夜视监控搭配红外技术 融合发展是趋势

2014-04-04 20:40:40来源: 互联网
    红外技术因其在夜间零照度环境下能实现画面的清晰拍摄,在近些年来,被广泛地运用于安防监控领域。随着市场需求的不断增大,安防产业迎来更为广阔的发展空间。红外监控作为安防监控领域重要应用,正在物联网大潮下迅速发展。

       夜视监控搭配红外技术 融合发展是趋势
  
  随着社会的发展,夜间监控的需要,确定了监控技术的发展方向,对于这个技术分析我们分四种情况讨论,第一种是高感度的CCD和低照度功能组成的基础部分;第二种红外照明加黑白摄像机;第三种就是直接红外摄像机;第四种是一些更高端的摄像机,像图象增强型CCD或电子倍增型CCD的摄像机,最直接的一个特点就是灵敏度相对于其他摄像机要有大幅度的提升,比如说一千倍或者几千倍,但造价也会大幅提升。
  
  现在监控领域,在全国很多地方需要24小时昼夜监控,所以红外摄像机这一块,包括对红外夜间低照度摄像机,得到广泛应用,这是一个趋势。对于红外摄像这块也是这样,而且市场情况会越来越好。随着市场需求的出现,案件发生基本上95%以上都是夜间,这是国际上统计的数字。所以夜间监控比白天监控更重要,所以真正的监控,夜间监控是重中之重,像北京这种大城市照明已经足够了,成像清晰度比国外还要好。但是中国大部分城市12点以后是一片黑暗,所以红外灯的应用是不可避免的。
  
  红外摄像机的技术探讨
  
  随着安全问题逐渐成为社会关注的焦点,安防监控技术的发展也越来越受到社会各方面的重视,仅可见光监控已不能再满足人们的监控要求,24小时连续监控是现在监控系统中必不可少的重要部分。
  
  要实现全天候不间断监控,就需要实现摄像机夜视的技术,目前都是采用红外夜视技术。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两种。
  
  被动红外
  
  被动红外摄像技术是利用任何物体在绝对零度(-273℃)以上都能辐射电磁波的原理。由于不同物体甚至同一物体不同部位辐射能力和它们对红外线的反射强弱不同,物体与背景环境的辐射差异以及景物本身各部分辐射的差异,红外探测器能将强弱不等的辐射信号转换成相应的电信号,然后经过放大和视频处理,形成可供人眼观察的视频图像,热图像能够呈现景物各部分的辐射起伏,从而能显示出景物的特征。
  
  同一目标的热图像和可见光图像是不同,它不是人眼所能看到的可见光图像,而是目标表面温度分布图像,不能清楚识别目标的细部特征,不能满足作为“证据”的要求,而且被动红外摄像机造价高,多用在军事方面,目前在监控领域的应用还很少。
  
  主动红外
  
  主动红外摄像技术是利用“红外发光二极管”人为产生红外辐射,产生人眼看不见而普通摄像机能捕捉到的红外光,辅助“照明”景物和环境,利用摄像机的图像传感器可以感受红外光的特性,感受周围环境反射回来的红外光,获取比较清晰的黑白图像画面,实现夜视监控。因此,现在的红外摄像技术多数采用主动红外摄像技术,通过红外灯来配合摄像机使用。
  
  夜视监控,红外技术融合高清、网络是发展
  
  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。
  
  从相关统计数据来看,与2011年相比,2012年高清摄像机的市场增幅超过了200%。而模拟摄像机在2012年却量价齐跌,市场占有率已跌至70%。在2015年,百万像素的高清网络摄像机将会超过摸拟摄像机,成为安防监控领域的霸主。而高清网络阵列式红外摄像机又占高清摄像机市场约80%。目前国内的红外技术也越来越成熟,高清、网络融合应用的网络阵列式红外摄像机也普遍受到了广大消费者的信赖。国内以生产红外摄像机为主的各类安防企业在提高红外技术的同时也已纷纷加入到其他类型的摄像机研发中来。未来的高清网络阵列式红外摄像机市场空间将会更大更广。
  
