阵列红外摄像机在夜视监控中的应用

2012-09-14 14:57:15来源: 互联网 关键字:阵列  红外摄像机  夜视监控

近年来,视频监控技术有了一定的发展,然而,在视频监控领域始终有一个突出问题没有得到很好地解决,就是夜间的视频监控问题。夜晚的监控是至关重要的,但监控摄像机犹如人的眼睛,在光线太暗时无法清晰地看清目标,只能了解大致轮廓,无法识别面貌,也就无法作为“呈堂证供”有证明力的依据。

  为了解决这个问题,安防行业各厂商探讨了很多的方法,比如,主动红外的LED红外、激光红外,被动红外的热像仪,微光夜视等等技术。而我们目前应用最广的主动红外夜视技术是通过主动照射并利用目标反射红外源的红外光来实施监控的夜视技术,以便实现摄像机的夜间监控要求。

  目前监控行业里95%以上都是使用这项技术实行夜视监控,LED红外发光管通过主动发出红外波长的光照射被监控对象。红外光线不在人的肉眼可见的范围内,因此,一般情况下是不可见的。红外光的亮度决定了被监控物体的清晰程度。

  红外技术的发展

  主动半导体红外技术最早在上世纪60年代初期由美国贝尔实验室研发成功,最早期的红外转换效率只有5%,效率很低,多用在红外遥控器等简单产品上。经过在夜视应用中的反复实践和发展,通过把单个的红外LED封装组合起来,固定于镜头的周围,给监控摄像机取像进行主动补光。单个LED红外二极管的有效效率为20%左右,但是存在明显的缺陷,那就是受限于散热处理而发光功率大大减小,以至于照明距离急剧缩减,往往达不到标称的照射距离;还有就是产品的体积,受限于LED管的数量,为了达到照明需要,就得用多个LED管组装,造成体积增加,不便于应用。另外,由于LED的热量无法有效散发,导致腔体整体温度增加,严重影响了了摄像机CCD的性能,也就是为什么市场上主流的红外摄像机寿命比较短,使用一段时间之后,效果明显变差的主要原因。

  基于市场实践的迫切需求,阵列红外在原有的LED红外技术的基础上,进行一项革命性改进,就应运而生了。阵列红外夜视技术,本质还是通过摄像机发射主动红外光波的方式实行夜视效果,但采用了先进的封装技术,将几十个高功率、高效率的红外晶元封装在一个平面上。这一技术一问世,就获得了异乎寻常的飞速发展。

  阵列红外摄像机在监控领域中应用的最大优势在于解决了LED光源散热的问题,具有极高的发光效率和发光强度,光电转换效率比普通红外LED摄像机提高了25%左右,效率可达到45%,大大地降低了能耗、增加了照明距离,同时延长了摄像机的使用寿命,阵列红外夜视摄像机的使用寿命一般为普通红外摄像机使用寿命的9倍。

  阵列红外摄像机的主要优势

  亮度高

  很显然,亮度越高,光线的照射距离就越远,单个的LED输出光功率一般为5~15mW,虽然可以通过加大电流来提高亮度,但是材料本身的局限性是,红外线的光电转换效率不高,只有20%的光,余下的80%便是热能。因此,提高亮度的同时,也产生了更多的热能,这对工作温度要求严格的摄像机的关键器件 CCD来说,明显是行不通。另外,LED多个组合是以PCB板为载体,散热性能不好。而阵列红外摄像机的光源,通过将几十个高效率和高功率的晶元通过高科技封装在一个平面上,配置良好的导热装置。同时增加其光电转换效率,亮度约是单个LED的100倍。

  体积小

  前面提到过,阵列红外运用了高集成的先进封装技术,一块封装了几十个晶元的阵列红外芯片,仅仅指甲盖大小。试想一下,把几十个单个的LED组合在一起的体积会是什么样?体积小最主要是便于应用,如果将几十个单个LED组合的红外光源安装在高速球机上,效果是可想而知的。

  寿命长

  阵列红外技术保证了CCD良好的工作状态,其使用寿命是普通LED红外摄像机的9倍。普通的LED红外摄像机将 LED发光管和摄像机置于一个腔体内,而且LED管的热量无法通过PCB板得到有效散发,温度问题严重制约了CCD的使用寿命。普通LED红外摄像机在使用3个月后,便开始出现老化迹象,画面模糊、发白、对比度缺乏等等问题出现,直接影响产品使用效果,甚至整个摄像机报废。

  效率高

  由半导体本身的特性所决定,其发光效率与散热性能是一个良性裓-环。散热性能越好,那么工作温度就越低,工作温度低又能更好地保障其发光效率。反之,则是陷入效率不断衰减的恶性循环。另外,我们的供电系统采用自主专利的高频尖脉冲供电,保证获得更高的效率。

  光线匀

  众所周知,每个普通的红外LED前面都有一个球面,是一个独立的光学设计,用来改变光斑的大小。当多个红外LED组合在摄像机镜头的周围后,发射出来的光线就是多个光斑重叠组成,重叠的部分亮度就会特别高,同时还形成一个圆圈,即“手电筒效应”,夜视画面效果当然是不均匀的。而阵列红外摄像机相当于是一个大的点光源,通过特殊的光学设计,使得光线均匀照射被监控物体,所得到的监控画面的中间和四周的亮度是一致的。

  结束语

  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,阵列红外仍然为夜视监控领域最好的、最实际的解决方案,它改进了传统LED监控摄像机的诸多缺陷,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。

  阵列红外摄像技术,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。随着人们对阵列红外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,从而使阵列红外技术得以进一步推广和普及。

关键字:阵列  红外摄像机  夜视监控

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0914/article_16807.html
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