浅析国内红外摄像机发展现状及制约因素

2011-11-21 18:09:05来源: 慧聪安防网

  顾名思义,红外摄像机就是在夜间,摄像机会发出人们肉眼看不到的红外光线去照射被拍摄的物体,然后接受到其反射的红外光形成图像。夜间使用时要关掉红外滤光镜,使其不再阻挡红外线进入CCD。这时我们所看到的是由红外线反射所成的影像,而不是可见光反射所成的影像,此时可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的影像。视频监控向室外发展,室外监控向夜视发展,夜视的发展方向目前是基于红外光。这个趋势已成为绝大多数摄像机行业人员的看法。

     由于红外摄像机能够在夜间零照度环境下获得较清晰的画面,同时具有较大的隐蔽性,从而得到了市场的广泛认可,其市场份额也在逐步扩大。据调查显示,国内红外摄像机市场需求较大,红外摄像产品所占市场份额正在逐年攀升,2010年达到了30%左右。从全球安防市场来看,红外摄像机非常具有“中国特色”,连索尼及刚进入中国市场不久的三星等国外品牌为适应中国本土化,也开始研发红外摄像机。红外摄像机目前在国内市场发展火热,但红火的同时,红外摄像机在应用中所暴露出来的缺点也越来越明显。

     红外摄像机的发展

     为了满足全天候监控的需求,早在2001~2003年我国监控生产厂家就开始探索红外摄像机技术。从早期的摄像机加红外灯板的模组到摄像机和红外灯的一体化设计,从LED红外灯手控模式到光敏电阻自动控制,再到摄像机双滤光片的引入应用;从最基本的视频监控要求到防水防暴、强光抑制、人脸识别、隐私遮蔽等各式各样功能需求的红外摄像机出现,无不见证着我国红外摄像机技术和市场的长足发展。2006年以后,随着越来越多的生产厂家涌入该领域,红外摄像机市场逐步形成了供大于求的局面,厂家间的竞争也愈发白热化。身处安防行业群雄逐鹿的时代,红外摄像机产品也和其他安防产品一样,有着同样的时代印记。客观说,手工作坊的充斥、行业标准的缺失都在某种程度上制约着红外摄像机市场的发展。

     红外技术在1800年被英国天文学家Herschel发现之后,就被越来越多的科学家在研究如何在各种场合的应用,其中主动红外摄像技术在安防监控中的应用经过近二十多年的快速发展技术上都较为成熟。红外摄像机在以迅雷不及掩耳之势发展壮大的同时,产品类型也在不断多样化,应用领域也在进一步拓展。归纳起来有以下几种类型:

     第一,已经淘汰的卤素灯红外摄像机:卤素灯的发光功率非常强大,当然耗电量以及发热也会相对比较大,成本比较高,它的致命缺点是体积大、散热不充分,寿命非常短,一般都在一千小时以内,而且红暴现象特别严重,故不适合用于民用夜视监控方面。卤素灯红外摄像机因功率大且有滤光片光热转换,所以发热问题尤其严重,维护成本较高、寿命短。

     第二,LED红外摄像机:LED红外灯是由一定数目的红外发光二极管组成发光体。红外发射二极管由红外辐射效率高的材料(常用砷化镓GaAs)制成PN结,外加正向偏置电压向PN结注入电流激发红外光,光谱功率分布为中心波长830~950nm,半峰带宽约40nm左右,它是窄带分布,为CCD摄像机可感受的范围。LED红外摄像机一般适用于10~100米中短距离,市场占有率最高,但是存在光照不均匀问题,主要适合于楼道、大厅、仓库等室内及建筑物外围、小区周界、道路等中短距离监控。

     第三,LED阵列式红外摄像机:阵列式红外灯的内核为发光二极管阵列(LED Array),与传统的LED相比具有以下优点:1、亮度高,单LED Array的输出约为1W~30W,亮度约是常规单LED的输出5~15mW的数十倍,所以射距远;2、电-光转换效率高,普通红外LED的电光转换效率仅为10%左右,而LED Array电光转换效率提升为25%左右;3、体积小,LED Array技术将发光单元高度集成,在相同亮度指标下比普通LED红外灯产品体积小很多;4、寿命长,LED Array的寿命为50,000h,比普通LED寿命高得多。阵列式红外灯产品有一个明显的不足,即“偏心现象”。由于其发光角度可达到120-180度,因此必须通过透镜来缩小送光角度,以配合摄像机镜头,这样不可避免的很多光就偏离了透镜的中央,造成送光效率不佳。LED阵列式红外摄像机适用范围基本与LED红外摄像机一样,比较适合大厅、仓库等室内及建筑物外围、小区周界、道路等中短距离监控应用。

