激光红外一族——网络高清摄像机新宠

2012-11-05 20:24:35来源: CPS中安网

    全天候视频监控的呼声愈来愈高,这不仅仅存在于金融、电信、监狱、政府、学校、酒店等专业场所,也是一般居民监控场较为普遍的现象,这是人们自身安全意识的不断提升,也是对监控系统工程的要求越来越高、越来越规范的具体表现。红外摄像机的出现恰恰能填补夜视监控的市场空缺,目前也无其它摄像机产品可以替代其在夜视监控扮演的角色,这种得天独厚的优势令其在市场中的表现是节节开花。

    在当前整个安防监控系统中,几乎所有的摄像机厂商都会推出相应的红外产品,且红外摄像机的出货量可占到总体摄像机销售量的30%-40%或以上。由于红外摄像机在安防市场的地位相对独立,所以其整体的市场表现均是在需求和应用中保持着稳步发展,较少出现爆发式的增长或是市场整体低迷现象,只会出现红外技术的更新与红外摄像机种类的差异化所造成的红外摄像机市场份额各不相同的情况。同时,红外摄像技术的进步较为明显,因为巨大的市场需求刺激了厂商对红外摄像机产品的升级改造,同时也是安防监控行业逐渐得到人们所关注,在应用需求与技术需求相结合的市场呼唤下,红外摄像机在技术层面和应用层面上不仅受到行业化影响,也受到大众需求的影响,这就需要更加成熟、更加高效的红外技术来相匹配,需要更加简便、更加专业的红外产品相适应。

    从卤素灯到点阵式红外灯的升级

    红外摄像机技术有主动红外和被动红外的区别,目前市场上90%的红外摄像机采用主动红外技术,而被动红外技术如热成像摄像机因其价格高昂、技术门槛高,只在一些特定场所使用。本文主要介绍主动红外技术的发展,被动红外在此就不多赘述。

    红外摄像机从最初的卤素灯、LED红外灯到如今的阵列式红外、点阵式红外灯、激光灯,其技术发展进步非常迅速。如今,卤素灯几乎在市场上已经看不到,LED红外灯是当前红外摄像机使用最多的灯板,市场占有率高达75%以上,其如此巨大的市场份额主要因为它的价格低廉与近距离夜晚光照效果好两个方面,但LED红外灯大多采用成本低廉的“环氧树脂”作为封装材料,而这种材料在遇热后化学性能不稳定,致使LED红外灯在长时间使用后会出现严重的光衰现象,红外效果就会越来越差;再者,随着目前大范围监控需求的增长,其短距离的红外夜视效果已经不能满足市场发展,而发光量、发热量与寿命就是红外摄像机备受关注的三个主要问题,厂商也是主要围绕这三个关键技术进行研发与升级。

    阵列式红外灯(LED ARRAY)与点阵式红外灯的出现是对红外技术的革新。阵列式红外灯采用多晶片封装技术,将大功率发光晶片封装在特殊光学材料中,灯体的光电转化效率比LED红外灯高几倍,发热量也比LED红外灯小很多,同时阵列式红外灯还配有专门的散热装置,寿命周期是普通红外灯的5倍以上。但相比点阵式红外灯,阵列式红外灯因为由多颗发光芯片封装在一起,虽然也有专门的散热装置,但散热方面处理也不是很好,使用一段时间后,发热量比较大,或多或少会降低使用寿命。点阵式红外灯被人们称为大功率阵列灯,也是后者的升级版。它具有更小的体积,发光亮度更亮,发热量也控制的很小,夜视距离仅次于激光红外灯。发热一直以来都是各代红外灯板的通病,点阵式红外灯通过改进生产工艺,光电转化效率成倍提升,每个灯都配有专门的散热片或散热风扇,发热要比前几代灯板小很多。

    激光红外受青睐

    在大范围夜视监控中,要求摄像机配搭大功率的红外光源实现远距离夜视监控。虽然上述的点阵式红外的发光率可满足常规的远距离监控,如在50-80米的距离内红外效果相对理想,但是在80米外的夜视距离,点阵式红外灯的效果就逐步递减,更不用说150米甚至200米、300米外的夜视距离了。而近几年出现的激光红外技术在红外市场的表现如火如荼,激光红外灯也越来越受到许多远距离安防监控场所的青睐。

    红外激光在照明领域中应用的最大优势在于激光具有极高的发光效率和发光强度,半导体激光的光电转换效率最高可达80%,大大的降低能耗,增加照明距离,而且由于激光的控制技术的专一性使得激光产品的寿命有所保证。发光率、发光强度与高效的光电转换率优势直接转变成照射距离与寿命的优势:

