紅外攝像機發展概況淺析 網絡化, 高清化, 智能化, 安防產品, 網絡半球

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近年來，隨著經濟的發展，人們越來越重視對財產以及人身安全的保護。而布置視頻監控正是其中最常見的安保手段，目前，24小時日夜監控已被廣泛采用，其中紅外攝像機因其夜間監控效果突出，在安防領域更是大放異彩，受到眾多用戶的青睞，本文將為讀者剖析紅外攝像機的應用現狀及技術發展趨勢。

    經過近二十多年的快速發展，安防產業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模在中國市場出現，從無到有，從體積龐大到精致小巧，照射距離也由近至遠，技術發展逐漸自成“一體”，市場占有量逐年攀高。天津三星泰科光電子有限公司技術工程師毛萬鍇表示，紅外攝像機產品線技術門檻的降低、核心部件及原材料供應的增多，以及民用市場中人們日益增強的監控安保意識，都成就了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展起到了推動作用。三星的工程師分析道，由于監控是安全防范的基礎手段，隨著行業的發展，安防技術已越來越受到社會各方面的重視，安防監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的持續升溫。

    常見紅外攝像機可分為兩類，主動式紅外攝像機和被動式紅外攝像機。杭州海康威視數字技術股份有限公司的產品經理張旭介紹，前者主要通過主動發射紅外光對監控場景進行補光并成像，后者則通過場景中被監控對象自身發射的紅外光進行成像，或說是依賴于被探測物體自身的紅外熱輻射來實現成像和監控的紅外技術，其基于目標與背景或目標各部分之間的溫差或熱輻射差，生成熱像圖來發現目標，在此基礎上還能將熱像圖轉換成視頻圖像，產品被稱為紅外熱成像攝像機。而主動紅外夜視技術，是通過主動發射紅外光，利用目標反射紅外光來實現監視的一種夜視技術，現在有LED紅外和激光紅外兩大類產品。

    神州數碼(中國)有限公司AMPON事業部產品經理蘭柳還認為，目前安防市場上的紅外攝像機主要選用低照度、噪點小的CCD作為感光元器件。根據紅外燈排列和結構部件的不同，紅外夜視攝像機可以劃分為，紅外一體攝像機、雙濾光片紅外攝像機、雙CCD紅外攝像機、陣列紅外攝像機等幾種類型。而隨著高清攝像機的出現，高清CMOS紅外攝像機也得到廣泛應用。

    紅外攝像機從早期的模擬紅外攝像機發展到高清網絡紅外攝像機甚至是高清數字SDI紅外攝像機，其主要變化的是圖像采集、傳輸處理、鏡頭、紅外燈這四大核心部件。天津天地偉業數碼科技有限公司數字前端部產品經理馬可威表示，紅外攝像及發展，至今已相對成熟，但還是有幾個技術難點是行業內廠家都在極力去改進的。

    1、防水和散熱效果，使用后，攝像機內部會出現水汽，防水差的問題主要是結構密封性存在問題，做好密封就能有效控制該問題的出現，而紅外LED攝像機的散熱是非常重要，且頭疼的問題，現在技術上，一般會采用二類辦法，一是改近供電電源，采用恒流電源以控制LED的發熱;二是選擇具良好散熱效果的材料和合理的散熱結構，如LED燈板和外殼選用鋁合金等散熱比較好的材料及盡可能增大金屬散熱面。輔助辦法有對LED燈合理排列，來減低熱量過于集中以致影響到CCD壽命。

    2、夜視效果不佳，主要表現是紅外燈距離不夠以及紅外燈手電筒效應，目前各廠家都在使用陣列式LED進行改良升級。

    3、白天色彩失真偏色。目前大多數紅外攝像機都選擇采用了雙濾光片切換裝置來從根本上解決這個問題。

    4、照度臨界點的反復跳變。有些廠家的紅外攝像機使用的雙濾光片在照度達到彩轉黑臨界值時工作不穩定，這是在設計程序上沒有延時機制，從而造成雙濾光片及圖像彩轉黑的反復切換。
微光、熱成像技術亦受追捧