     第四,点阵式红外摄像机采用的是点阵式红外灯光源。点阵式红外灯使用的第三代红外发光元器件是在第二代产品——阵列式红外灯(LED--Array)的基础上发展而来,因此也叫第二代LED—Array。第二代LED—Array跟第一代相比最大的优点是体积小、散热好、衰减慢、寿命长,额定寿命为50000个小时。点阵式红外灯也叫大功率阵列式红外,跟小功率阵列式红外最大的不同是亮度更高、成本更低,并通过独立透镜,按照使用需求任意调节光的分布角度,这样就同时解决了第一代的“手电筒效应”问题和第二代的“偏心现象”。

     第五,激光红外摄像机:激光红外摄像机照射距离最远一般可达300~5000米,由于能量集中,角度小近距离不宜采用,目前成本仍较高。比较适合于森林防火、油田、铁路、水利、景区、军事、养殖、港口和平安市场等场所的监控,随着成本的进一步降低,目前已经应用到包括小区在内的众多需要夜视监控的领域。因而,红外摄像机需要根据具体使用环境,特别是夜晚环境情况来确定摄像机类型。

  红外摄像机的弊端

     由于红外摄像机具有夜视功能、隐蔽性强、价格又实惠等突出优势,一直备受用户青睐。但应用过程中显露出的弊端也越来越突出,影响和制约红外摄像机的弊端主要有几方面:

     1、 防水及散热效果不佳

     红外摄像机在长时间使用之后,内部或多或少会出现汽水(此现象主要集中在北方地区),造成这个现象的原因主要是外壳的密封效果不够和当时装机时没有考虑到温差。当红外灯开始工作时会产生大量的热量,同时由于外壳的散热效果不够,这样就会大大降低摄像机的使用寿命。

     2、 夜视效果不理想

     此现象主要表现在手电筒的效果或者距离不够,这主要是由于红外灯的角度和功能所造成的。现在红外摄像机所使用的红外灯又称850红外发射管,峰值波长在850,角度从5-60度可以选择,当红外发射管角度越小时照射距离越远,手电筒的效果就越明显,反之,角度越大就没有手电筒的效果,但是距离就大打折扣。

     3 、颜色失真

     红外摄像机的色彩在白天都会或多或少的偏色,这个最直接的原因是摄像机滤光片的问题,一般红外摄像机使用能透过一定比例红外光线的双峰滤光片,其优点是成本低,但由于自然光线中含有较多的红外成份,当其进入CCD后会干扰色彩还原,比如绿色植物变成灰白等等(有阳光的室外环境尤其明显)。

     4 、临界点的反复跳变

     这是由于部分不管是配置了IRCUT双滤光片还是用双峰滤光片的摄像机在某些复杂的光线的环境下不能稳定的工作造成的,同时因为多数厂家都是使用简单的如光敏电阻感应器等方式去控制IRCUT双峰滤光片的工作状态,其临界点的反复跳变就不能尽人意了。但是如果采用智能芯片来控制,其模糊逻辑能力能有效控制IPCUT双滤光片的工作状态。

     5、使用寿命短

     使用寿命短是普通红外摄像机的通病。LED消耗的电能一部分转换为有效的光能量,一部分则转换为热能,这是不可避免的,问题是对产生的热能要进行合理的控制和处置。当产生的热能太多,或没有采取适当的降温措施时,机内温升过高,导致LED的过快老化引起照射距离的过快下降。特别是一些生产者,没有健康的经营理念,片面追求交货时的性能,忽视产品的使用寿命,在没有解决发热和温升过高问题的情况下,拼命追求亮度和距离,更是造成其使用寿命急速下降的重要因素。

     红外摄像机暴露出的诸多弊病也或多或少制约了自身的发展。有业内人士认为,红外摄像机今年的“火”不同于往年的“火”。安防市场如今已经进入微利时代,在原材料大幅上涨的情况下,红外摄像机生产厂家在保证利润的前提下不得不降低成本,这也导致产品质量得不到保证,进而导致产品返修率逐渐攀升。

     目前市场发展现状

     因国内市场对红外摄像机的需求,红外摄像机的红火也促进了众多安防企业的加入。在红外摄像机市场不断趋于成熟中,红外市场也逐渐形成了割据纷争的混乱格局。红外摄像机市场激烈的竞争并未促进整个市场的发展,相反,一些原先已经解决的产品问题又经常出现。那么,造成红外摄像机目前萎缩不进的局面也有几大因素:

     1、 手工作坊冲击正规厂商 市场较混乱

     由于红外摄像机的生产门槛较低,且市场上有相当一部分商家专门生产和出售摄像机配件,这就为手工作坊的生长开辟了一方沃土,他们最终目的是追求利润最大化,显然,质量成为空谈。由于其低廉的价格造成对一些正规厂家的冲击,使得正规厂家的市场份额逐渐减少。迫于竞争的压力,为了守住市场,一些正规厂家只能压缩成本。迫于生产厂家的压力,各原材料供应商只能对材料质量逐渐“缩水”,导致产品整体质量下降。以前没有出现的或者已经解决了的质量问题开始抬头,市场处于白热化的恶性价格竞争中。安防行业发展只有短短30多年,目前市场,各厂家正处于“百家争鸣”的时期,还没有龙头型的红外摄像机企业来对整个行业进行引导。再者,很多客户缺乏对红外摄像机的正确认识,红外摄像机技术门槛太低,也使得很多小型作坊有机可乘。

