更好的觀察效果,該兩項(xiàng)技術(shù)成為當(dāng)前夜視技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)研究。
經(jīng)過近二十多年的快速發(fā)展,安防產(chǎn)業(yè)愈來愈受到國家及社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。而從2000年開始,紅外攝像機(jī)作為一個(gè)新概念產(chǎn)品大規(guī)模在中國市場出現(xiàn)后,從無到有,從體積龐大到精致小巧,照射距離也由近至遠(yuǎn),技術(shù)發(fā)展逐漸自成“一體”,市場占有量逐年攀高。加上紅外攝像機(jī)領(lǐng)域產(chǎn)品技術(shù)門檻的降低、核心部件原材料供應(yīng)地的增多,以及民用市場中人們?nèi)找嬖鰪?qiáng)的監(jiān)控安保意識,紅外攝像機(jī)以迅雷不及掩耳之勢的速度迅速占領(lǐng)了市場,近年來國內(nèi)一些大型項(xiàng)目的啟動(dòng)更是為紅外夜視市場的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。由于監(jiān)控是安全防范的基礎(chǔ)手段,隨著行業(yè)的發(fā)展,安防技術(shù)的發(fā)展越來越受到社會(huì)各方面的重視,安防監(jiān)控也逐漸成為社會(huì)需求關(guān)注的熱點(diǎn),這些外界的促成因素正帶動(dòng)著紅外夜視市場持續(xù)升溫。(文/吳有平)