  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。
  
  红外技术与夜视监控搭配  相关问题及原则须关注

  
  1、注意摄像机的口径尺寸与通光量
  
  摄像机感光组件的口径尺寸已经趋于小型化,目前市场上的摄像机口径尺寸大小一般从1/1.8”到1/4”,而在感光组件与镜头搭配时通光量取决于摄像机口径尺寸,口径小接受的光通量就少,反之亦然。此外,还需特别注意与镜头的搭配原则,即焦距数值与光圈口径成反比对应关系,例如4mm光圈比可能为f1.2-1.4,但50mm甚至200mm光圈口径可能最大只有f1.8-2.2,因此也会影响到通光量,相应的在搭配红外线投射时也会因影响到成像距离的画面亮度。
  
  2、必须选用低照度条件的摄像机
  
  摄像机的最低照度是被摄景物的亮度最低值,摄像机厂家会给出不同光圈f值的最低照度,也就是此摄像机的最低照度(也称灵敏度)。若选择的摄像机最低照度高于红外线投射灯的最高照度要求,红外线灯的有效距离将受到最低照度的影响,令投射距离变短或成像范围不足,导致画面中心亮点而周边一片漆黑的不良显示效果。因此摄像机是不是真正的低照度摄影机对低照度环境的监控是非常重要的指标。
  
  3、或可使用黑白摄影机或日夜彩色/黑白摄像机
  
  除了摄像机本身具有低照性能,因感光组件CCD具有很宽的感应光谱范围,可感应可见光区域及一定红外线光谱范围,故可在夜间完全无照明的情况下,辅助红外光源使呈现清晰的黑白画面。而日夜彩色/黑白摄影机则能传输彩色信号,其从CCD感光组件的输出信号中分离出绿蓝红三基色视频信号,再合成产生彩色电视信号(彩色信号只感应可见光光谱)。随着影像技术的进步,已可利用数字电路的切换来实现日夜彩色/黑白摄像机的红外线感应度优势。
  
  4、注意隐蔽要求
  
  巧用屏蔽技术,使红外线照明范围只覆盖需要保护的建筑或设施,避免光线泄出扰民或造成光害。此外,选用光敏式、热敏式或光电感应式照明,只在照度低于临界值或有人过度接近可能发生非法入侵时,启动灯光开始警戒。
  
  5、善用高速定位红外线摄像机
  
  CCD摄影机日益小巧,镜头也随之精巧多变,已能记忆多组伸缩距与焦距组合模式。而摄影机以及镜头的轻巧化,使得负载摄影机的电动云台更加灵巧,并可预设方位(PTZ,presetIRCamera),其配合搭载红外线摄像机或红外线投射灯,并默认各类触发装置,几乎可做到把红外线夜视摄影机“实时”指向触发点,撷取目标影像。
  
  6、摄像机和镜头的功能搭配要求
  
  摄像机通常都具有自动电子快门、AES与自动增益控制、AGC等功能,可辅助夜视时的设定与摄像机条件要求,其中夜视要求搭配的镜头必须具备自动光圈功能,以做到日夜照度变化下摄像机的自动照度调适。
  
  7、摄像机电源搭配要求
  
  监控系统前端设备的电源供应要统一设计。其中红外线投射灯部分必须考虑到红外线灯及红外线LED的工作电流对供电电压的影响,此外传输电缆的长度也会对直流电压衰减造成影响。在有多个红外灯距控制室的距离相差较大时,采用DC12V集中供电可能导致距离控制室近的红外灯供电电压高,距离控制室远的红外灯供电电压低。加之电源电压调整上的偏差,可能造成电压或电流阻抗等问题,使红外线灯寿命缩短甚至烧毁。而电压过低的红外线灯其发射功率不足,使得投射范围、距离及亮度都不足,降低了成像效果。因此建议尽量采用AC24V交流供电或提供直流电源,其可在电压波动在AC100V-240V时保证输出稳定的直流电源,保证了红外线灯的运行稳定。

关键字:监控

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2014/0404/article_6977.html
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