红外线在监控系统的应用

红外摄像机在监控系统中的应用

概述

随着监控系统的日渐普及，摄像机被广泛应用在各个领域，为社会治安保驾护航。每个应用领域的不同，造就了不同类型的摄像机。摄像机有道路监控摄像机、红外防水摄像机、超低照度星光级摄像机、夜视一体化系列、烟感型摄像机、针孔型摄像机、飞碟型摄像机系列、枪式摄像机、一体化摄像机、半球摄像机、高速球型摄像机和特别重要场合的防暴型摄像机等多种类别。

随着监控系统的发展，新的问题也出现了：如果监控位置处于一个无光，或光线极为弱，比如：现在平安城市建设中，有些监控点处于交通较为落后的区域，无路灯，光线较差的情况下该怎能样处理呢？很显然，采用传统高清低照度的摄像机已无法满足了，因此，我们将采用带红外线的摄像机来解决这些问题。接下来将简介一些特色化摄像机的技术。（主题文字）

红外线原理概述

在自然界中，任何物体只要它的温度高于绝对温度（-273℃）就存在分子和原子无规则的运动，其表面就会不断地辐射红外线。

红外线的辐射又遵循黑体定律。黑体，简单地说就是在任何情况下对一切波长的入射辐射吸收率都等于1的物体，也就是说全吸收。黑体只是人们抽象出来的一种理想化的物体模型。但黑体热辐射的基本规律是红外研究及应用的基础，它揭示了黑体发射的红外热辐射随温度及波长变化的定量关系。

红外线摄像机技术原理

红外摄像技术分为被动红外摄像技术和主动红外摄像技术。被动红外摄像技术是利用任何物质在绝对零度以上都有红外光发射，人体和热机发出的红外光较强，其它物体发出的红外光很微弱，利用特殊的红外摄像机可以实现夜间监控。但这种特殊的红外摄像机造价昂贵，而且不能反映周围环境状况，因此在夜视系统中不被采用。

主动红外摄像技术，即是利用特制的“红外灯”人为产生红外辐射，发出人眼看不见的红外光去照射景物和环境，利用普通低照度CCD黑白摄像机或使用”白天彩色夜间自动变黑白”的摄像机或“红外低照度彩色摄像机”去感受周围环境反射回来的红外光，从而实现夜视功能。

现阶段的红外系统摄像机基本的配置是：摄像机、镜头、红外灯、红外灯电源；这里所指的摄像机要求是低照度摄像机，且红外灯发射的红外波长该摄像机能够接收，镜头则要求是夜视镜头，主要指标是F值（通光量），F值越小，夜视效果越好。

红外摄像机的好与坏，关系到各部分的选用以及合理配合的问题。

红外摄像机内的摄像机选用重点技术特点

灵敏度：摄像机灵敏度是红外夜视监控的核心部分。摄像机的灵敏度是当摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。灵敏度越好，对红外线的感应能力也就越强。当然，灵敏度越好的摄像机价格也越昂贵。更多的摄像机厂家，人为地提高信号强度，灵敏度是很不错，但信噪比很差，导致夜间图像“雪花点”很多很大，像质恶劣。

选用不同类型尺寸CCD也是关系到红外摄像机的晚上图像效果。目前市场上的CCD摄像机规格有1／2，1／3，1／4，l／3CCD的光通量是1／2CCD的44%。1/4 寸CCD光通量是1/3 CCD 的50%，

真实色彩：所有的摄像机都感应红外，红外线在可见光条件下对于摄像机来讲是一种杂光，会降低摄像机的清晰度和色彩还原，彩色摄像机的滤光片就是阻止红外线参与成像。要想使彩色摄像机感应红外线，现在有两个做法，第一，切换滤光片，在可见光条件下挡住红外线进入；在无可见光的条件下移开滤光片，让红外线进入，这种方案图像质量好。

美电贝尔在红外摄像机里的机芯这块都是选用1/3SONY CCD，主要用SONY HAD CCD 、SONY Ex-view HAD CCD两类型芯片，是保证红外摄像机的灵敏度的前提，还原双滤片的处理功能，保证白天的色彩真实性，晚上的图片更清晰。

