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红外热成像监控:魅力由内而外

    自然界中的一切物体,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,其表面就不断地辐射不为人眼所见的红外线。其工作原理是:接收物体发出的红外线,通过有颜色的图片来显示被测量物表面的温度分布,从而形成可识读图像;其核心就是热像仪,它是一种能够探测极微小温差的传感器,将温差转换成实时视频图像显示出来。但是只能看到人和物体的热轮廊,看不清物体的真实面目。红外热成像仪可以穿透雨、雾,即便无光环境,依然可以显像。

    不过,热成像仪的核心在于其传感器,但受技术限制,做得好的产品并不多,价格高昂,加上其图像无法体现监控场景的色彩、详细的外貌特征等信息,不适于常规安防应用;而且,红外热成像仪也很难穿透玻璃成像,亦受透明物体遮挡,亦影响其进一步应用。

    可见光补光监控

    即为监控场景增设可见光源,以使监控设备能捕捉到清晰、色彩饱满的彩色图像。但这种应用方式很笨拙,需要给监控场景增加足够光源,以保证彩色图像质量,能源消耗、成本支出非常大,此方式除了城市道路监控可利用路灯光源外,其它场景较少得到应用。

    激光/红外补光监控

    这是将补光光源安装于摄像机上,作为摄像机的一部分。这是目前夜间监控应用得最多的方式。而补光技术也有两种:激光和红外。

    激光补光:是在摄像机上配上激光灯源,激光灯采用光斑均匀强化技术、光斑自动聚焦技术;具有光度强、画面更加均匀、耗电少、使用寿命更长等优点。不过,安防所用的激光灯,几乎都是采用激光厂家的产品,匹配性比较被动。

    红外补光技术:市场上主要采用红外发射二极管的红外灯,由红外发光二级管矩阵组成发光体;以发射波长850nm和940nm的红外LED为主流应用。红外补光技术最令人担忧之处在于,红外灯的寿命。目前主要解决方式为,将红外发射二级管由红外辐射效率高的材料(常用砷化镓GaAs)制成PN结,外加正向偏压向PN结注入电流激发红外光,可实现低红爆甚至无红爆、寿命长应用。

    红外应用的第二个关注点是防过曝,如果红外灯不可调节,那么同一功率下,就会造成近距离图像就有可能发生过曝、远距离照度不足的不良效果;为解决此问题,现在很多红外摄像机都支持SMARTIR技术,即智能调光技术,摄像机将根据红外灯辅助下,图像画面的亮度、饱和度,自动计算是否合理,若过曝或亮度不足,则相对应地降低或增强红外灯的发光功率,从而得到适于监看的画面效果;而该技术的实现,还对能耗的进行有效控制,降低能耗支持。

    如今很多安防厂家为了实现更好的红外应用,一般都采用良好的红外增透玻璃,在降低红外线折损的同时,可以实现一定程度的夜间隐蔽效果;如果选用较好的红外灯、增透玻璃,红外摄像机将实现绝佳的消除红爆隐身应用。

    通过人工补光技术,虽然画面丢失了色彩信息,但图像的细节都能逐一清晰辨认,并能在无光源环境下实现主动式补光应用。

    随动应用

    补光光源须与摄像机镜头的变倍、云台做智能随动,方能显示出良好的实时画面效果。当云台旋转时,监控景深将会发生变化,此时可通过智能调节补光设备的功率来实现画面的舒适性,该技术已经比较成熟。但若是镜头变倍,补光设备的随动性能还在不断提高当中,其中红外补光因功率较低,一般也不会应用在高变倍摄像机中,因此随动的差异性不明显;而激光摄像机,因光束强、距离远,当镜头快速变倍时,会有1-5秒的延时,如当镜头由高变倍快速变为低变倍过程中,画面会先出现激光未照射到的暗区及激光处的亮斑,待镜头稳定后,暗区才消失;激光的随动较为滞后。

    不同监控距离应用

    红外摄像机在实际应用中,一般以30米以内为常见的有效监控距离,00米以内为中距离应用;另,若需要80米以上的红外监控,则需要很强的红外灯才能实现。从有效监控距离来说,红外补光技术主要适用于商场、商店、办公楼、走廊等较短距离的监控场景。

    而激光补光技术,50-150米为短距离监控范围、0.5-2公里是较为常见的中远距离应用,若增强激光功率,还可实现更长距离的监控应用,适用于森林、边防、海防、厂矿等场所。

    芯片核心平衡

    芯片在低照度、红外/激光摄像机的DSP图像处理上,也起着至关重要的作用,如中电兴发、海康威视的微光级低照度摄像机,主要就是依赖DSP芯片来保证低照度画质的提升,这也在激光、红外摄像机中同样得到普遍应用。

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