隨著安防監控的不斷發展,用戶對晝夜24小時的監控需求愈發強烈,這就給攝像機帶來更高的要求,要確保全天任何時間段任何光線下都要圖像清晰。由于夜間大部分場景光線都很差,僅憑自然光很難讓攝像機獲取好的圖像效果。在這一背景下,紅外攝像機就應運而生,配有紅外光源的攝像機在視頻監控領域所扮演的角色也更加突出。
紅外攝像機的原理
在說紅外攝像機之前,我們先講一點基礎知識。
一般可見光的波長是0.4~0.7微米,這是我們的眼睛能看到的光線。而0.7至400微米的一段就是紅外線,紅外線是不可見光線,超出了我們人類眼睛能看到的范圍。另外,任何物體在零度以上自身都會發射熱輻射紅外光線,而像人體這樣的發熱物體相對于房屋、樹木、石頭等物體發射量會大一些。
攝像機的傳感器CCD或CMOS,一般也稱為”sensor”,相當于攝像機的眼睛,是將光學影像轉換成數字信號的半導體器件。但比我們的眼睛厲害的是,它能感應到部分不可見光,如紅外光線。傳感器有一個指標靈敏度,也叫zui低照度值,是對微弱光線的反映能力,靈敏度越高,對光線的感應能力越強,感紅外的能力就越強。
由于傳感器可以感知到紅外線,在白天,光線中的紅外線也進入圖像中,會導致整體圖像偏紅。所以普通攝像機在傳感器表面都貼有濾光片,濾掉光線中的紅外線。而如果紅外攝像機也貼上這種濾光片,夜間攝像機紅外燈主動發射的紅外線也會被濾掉,導致紅外燈失效。為了避免這種情況,紅外攝像機一般備有雙濾光片,即白天打開紅外過濾光片,過濾掉光線中的紅外線,晚上關閉紅外線濾光片,讓補光的紅外線通過鏡頭進入圖像。
以上這就是紅外攝像機為什么可以在我們人眼看不清的夜間也能清晰成像的原因。依賴攝像機傳感器可感知紅外線這一特性,在夜間光線比較差的環境中,利用紅外補光或者物體自身的紅外熱輻射來實現夜視,同時采用雙濾光片來保證白天的圖像不偏色。
紅外攝像機的技術區別
紅外攝像機有主動紅外和被動紅外的區分。當前市場上以主動紅外為主。
前面提到,在零度以上,人體散發的紅外熱輻射較多。被動紅外就是根據這一特性在無可見光環境中看到移動物體。當前被動紅外監控應用中以熱成像為主。熱成像攝像機是根據特殊的熱輻射傳感器和光學器件制造而成。它能夠在*黑暗甚至有障礙物的情況下形成有效圖像,如在許多惡劣天氣條件(包括煙、霧和揚塵)下,普通攝像機無法監控到可疑物體,而熱成像攝像機則可以根據熱輻射判斷出異常情況。但它由于無法形成清晰圖像,只可做為專業監控系統的補充。
主動式紅外攝像機則是利用人造紅外燈主動發射紅外光線照射環境,讓傳感器能感應紅外的特性而實現夜視。攝像機所配備的紅外燈,根據工藝和技術又可分為LED紅外、LED陣列紅外、激光紅外。
LED紅外燈由發光二級管發出紅外線。由于成本低廉和技術門檻低,目前市場絕大部分紅外攝像機均采用的是這種紅外燈。
形態上就是攝像機鏡頭周圍有很一排小小的燈。但它的局限在于紅外燈的電光轉換率低,照射距離短,發熱量大,壽命短,監視的畫面亮度也不均勻。使用這種紅外燈的攝像機多用于室內通道、倉庫,室外圍墻、大門口、干道等,比較適用于面積小,距離相對短的監控場景。