  2、产品体系单一 产品同质化严重

     从2006年以后,红外摄像机就很少有新型品种出现,多数厂家的产品,仍然是2006年的产品,不同厂家生产的产品如果不贴标签,单从外观上很难分辨出两家产品的差别。其实,在这段时间,也有公司在对自己的产品线进行更新,但是一个新产品从研发到投入市场要经过很长的时间,而由于红外摄像机市场的价格波动太大,容易造成一个新产品刚一面世就会遭受价格打击,且在这几年时间里所开发的新产品大都是功能单一,没有特别的亮点,从而导致推广也比较困难。

     3、行业机制的不健全  缺乏标准

     安防行业一直是一个标准滞后的行业,自上世纪80年代初安防行业在中国开始起步,目前为止,国内摄像机厂商依然没有一个行业标准进行制约。在这样混乱无序的状态下,几乎无法衡量一个摄像机是否合格。另一方面,国家检测标准机制也不够健全。国内对红外摄像机质量检测的唯一权威机构是公安部安全防范报警系统产品质量监督检验测试中心,而该中心检测摄像机所依据的标准是《GB/T15865-1995摄像机(PAL/SECAM/NTSC)测量方法》,各项检测只是针对常规型摄像机的清晰度、抗电压能力、亮度、信噪比等参数进行检测,完全未涉及红外摄像机及其红外灯功率、发射距离、夜视效果等各项相关指标的测试。但这个检测并不能起到门槛和较强的制约因素,这也是导致红外摄像机市场较混乱的一个方面。

     红外摄像机发展趋势

     红外摄像机的诞生是顺应了我国特殊的市场需求。据笔者了解,国外市场基本上不生产红外摄像机。其原因,一个是红外摄像机本身是一个高温产品,在大多数监控环境下都是潜在的危险因素,如煤矿监控、工业监控等等。第二是红外摄像机的低价竞争严重影响了产品寿命,据调查,普通的红外摄像机使用寿命一般不到一年。产品使用寿命短对于生产厂家来说也许是更多的利润空间,然而对于终端用户来说却是损害了消费者的利益。红外摄像机市场势不可挡,因此各生产厂家也在不断开发更具性价比的产品。国外摄像机品牌如三星、索尼为适应中国本土化也推出了红外摄像机,但为了解决红外摄像机弊病,国外研发出了超低照度摄像机。我国也可以研发出更具优势的红外摄像机产品,弥补其本身的功能缺陷,还可以解决安全隐患。

     目前红外摄像机市场占有率最高的还是LED红外摄像机,但绝大多数产品照射范围只能达到100米以内。在应用方面,红外摄像机主要还是应用于民用领域。红外摄像机经过了几年的发展,市场也在不断更新换代,近期摄像机市场上又出现了能在夜间不用可见光也能像白天一样从监视器上直接观察人和物的激光夜视摄像机。

     激光夜视摄像机技术不同于热红外成像技术和微光夜视技术,热红外成像技术只能看到人和物体的热轮廓,看不清物体的真实面目。微光夜视技术需要一定的月光、星光和环境光才能看到物体,如果没有光就什么也看不到。利用红外灯辅助照明虽然也能看到目标,但都不能克服红外光暴,不能隐蔽观察,容易自我暴露目标,图像受光波干扰,达不到像黑光夜视摄像仪一样的可视效果和清晰度。

     从去年开始,摄像机市场上开始推出一款名为白光灯夜视摄像机,是与红外摄像机相对应的一种产品。据介绍,白光灯摄像机的优势是在晚上也能呈现出彩色图像,这不同于红外摄像机只能拍出黑白图像。白光灯夜视摄像机有调光技术,灯光的强弱是由周界环境来决定,周界环境越暗,灯光越强。这种白光灯摄像机比较适合于人迹较少的偏远工厂,其显眼的灯光还可以起到震慑作用。但白光灯摄像机实际效果及产品质量还需要接受市场的检验。

     红外摄像机的发展还需要很长的过程,红外摄像机在某些功能上有它的优势,但是生产者不能以牺牲产品寿命为代价,怎样解决红外摄像机寿命短、散热差等问题也是安防企业在红外摄像机未来发展中要解决的命题。希望我国的安防产品在保证产品质量的前提下,能为用户带来更实用的功能。

 

 

 

关键字:摄像机

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2011/1121/article_4189.html
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