    照射距离:单一的LED输出光功率一般为5~15mW,现在虽然有40~50mW的LED产品问世,但是依然无法和半导体激光管(LD)相比,现在单芯的半导体激光管的发光功率可达10W,一个激光管的亮度等于几百个LED的亮度总和,故相对很小的激光产品可以达到很大的照射距离,大大的改善照射效果,提高清晰度。再者,CCD对于808nm激光的感应比LED红外850nm在相同功率下要高出3倍左右,其照明效果不言而喻。现在市场上较多的激光产品基本能达到300到500米的照射距离,完全可满足远距离夜视监控的需求。

    寿命:激光红外采用半导体激光管,它和LED都属于半导体发光产品,半导体产品的寿命很大程度受制于对产品散热的处理。激光照明器由于采用金属封装和专用电源,可以通过先进的半导体温控技术,达到完美的温度控制,使得产品始终在设定的合理温度下工作,寿命能够很好的得到保证。

    虽然激光优势明显,但是也存在两个显著的问题:一般激光均搭配大变倍的变焦镜头进行夜视监控,所以激光监控摄像机在价格上要比传统红外监控摄像要高出很多;由于激光摄像机监控距离大,因此视角比较小,大范围监控需要更多的激光摄像机,加上由于激光灯本身亮度太强,所以近距离照射的效果会很不理想,无法看清人和物,因此,激光摄像机主要用于配合普通红外摄像机使用,以弥补远距离监控的不足。

    网络化 、高清化渐成趋势

    安防产品的网络化、高清化、智能化已经成为行业内的必然趋势,产品系统架构的转变促使红外摄像机也需要进行相应的升级,红外摄像机的网络化、高清化也逐渐成为行业应用选择的趋势。具备网络化、高清化特性的红外摄像机可极大的促进红外摄像机的应用,一方面体现在网络化使红外摄像机的部署更加方便,而且网络化的应用也意味着具备更高的附加值,同时能实现智能化的应用;另一方面体现在高清化使红外摄像机夜间监控图像更加清晰,有更好的细节表现力。

    如在大型厂区的全天候监控中,整个红外监控系统采用标准的TCP/IP协议,可直接在企业的局域网运作。监控中心只需安装图像监控系统服务器,并搭配相应的数据库,完成现场图像接收、控制信号的协调、图像的实时监控、用户登录管理、录象的存储、检索、回放、备份、恢复等,使得企业监控中心不仅能对总部进行监控,还能对分支机构、厂区进行远程集中监控,分支机构、厂区和总公司之间只需采用ADSL、光纤、电信专线或者架设无线网络的方式,这样的方式让企业不需要加派人手对各个监控点进行24小时人眼观察,只需配备少量的人员在监控中心即可。

    不过,虽然高清化带来的视觉体验是模拟产品所不能比肩的,但同时我们也要意识到其核心SENSOR的感光度问题:在相同面积下像素点相同时,CMOS感光面积相对低于CCD,造成CMOS低照度效果相对CCD较差;再者,CMOS每个放大器放大倍数都不同,造成夜晚图像噪点过大,影响夜晚图像效果,故相同像素下采用CCD作为感光元件的红外摄像机较用CMOS做为采集图像清晰度、低照度都会好些。但现实情况是大部分高清网络摄像机均采用CMOS传感器,使得实际应用与理想效果之间产生了矛盾。所以,要想实现全面的红外高清监控,如何解决夜晚视频噪点大,视频出现雪花等问题是关键所在。事实上,在目前监控技术发展中,CMOS传感器飞速发展,其噪声信号也在进一步降低,星光级别的CMOS传感器也相继面世,在红外摄像机需要低功耗、高集成、小体积、网络化与高清化的号召下,CMOS传感器无疑是其未来的重点选择对象。再者,与CMOS搭载的DSP芯片性能日益增强,使得视频信号处理技术可最高效的降低相对静止画面的增益幅度,这样就可以极大的减少和消除信号中的噪声干扰,从而提高画面清洁度并降低画面噪点。

    结束语

    随着摄像机技术的发展,夜视监控也会得到进一步的发展,为了取得最佳的夜视监控效果,红外技术在不断发展进步,从卤素灯到大功率点阵式红外灯显然已经不能完全满足人们对夜视监控效果的需求,激光红外灯配合新的监控技术,使人们的监控视野不断的延伸,从而满足不同应用领域对夜视监控的要求。而在市场需求催生下,激光产品成本将会有所降低,并逐步揭开神秘的面纱,不再是特定领域的专属品,并慢慢走向平民化。同时,红外摄像机为了取得理想的应用扩展,网络化、高清化、智能化是红外摄像机发展的必然趋势。如今的平安城市、港口、银行、电力、大型商铺等大型监控场所对高清监控的需求量增长非常快速,而红外摄像机作为全天候监控的理想监控产品,无疑是这类专业监控场所的首选。

关键字:摄像机

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2012/1105/article_4972.html
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