红外摄像机内的镜头选用

镜头的通光量的问题：相对孔径，决定了镜头的通光能力，相对孔径F1.0的镜头通光量是相对孔径F2.0的镜头通光量四倍。同样的摄像机、红外灯，上述两种镜头，红外作用距离可相差一倍。

大孔径镜头在红外监控方面，比常规普通镜头好四到十倍，按理说应该成为红外夜视监控的必须配套产品。但由于成本高昂，技术难度大，绝大多数红外产品制造商不具备供货能力。

红外摄像机内的红外灯选用

光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米（1nm=10-9m）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，波长比紫光短的称为紫外光，波长比红外光长的称为红外光。

红外摄像机红外灯的选用，关系到红外摄像机寿命、有效照射距离、范围。

寿命问题

卤素灯：是一个十分古老的技术，能耗高，发热量惊人，使用寿命很短，因其使用效率低下，并不真的能够做到远距离，估计很快会退出市场。

LED红外灯：因为其成本造价低，成为目前使用最多的红外产品，其缺点为照射距离近（单个LED的光学输出为5mw-15mw）、角度小（7至12度）光线分布不均体积大等。

多芯片LED：多芯片LED（还有LED阵列）最初设想：红外灯照射距离不够是因为能量不够，更多的芯片集合在一起，当然能量就大，想当然地认为照射距离更远，这可真是典型的外行技术理论？当然，更远的距离需要更大的能量，但并不是红外灯发出了多少红外光，而

是被摄像机选用了多少红外光。因其结构先天固有缺点，多芯片LED没有发光焦点，发光光学系统不合理，有用光效率也比较低。最关键LED灯发热最怕高温，多芯片发热量又大，寿命非常差。

单芯片LED：生产工艺简单，品质容易保证，发热量低，发光光学系统合理，是做红外灯理想的器件，理论上使用寿命可达10万小时以上。

在此，美电贝尔经过长期对红外摄像机测试研究，现所生产的红外摄像机，都是采用台湾知名品牌单芯片LED，加上我公司在专业光学系统设计合理化，发光均匀，使芯片LED所发出的红外光线利用率高，散热快，保证红外摄像机更长的使用寿命（5W小时以上）。

距离

首先，红外灯的最大照明范围取决于天气条件、物体的反光率和周围的光照水平，红外聚光灯最远的投射范围基本如下：（最理想值）

500W=150至200米

300W=80至120米

50W =15至30米

30W =5至15米

（该数值为基本数值，并非绝对）。

角度

红外灯是不是角度越大越好？不论是制造商还是工程商想当然地认可这种说法，他们认为红外灯发射角度越大，选用镜头余地也越大，选择广角镜头不会出现“手电筒”现象。所以说，大家都拼命地说自己的红外灯角度如何之大。

使用大角度的红外灯配合小角度的镜头，存在光的浪费现象。比如，一盏红外灯，发光角度是80度，（相当于f3.5mm镜头的角度），如果配合f3.5mm的镜头，那么，会有百分之九十九的光是在镜头视场以外，也就是说，只有百分之一的光是有用的，其它都浪费了。一般情况下，红外灯的角度与镜头的角度一致，效果是最佳的。

美电贝尔所生产的红外摄像机都是经过理论的推断，专业的实际测试，使选用的红外灯跟镜头做到合理的搭配。

红外摄像机安装需要注意的问题

红外摄像机，尽量避免直射光源，因为红外灯电源控制部分是根据安装在红外灯板边的光敏电阴来感受，由此来控制红外灯的工作电压。

红外摄像机照射的地方，尽量避免跟全黑色物体、空旷处、有水等等吸收红外光线的物体直对射，红外灯是靠发射的红外光在物体上发射到摄像机CCD上成图像的，如果红外线被吸收或减弱，大大削弱红外灯的有效照射距离。

红外摄像机普片存在的问题（红暴问题）：