红外摄像机产品趋势及现状分析

2014-04-10 19:28:01来源: 互联网 关键字:摄像机
    现在“高清”和“红外”已经成为安防监控领域前端最普及的产品系列,根据整个市场出货量来看,红外摄像机出货量占到整个安防监控摄像机出货量的80%以上。而红外线摄像机产品发展的历史只有短短5年到8年的时间。在这之前,红外线灯和安防摄像机是两个没有交集的市场,现在它们已经逐渐交汇成一个特定的巨大的,蓬勃发展的市场,也就是安防红外摄像机市场。
  
  红外摄像机的不同类别
  
  众所周知,红外线是一种光波,它的波长区间从几个纳米(nm)到1毫米(mm)左右。人眼可见的称其为可见光,可见光的波长范围为380nm~780nm,红外光线的波长在780nm~1000m之间。红外摄像机其实就是将监控摄像机、护罩、滤光片切换器、红外灯、供电散热单元等综合成一体的监控设备。由LED发出红外线,利用CCD或CMOS可以感受红外光的光谱特性配合红外灯作为“照明源”来夜视成像。市场上以发射波长850nm的红外LED为主,这个波长的红外灯红爆较小,照射距离较远。
  
  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。在市场上搭配普通LED红外灯、LED阵列、点阵式红外阵列、激光红外等作为主动红外摄像机的产品层出不穷
  
  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。
  
  LED阵列式红外摄像机:阵列式红外灯的内核发光二极管阵列(LEDArray),与传统的LED相比具有以下优点:
  
  1、亮度高,单LEDArray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LEDArray电光转换效率提升为25%左右;
  
  3、体积小,LEDArray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,LEDArray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。
  
  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(LEDArray)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”。
  
  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。

  
  红外摄像机的发展趋向
  
  作为监控前端设备,红外摄像机的发展也绕不开安防监控的永恒主题:网络化、高清化、智能化。而除了这三大趋势之外,针对红外摄像机还在如下三个方面有发展:
  
  1、随着光电、微电子、微计算机及数字视频技术的发展,安防产业已由传统的简单模拟式走向高度集成的小型化、数字化,而红外阵列也必将实现一体化和高度集成化。
  
  2、传感器红外感应灵敏度的提升以及NIR红外增强技术的发展,对黑白画质下的细节进一步提升,噪点更少,细节更丰富,层次感更强。
  
  3、激光夜视技术是实现远距离的夜视监控的途径之一,因为激光具有亮度高、相干性好、单色性好、方向性好、寿命长和对其波长的感应程度大于LED的特性决定了激光可以照射更远的距离,而且光强度也比常规光源要强的多。
  
  红外摄像机产品现状
  
  1、防水效果不理想,起雾
  
  一般红外摄像机都采用密封设计,防护等级达到IP66。但是红外灯开始工作时会产生大量的热量,同时由于部外壳的散热效果不够和机器本身的密封性不好,造成机器在使用一段时间之后,里面或多或少会出现汽水(此现象主要集中在北方地区),影响监控效果。这部分有的厂家采用透气设计,增加透气阀便于和外部温度交换,有的采用充氮,确保机器内部为惰性气体,以确保没有水汽。
  
  2、夜视效果不理想
  
  此现象主要表现是手电筒的效果或者是距离不够等等。其实这个问题主要是红外灯的角度和功能所造成的,红外摄像机所使用的红外灯峰值波长在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,要解决这个问题主要是看厂家想追求什么样的效果和什么样的成本,当然红外发射灯的功率和价格是成正比的,距离可以达到多少。天地伟业的红外摄像机产品全部采用业内一流的红外灯和透镜,确保夜视效果,彻底消除手电筒效应。
  
  3、白天偏色
  
  劣质厂家的红外一体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,一般红外一体摄像机使用能透过一定比例红外光线的双通滤光片,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)。IR-CUT双滤光片的使用就有效的解决了这个问题,IRCUT双滤光片由一个红外截止滤光片和一个全光谱光学玻璃构成,当白天的光线充分时红外截止滤光片工作,CCD还原出真实色彩,当夜间光线不足时,红外截止滤光片自动移开,全光谱光学玻璃开始工作,使CCD充分利用到所有光线,从而大大提高红外性能。天地伟业的IR-CUT采用机械式设计确保白天不偏色,夜间不跑焦,红外效果得到很好的保证。
  
  4、临界点的反复跳变
  
  这是因为部分不管是配置了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。这部分彻底的解决办法是光敏联动内部传感器,通过采用智能芯片来控制,其模糊逻辑能力能有效控制IRCUT双滤光片的工作状态。
  
  5、散热问题
  
  影响红外灯寿命最重要的因素就是温度,由于配置了发热量较大的红外灯,红外灯在启动后,整个工作时间段内(以12小时计)在红外摄像机前部会有热量集中,会影响摄像机等其它部件的正常工作。例如50颗¢5的红外灯板,长时间运行的话,LED板上的温度几乎可以达到90度左右。由于红外发光LED的辐射功率是和电流成正比的,很多不规范的厂家就用加大电流的方式来提高照射效果,然而电流越大温度越高。照射效果虽然提高了,但是机器本身由于LED过热会受到很大的伤害。其中,LED板后面的CCD就是最直接的受害者。天地伟业的红外一体机通过使用恒定电流电源供电,采用脉宽调制定律来保持红外灯电流的恒定,从而减少红外灯的发热,无论外界输入的电流如何波动,通过电路进入到红外灯的电流都非常稳定,从而保证红外灯发挥自身最大的效率、延长寿命保持电流恒定,控制LED的散热,并且LED灯板和外壳选用铝合金等散热比较好的材料,确保红外灯开启时长期运行温度不高于50度,寿命可达30000小时以上。
  
  综述
  
  在监控网络化大潮的推动和市场需求的驱动下,红外阵列摄像机获得了实实在在的突破。随着摄像机技术的进步,夜视监控还在进一步的发展中,目前受到成本、画面清晰度应用领域以及红外光波、激光等发光材料特有属性的限制,红外仍然为夜视监控领域最好的、最实际的解决方案,能够取得相对最佳的夜视监控效果,在道路监控照车牌领域也呈现了良好的效果,弥补了目前市场上的空白。新一代的高清红外摄像技术,必将在夜视监控领域引起一场新的技术革命,使人们的监控视野不断地延伸,从而满足不同应用领域对夜视监控的要求。随着人们对高清红外摄像机的认知度进一步提高和应用领域的扩展,及其所带来的规模化生产效应,生产成本必将大大的降低,从而使红外技术得以进一步推广和普及。

关键字:摄像机

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2014/0410/article_7003.html
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