    眾所周知，隨著光電信息、微電子、網絡通信、數字視頻、多媒體技術及傳感技術的發展，安防監控技術也正在由傳統的模擬走向高度集成的數字化、智能化、網絡化。隨著市場需求的增加，現代高新技術幾乎在安防監控系統中都有應用或即將應用。其中微光技術和紅外熱成像技術在安全防范系統中也得到了應用。

    英飛拓科技股份有限公司市場部IP產品經理吳瑩瑩介紹道，微光夜視監控技術是用電真空和電子光學等技術，實現光子圖像—電子圖像—可視視頻圖像的轉換，在轉換過程中，通過對電子圖像的增強技術，來實現對圖像的可視增強，進而達到在有微弱光線下的一種夜視技術。其優點是可視距離比較遠，缺點則是在沒有光線的情況下無法看清楚物體，也就是這種技術相對紅外技術來說，其仍需要在一定光線，那怕微光的環境下，才能看到監視場景的圖像。

    而熱成像技術是一種被動紅外夜視技術，普通的紅外監控技術是主動紅外夜視技術，熱成像技術是利用自然界物體不同部位紅外熱輻射強度的不同來形成圖像，它根據目標與背景或目標各部分之間的溫差或熱輻射差來發現目標。由于該技術不隨周圍光照條件的變化而變化，所以可以在白天黑夜，甚至大霧，下雨等惡劣環境下提供視頻圖像。但是它無法實現較遠距離的監控，且監控畫面只能判別是否有可疑人員進入，而無法看清楚人臉及外貌特征。

    普通紅外攝像機是一種主動紅外技術，是通過主動發射紅外光，利用目標反射紅外光來實現攝像監視的一種夜視技術，隨著第三代紅外陣列技術的應用，主動紅外監控的效果已得到了很好的提升，產品的品質、壽命也更好，且制造工藝要求不高，成本低廉，其具有較廣闊的應用前景。

    微光夜視和熱成像技術在實際應用上有些類似，這兩種技術的攝像機主要應用在夜間且對設備的隱蔽性有一定要求的特種監控場所，比如軍事、刑偵、緝毒緝私、保衛等，在這類監控場所該兩款設備都是非常合適的。天地偉業的馬可威表示，微光夜視攝像機是將微弱自然光生成的電子圖像增強到可實現有效監視的視頻圖像，來對場景進行監視。而熱成像技術是利用高于絕對溫度零度(-273℃)以上的物體都能輻射紅外線的原理來工作的，由于各種物體紅外線熱輻射強度不同，從而使人、動物、場景的一切物體都能被清晰地觀察到，且不受煙、霧及草叢等障礙物的影響，白天和夜晚都能工作。現在常說的紅外攝像機都屬主動紅外，即是利用紅外光束補光，照射的目標不受限制，全黑的情況下也可以使用，效果良好且價格適宜，但補光距離有限，隱蔽性不強，易受天氣等因素的影響，且各類目標對紅外光的反射效果有較大差異，這些都會影響到成像質量。

    就目前而言，紅外熱成像技術要比微光成像技術在安防上使用得更廣泛，大立的市場經理薛圣月分析并將紅外熱成像的具體應用作了以下幾點簡單的歸納。

    1、夜間及惡劣氣候條件下目標的監控

    在伸手不見五指的夜晚，基于可見光的監視設備已經不能正常工作，如果采用人工照明手段，則容易暴露目標。若采用微光夜視設備，它同樣也工作在可見光波段，依然需要外界微弱光照明。而紅外熱成像儀是被動接受目標自身的紅外熱輻射，無論白天黑夜均可以正常工作，并且也不會暴露自己。即使在雨、霧等惡劣的氣候條件下，由于可見光的波長短，克服障礙的能力差，因而觀測效果差，但紅外線的波長較長，特別是工作在8～14um的熱成像儀，穿透雨、霧的能力較高，因此仍可以正常觀測目標。因此在夜間，尤其在惡劣的氣候條件下，采用紅外熱成像監控設備則可以對各種目標，如人員、車輛等進行監控。