陣列式LED紅外技術在原有LED紅外基礎上,將更多的紅外晶體原封裝在一個燈內。使紅外燈的功率更大,夜視距離更長,光照束更均勻。這類紅外攝像機在鏡頭周圍的紅外燈體積大。有些陣列式紅外燈還有隨動技術,紅外燈可根據攝像機鏡頭焦距的變化而相應調整。它比較適合應用在面積大、距離長的場合。但由于多個晶體原封裝在一起,發熱量大、壽命短是它的明顯的短板。由于是新技術,目前還不是主流,但近年來發展很快。
激光紅外燈是由半導體激光器與鏡頭搭配形成。激光光束的角度小、能量集中,非常適合遠距離照明;配合變焦鏡頭,可實現激光與攝像機隨動,讓光線根據攝像機的焦距變動相應變化。但激光紅外燈目前成本還比較高,故一般在云臺攝像機上采用激光紅外燈的情況比較多,主要應用于遠距離監控,如景區、鐵路等。但近期激光紅外燈也出現了一些短距離的產品,成本比紅外燈略高一些,所以隨著技術進步,預計未來幾年激光紅外將會普及。
紅外攝像機產品種類
紅外攝像機以槍機和半球居多,而近兩年來紅外球機開始涌現并成為紅外攝像機中的明星產品。激光紅外一般在云臺型攝像機中出現的較多。紅外槍機多安裝于室外,所以一般要求防水。半球產品早先以海螺型的居多,近年來開始與防暴防拆結構配合。球機產品內置機芯,紅外燈組要與機芯相配合而變倍,并且紅外距離較遠,一般可以達到80米以上。激光云臺多用于遠距離監控的場景,配備的激光線外一般可以達到三四百米,甚至更遠。
紅外攝像機的安裝
紅外攝像機安裝的時候應盡量避免與燈光對射。由于紅外攝像機的紅外燈啟動是由光敏電阻控制的,直射的燈光會影響光敏電阻對實際光線環境的判斷。另外,由于紅外攝像機的圖像根據紅外燈發出的紅外光線從物體上反射到傳感器而成的,所以應避免安裝在不能反射紅外光線的環境中,因為紅外光線會被吸收而影響紅外燈的工作距離。除此之外,紅外攝像機安裝還要注意配線安全可靠、美觀,注意防盜等細節問題。
IP紅外攝像機沿革
隨著網絡視頻監控的快速發展以及數字視頻處理技術的變革,傳統紅外攝像機近年來越來越多的向網絡化、高清化方向發展。07年前后,部分IP監控廠商開始推出了早期的IP紅外攝像機。但是這一批IP紅外攝像機一般都只支持到CIF分辨率,也沒雙濾光片設計,紅外燈也采用zui普通的技術,屬于早期試驗性的產品。
到08、09年,視頻編碼處理技術的應用日益成熟,支持D1分辨率的IP紅外攝像機開始比較多的出現了,并且隨著網絡視頻監控的普及獲得了越來越多的應用。這一批IP紅外攝像機采用專業的LED紅外技術,紅外工作距離可覆蓋15米到80米。
2010年,隨著高清視頻監控的快速崛起,新一代的IP紅外攝像機——高清紅外網絡攝像機開始涌現,這些攝像機不僅圖像清晰度實現了720p、1080p高清效果,而且也采用了一代的紅外燈技術,配備了的雙濾光片設計。
近年來,伴隨著網絡高清技術在平安城市等領域的快速滲透,一些更的高清紅外網絡攝像機也開始越來越多了,典型的如科達推出的高清激光云臺網絡攝像機,該攝像機配置了100米激光紅外燈,采用18倍高清機芯,屬于平安城市中的產品。此外,高清紅外快球、高清紅外槍與紅外半球也發展迅速,得到了很多IP監控廠商的重視。由于監控是安全防范的基礎手段,隨著行業的發展,安防技術的發展越來越受到社會各屆的重視,安防監控已經成為社會需求關注的熱點,這些本質因素將促進紅外攝像機在市場的持續升溫,不斷向前發展。
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