紅外攝像機技術分析

實現攝像機夜視技術的方法，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，隱蔽的夜視監(jiān)控，目前都是采用紅外攝像技術。紅外攝像技術分為被動紅外攝像技術和主動紅外攝像技術兩種。

1.被動紅外攝像技術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，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就可以實現夜間監(jiān)控。但是被動紅外攝像技術設備造價高，得到的紅外圖像是目標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，不能清楚識別目標的細部特征，不能滿足作為“證據”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.主動紅外攝像技術是利用特制的“紅外發(fā)光二極管（IR?LED）”人為產生紅外輻射，產生人眼看不見而普通攝像機能捕捉到的紅外光，輻射“照明”景物和環(huán)境。利用攝像機的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黑白攝像機或使用“白天彩色夜間自動變黑白的攝像機”或“紅外低照度彩色攝像機”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，實現夜視監(jiān)控。因此，現在的紅外攝像技術多數采用主動紅外攝像技術，通過紅外燈來配合攝像機使用，所以紅外攝像機是將攝像機、防護罩、紅外燈、供電散熱單元等綜合成為一體的攝像設備。

紅外攝像機的三種形式

紅外技術在1800年被英國天文學家Herschel發(fā)現之后，就被越來越多的科學家利用在各種場合的研究中，其中主動紅外攝像技術在安防監(jiān)控中的應用經過近二十多年的快速發(fā)展，技術上都較為成熟，歸納起來有三種方式。

第一，鹵素燈：鹵素燈的發(fā)光功率非常強大，當然耗電量以及發(fā)熱也會相對比較大，成本比較高，它的致命缺點是體積大、散熱不充分，壽命非常短，一般都在一千小時以內，而且紅暴現象特別嚴重，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，外加正向偏置電壓向PN結注入電流激發(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攝像機可感受的范圍。
其特點是體積小，生產工藝簡單，品質容易保證、發(fā)熱量低、發(fā)光光學系統(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6000小時以上，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：在二十世紀九十年代末期開始出現發(fā)光效率達到25%且高度集成的LEDArray技術，采用貼裝工藝和光學處理，其一個LEDArray芯片的光學輸出達到了800mw-1000mw為普通LED的換代產品，此項技術的優(yōu)點在于：

1、集成體具有更高標準的軍工等級且更可靠。

2、集成體使用金屬制成，散熱好，操作時易保持低溫，不似傳統(tǒng)LED的設計，僅靠兩根細金屬腳散熱；

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的物上，發(fā)光角度可大可小，無手電筒效應；

5、高度集成的一體化設計。

LEDArray技術出現和普及應用，既滿足了安防視頻監(jiān)控的“證據力”要求，同時有效的解決發(fā)光角度小、散熱不好和體積大的問題，成為高質量夜間監(jiān)控的理想選擇。

紅外攝像機的發(fā)展障礙

“彩色不失真”與“夜視”同時存在是一大難題，它是由于日夜交替所帶來的光線轉換，而平光鏡與濾光鏡不能隨需要自動轉換所帶來的困擾。在白晝光線下，攝像機使用平光鏡就能攝錄到清晰的圖像畫面，能夠達到視頻監(jiān)控的目的，但是卻不能24小時不間斷的持續(xù)工作，因為在黑暗光線下，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，而每當夜幕來臨時，更換攝像機的濾光片顯然不現實，通寶萊公司利用IRCut自動轉換鏡片技術就很好的解決了這一問題，加以LEDArray紅外夜視技術的運用，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，故聚焦點不同，形成了日夜畫面無法同時清晰，選用近年來發(fā)展出鍍膜技術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，導致了紅外燈光衰減嚴重、發(fā)光效率低和畫面明暗不均的現象發(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，迎合視頻監(jiān)控對產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混亂，主要在于業(yè)界缺乏統(tǒng)一的標準規(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條件下測得的，當時的環(huán)境照度如何，呈現出來的畫面品質又如何，卻無從得知。這正是目前紅外攝像機面臨的最嚴峻的考量，解決掉這個難題成為企業(yè)之間共同關注的焦點，因此國內企業(yè)要繼續(xù)在紅外市場上領先，我們就要和相關政府部門一起共同把行業(yè)標準給制定好，這樣才能繼續(xù)在市場上走遠。

紅外夜視市場的發(fā)展

隨著監(jiān)控產業(yè)的不斷壯大，對紅外的需求也會水漲船高。

各廠家更應該在產品的功能上做到差異性，以滿足客戶自身實際需求。遠距離夜視技術是今后夜視監(jiān)控市場的一個趨勢，誰把握了這個趨勢，誰就掌握了市場的制高點。

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，這個趨勢已成為攝像機行業(yè)的發(fā)展趨勢。隨著光電、微電子、微計算機及數字視頻技術的發(fā)展，安全防范產業(yè)已由傳統(tǒng)的簡單模擬式走向高度集成的小型化、數字化、智能化和網絡化。2007年全球視頻監(jiān)控設備市場約50億美元，預計2010年將上升到86億美元，年復合增長率為11%。

主動紅外技術由早期的有效率僅為5%，發(fā)展到現在有效率25-30%的LEDArray技術，滿足了近距到中遠距離的紅外夜視技術突破，而采用新的激光夜視技術是實現遠距離的夜視監(jiān)控的途徑之一，因為激光具有亮度高、相干性好、單色性好、方向性好、壽命很長和CCD對其波長的感應程度大于LED的特性決定了激光可以照射更遠的距離，而且光強度也比常規(guī)光源要強的多。此外，與另一種夜視技術--微光技術進行融合，也是未來的發(fā)展方向之一，在微光與紅外技術各自不斷進步的時期，考慮到二者的互補性，在不增加現有技術難度的基礎上，如何將微光圖像與紅外圖像融合以獲取更好的觀察效果，該兩項技術成為當前夜視技術發(fā)展的熱點研究。

經過近二十多年的快速發(fā)展，安防產業(yè)愈來愈受到國家及社會各界的廣泛關注。而從2000年開始，紅外攝像機作為一個新概念產品大規(guī)模在中國市場出現后，從無到有，從體積龐大到精致小巧，照射距離也由近至遠，技術發(fā)展逐漸自成“一體”，市場占有量逐年攀高。加上紅外攝像機領域產品技術門檻的降低、核心部件原材料供應地的增多，以及民用市場中人們日益增強的監(jiān)控安保意識，紅外攝像機以迅雷不及掩耳之勢的速度迅速占領了市場，近年來國內一些大型項目的啟動更是為紅外夜視市場的發(fā)展起到了推動作用。由于監(jiān)控是安全防范的基礎手段，隨著行業(yè)的發(fā)展，安防技術的發(fā)展越來越受到社會各方面的重視，安防監(jiān)控也逐漸成為社會需求關注的熱點，這些外界的促成因素正帶動著紅外夜視市場持續(xù)升溫。