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红外摄像机的原理应用与使用时注意问题
2012/7/4 8:53:00   安防监控网

  随着红外摄像机的大量普及,红外摄像机的发展趋势更加清晰,同时其产品所存在的弊病也越来越明显。

  红外摄像机的原理应用

  最早的摄像机并不带红外灯,要想做到晚上监控,只能通过辅助光源。在当时也没有人想到用红外线来当辅助光源,用的都是发可见光的照明用光源,如白炽灯、囱素灯、白光LED等等。当用可见光源作为摄像机晚上工作的必备配件时,很少有人想到摄像机还能带上红外,即使有人在研究CMOS和CCD有光谱特性能接收红外线,也没有想到将之应用到摄像机领域。直至2001年全世界第一台红外摄像机诞生。

  关于红外摄像机的起源,还有一段小故事。话说十几年前,国内一位年轻人在帮人做安防工程,当天晚上他在测试摄像机效果,而主人家正在看电视,当用遥控器在选台时,整个监控画面顿时会清晰一闪。这个现象令年轻人好奇不已并就此问题不断钻研,他将电视遥控器上的红外发射管集中在一起通电测试,便出现了红外摄像机最初的雏形。再经过多番改进,最终诞生了第一台红外摄像机。

  其实,大多数的消费级数码相机都能够进行红外拍摄,但在通常情况下,数码相机对红外的感应会影响正常的彩色成像质量。因此,在每个数码相机前面均有一个可以遮挡红外线的滤镜,安防界将之称为滤光片,专业术语叫ICF。通过滤光片将红外线过滤掉,但是,大多数数码相机的红外滤镜都没有做到100%的过滤,因而可以说,每个人手中的数码相机都或多或少都具有接收红外线的能力,只是接收的幅度不同罢了。

  一般可见光的波长是0.4~0.7微米,这是眼睛能够看到的光线。而0.7至400微米的一段就是红外线,红外线是不可见的光线,超出了人类眼睛能看到的范围。另外,任何物体在绝对零度以上自身都会发射热辐射红外光线,而像人体这样的发热物体相对于房屋、树木、石头等物体发射量会大一些。

  摄像机的传感器CCD或CMOS,一般也称为“Sensor”,是将光学影像转换成数字信号的半导体器件。但比眼睛厉害的是,它能感应到部分不可见光,如红外光线。传感器有一个指标灵敏度,也叫最低照度值,是对微弱光线的反应能力,灵敏度越高,对光线的感应能力越强,感红外的能力就越强。

  由于传感器可以感知到红外线,在白天,光线中的红外线也进入到传感器中,会导致整体图像偏红。所以普通摄像机在传感器表面都贴有滤光片,滤掉光线中的红外线。而如果红外摄像机也贴上这种滤光片,夜间摄像机红外灯主动发射的红外线也会被滤掉,导致红外灯失效。为了避免这种情况,高端红外摄像机一般备有双滤光片,即白天打开红外过滤光片,过滤掉光线中的红外线,晚上关闭红外线滤光片,让补光的红外线通过镜头进入图像。

  以上就是红外摄像机为什么可以在人眼看不清的夜间也能清晰成像的原因。依赖摄像机传感器可感知红外线这一特性,在夜间光线比较差的环境中,利用红外补光或者物体自身的红外热辐射来实现夜视,同时采用双滤光片来保证白天的图像不偏色。

[NextPage]  角度的问题:首先,使用大视角度的红外灯配合小视角度的镜头,存在光的浪费现象.其次,并不是红外灯的发射角度越大,画面效果就越好.

  通光量的问题:相对孔径决定了镜头的通光能力,相对孔径为f1.0的镜头通光量是相对孔径f2.0的镜头通光量四倍.同样的摄像机、红外灯,分别搭配上述两种镜头,红外作用距 离可相差一倍.大孔径镜头在红外监控方面,比常规普通镜头好四到十倍,按理说应该成为红外夜视监控的必须配套产品.但由于成本高昂,技术难度大,绝大多数红外产品制造商不具备供货能力.

  焦点偏移的问题:可见光与红外光由于波长不同,成像焦点不在一个平面上,导致在白天可见光条件下图像清晰,而夜间红外光条件下模糊,或者夜间红外光条件下图像清晰,白天可见光条件下图像模糊.可以用三个办法解决.第一,采用自动聚焦一体化摄像机;第二,采用专用焦点不偏移镜头;第三,采用专业的调整工具,在现有镜头条件下也可以实现不偏移

  色彩问题:所有的黑白摄像机都是感应红外光的.红外光线在可见光条件下对于彩色摄像机来讲是一种杂光,会降低彩色摄像机的清晰度和色彩还原,彩色摄像机的滤光片就是阻止红外线参与成像.要想使彩色摄像机感应红外线现在有两个做法,第一,切换滤光片,在可见光条件下挡住红外线进入;在无可见光的条件下移开滤光片,让红外线进入,这种方案得到的图像质量好,但成本高并且切换机构会导致出现一定的故障率.第二,在滤光片上打开一个特定的红外线通道,允许与红外灯波长相同的红外光线进来,这种办法不增加成本,但色彩还原略差.

  红外夜视到底能做到多远?技术到家的话,100米以上的红外夜视系统并不是什么难事.技术到家,指的是必须同时精通红外灯技术,红外感应摄像机技术和红外感应镜头技术,三者缺一不可.现在市场上产品,距离已经做到500米以上,只是造价比较高,民用市场还比较受限制。

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