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红外摄像机概述

时间:2009-03-03 来源:深圳市三辰科技有限公司 陈幼林 作者:陈一凡 点击:

    随着红外摄像机的大量普及,红外摄像机的发展趋势更加清晰,同时其产品所存在的弊病也越来越明显。作为从业近10年的安防人,本人目睹了红外摄像机的兴起,也比较了解目前红外摄像机的问题,本文将着重分析红外摄像机的兴起、应用及问题。

起源
    最早的摄像机并不带红外灯,要想做到晚上监控,只能通过辅助光源。在当时也没有人想到用红外线来当辅助光源,用的都是发可见光的照明用光源,如白炽灯、囱素灯、白光LED等等。当用可见光源作为摄像机晚上工作的必备配件时,很少有人想到摄像机还能带上红外,即使有人在研究CMOS和CCD有光谱特性能接收红外线,也没有想到将之应用到摄像机领域。直至2001年全世界第一台红外摄像机诞生。

    关于红外摄像机的起源,还有一段小故事。话说十几年前,国内一位年轻人在帮人做安防工程,当天晚上他在测试摄像机效果,而主人家正在看电视,当用遥控器在选台时,整个监控画面顿时会清晰一闪。这个现象令年轻人好奇不已并就此问题不断钻研,他将电视遥控器上的红外发射管集中在一起通电测试,便出现了红外摄像机最初的雏形。再经过多番改进,最终诞生了第一台红外摄像机。

    其实,大多数的消费级数码相机都能够进行红外拍摄,但在通常情况下,数码相机对红外的感应会影响正常的彩色成像质量。因此,在每个数码相机前面均有一个可以遮挡红外线的滤镜,安防界将之称为滤光片,专业术语叫ICF。通过滤光片将红外线过滤掉,但是,大多数数码相机的红外滤镜都没有做到100%的过滤,因而可以说,每个人手中的数码相机都或多或少都具有接收红外线的能力,只是接收的幅度不同罢了。

原理
    红外线是一种光波,它的波长区间从几个纳米(nm)到1毫米(mm)左右。人眼可见的只是其中一部分,我们称其为可见光,可见光的波长范围为380nm~780nm,可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光,波长比红光长的称为红外光。红外光线的波长在780nm~1000μm之间,介于无线电波与可见光之间。

    红外摄像机其实就是将摄像机、防护罩、红外灯、供电散热单元等综合成一体的摄像设备。目前监控工程中最常用的红外摄像机是主动红外,由LED发出红外线,利用CCD或CMOS可以感受红外光的光谱特性(即可以感受可见光,也可以感受红外光),配合红外灯作为“照明源”来夜视成像。市场上以发射波长850nm和940nm的红外LED为主。早期的红外夜视系统不是用在民用的,主要应用于军事方面,但由于主动红外夜视系统发射红外线,易于被敌军发现,因而在军事上已基本被淘汰。军事领域主要用红外热成像仪(即被动红外摄像机),其摄像系统能感应绝对零度(-273℃)以上的物体发出的红外线辐射,物体的温度越高,辐射出的红外线越多并且容易成像。由于目标市场和制造成本问题,目前很少有生产民用摄像机的安防厂家生产被动红外摄像机。

光源
    红外灯是红外摄像机的核心部件,目前市场主要有两种类别,一种是传统型的圆珠LED灯,是比较传统和常用的一种红外光源,后来封装不同的“食人鱼”红外灯,也可将之划分为传统红外灯;另一种是两年前风靡一时的“阵列式”红外光源,其原理是将诸多发光芯片加以集成,光电转化效率比普通的要高,普通LED的光电转换率是10%,而“阵列式”红外摄像机的光电转换率可提升到25%以上,这也正是“阵列式”红外摄像机照使所有物体“太白”的原因。夜间,人脸和衣服在图像上很难区别开来。另外,其发热量无法像传统红外灯一样固定在摄像机的镜头周围,市场上所见到的“阵列式”红外摄像机,多为灯板与镜头分离,红外灯分别固定在上下或是左右两侧。

    红外光源关系到摄像机的寿命和距离,一般来说,红外灯辐射功率与正向工作电流成正比,但在接近正向电流的最大额定值时,器件的温度因电流的热耗而上升,使光发射功率下降。红外二极管电流过小,将影响其辐射功率的发挥,但工作电流过大将影响其寿命,甚至使红外二极管烧毁。因此要求工作电流准确、稳定,否则影响辐射功率的发挥及其可靠性。辐射功率随环境温度的升高(包括其本身的发热所产生的环境温度升高)会使其辐射功率下降。红外灯特别是远距离红外灯,热耗是设计和选择时应注意的问题。

红外摄像机的应用
    三年前曾拜访过沈阳一位工程商,他风趣地讲述了一些推销红外摄像机的感受,他说卖红外摄像机得看对方开什么车来我公司,报价的高低也会随车型的高档程度来控制和决定,因为几年前只有他才有红外摄像机卖。

    可见,红外摄像机的销售和推广是一个过程,在2003年前,尽管红外摄像机已经面试好几年,但大部分国内的工程商并不看好红外摄像机,他们给用户推荐引导安装的仍然是三星、松下等国外品牌的摄像机。其主要原因并不是因为红外摄像机的推广力度不强,也不是国人不支持,事实上在当时的安防人眼中,红外摄像机是品质低劣的“玩具机”。当时的红外摄像机从白天色彩还原度、晚上清晰度、使用寿命等各方面来看,要让这些安防前辈接受,得费一番口舌!

    同是2003年,在国内并没有被人看好的红外摄像机,在国外迎来了第一个春天!红外摄像机以其独有的功能和价格优势受到了国外的欢迎,红外摄像机的外销订单不传地传来国内企业,很多企业至今为止外贸订单仍占公司半边天,同时国内也慢慢改变了对红外摄像机的看法。

    据笔者2007年底在北京市场调查的真实数据,工程案例中红外摄像机的占有率已经超过58%,至2008年底,已达到63%,并且还有逐年上升的趋势。之前做一些政府的大型项目,对成本问题考虑不多,基本都是选择国外的枪机或一体机型。近年来由于政府的财政预算和竞争压力,对物美价廉的红外摄像机也日益亲睐。如厂房、出租屋、连锁店、旅馆、酒店、餐厅、网吧等娱乐场所的客户会主动要求用晚上能看到的红外摄像机,并且“平安城市”和“科技强警”项目也开始应用红外摄像机。另外,学校、银行、高速路口、边检站等重要设施对红外摄像机的应用也非常多。
(中国集群通信网 | 责任编辑:陈晓亮)

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