    2、防火監控

    由于紅外熱成像儀是反映物體表面溫度而成像的設備，因此除了夜間可以作為現場監控使用外，還可以作為有效的火警探測設備。應用紅外熱成像儀可以快速有效地發現這些隱火，并且可以準確判定火災的地點和范圍，透過煙霧發現著火點，做到早知道早預防，早撲滅。

    3、偽裝及隱蔽目標的識別

    普通的偽裝是以防可見光觀測為主。一般犯罪分子作案通常隱蔽在草叢及樹林中，由于野外環境的惡劣及人的視覺錯覺，容易產生錯誤判斷。紅外熱成像裝置是被動接受目標自身的熱輻射，人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都遠大于草木的溫度及紅外輻射，因此目標不易偽裝，也不容易被錯誤判斷。

    4、紅外熱成像檢驗檢疫的應用

    近年來，機場航空業務發展十分迅猛，每日出入境旅客達千余人，各國出入境機場、口岸出入人員流動量大、繁忙擁擠、情況復雜，與之對應的出入境人員的檢驗檢疫工作任務十分繁重。同時，近年來，隨著SARS、禽流感等傳染病疫情的流行和肆虐，傳統的檢驗檢疫工作面臨越來越嚴峻的挑戰。為確保新形勢下出入境旅客的安全順暢通關，需采用創新思維、創新手段，采用自動化程度較高的紅外體溫監測系統則是較好的技術選擇。
網絡化推陳出新

    作為監控的前端設備，紅外攝像機的發展方向也如其他類型的攝像機一樣，圍繞著網絡化，高清化和智能化等幾個方面展開。另外，如果能夠較好地與相關的紅外技術相結合，無疑也會極大地提升紅外攝像機的整體攝像質量，更多更好地滿足用戶的需求。相信在不久的將來，在當今眾多智能技術日趨融合的趨勢下，紅外攝像機的工作能力定會得到本質的提升，給我們的安防工作帶來全新的模式。

    安防產品的網絡化，高清化，智能化已經成為行業內的必然趨勢，面對產品系統架構的轉變，紅外攝像機也勢必需要進行相應的改進。因為高清攝像機大部分采用CMOS傳感器，其在夜間監控的視頻噪點較大，紅外高清攝像機如何解決夜晚視頻噪點大，視頻出現雪花點等問題成為關鍵。

    關于行業的網絡化趨勢給紅外攝像機帶來的影響，科達的產品經理郭俊偉表示，安防產品IP化和高清化的發展使紅外攝像機也具備了這類特性，并極大地促進了紅外攝像的應用。如IP化使紅外攝像機的部署更方便，更智能;高清化使紅外攝像機夜間監控圖像也更清晰，可以呈現更多細節，科達已經先后推出了高清紅外網絡半球，高清紅外網絡防水一體機，以及高清激光網絡云臺，很受用戶歡迎。

    結語

    隨著紅外技術的快速發展，以及從安防應用市場的需求來看，紅外攝像機將會有更進一步的發展。英飛拓的吳瑩瑩表示，從技術上看第三代紅外陣列技術提高了能源利用效率、降低了溫度和功耗，初步緩解了散熱和壽命等問題;智能紅外、可調焦等技術能有效提升紅外成像效果。在成本上，紅外攝像機相比高端低照度寬動態等攝像機技術成本低，能大規模應用;從市場需求來看，24小時監控已基本成為定勢，特別是正對作為監控的前端設備，紅外攝像機的發展方向也如其他類型的攝像機一樣，圍繞著網絡化，高清化和智能化等幾個方面展開。

    相信在不久的將來，在當今眾多智能技術日趨融合的趨勢下，紅外攝像機的工作能力定會得到本質的提升，給我們的安防工作帶來全新的模式。高端小區，智能樓宇，校園監控，監獄等領域，很多高端客戶已經逐步轉變紅外是低端的觀念，開始大規模使用紅外攝像機產品，為了更好地符合市場需求，廠家紛紛看好紅外產品市場的發展，爭相推出了系列化紅外攝像機產品，筆者認為在2012年紅外攝像機必然會迎來更好的發展前景。
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