淺談紅外攝像機技術動態及市場發展趨勢
發佈時間：2011-02-27
隨著安防監控逐漸成為社會需求關註的熱點，安防技術的發展越來越受到社會各方面的重視，國內安防市場規模也在新世紀以後逐漸壯大，用戶對安防產品的功能要求也發生瞭變化。以前僅可見光監控不能再滿足人們的監控要求，夜間無光監控是現在監控系統中必不可少的重要部分。在過去的視頻監控系統工程中，很少應用到紅外燈，而現在人們對電視監控系統工程的要求愈來愈規范、愈來愈高，對重要的場所就自然要求做到24小時連續監控瞭，紅外線在夜間監視所扮演的角色更加突出，不僅在金庫、油庫、軍械庫、圖書文獻庫、文物部門、監獄等重要部門采用，而且也在一般監控系統中也被采用，甚至居民區電視監控工程也應用瞭紅外線攝像機。本文主要闡述瞭紅外技術在視頻監控中的發展和應用情況，供讀者參考。
紅外攝像機技術分析
實現攝像機夜視技術的方法，可以采用常規的可見光照明，但此法不僅不能隱蔽，反而更加暴露監控目標，隱蔽的夜視監控，目前都是采用紅外攝像技術。紅外攝像技術分為被動紅外攝像技術和主動紅外攝像技術兩種。
1.被動紅外攝像技術是利用任何物體在絕對零度～273℃以上都有紅外光發射的原理。由於人的身體和發熱物體發出的紅外光較強，其它非發熱物體發出的紅光很微弱，因此，利用特殊的紅外攝像機就可以實現夜間監控。但是被動紅外攝像技術設備造價高，得到的紅外圖像是目標表面溫度分佈的圖像，和人眼所能看到的可見光圖像是不同的，不能清楚識別目標的細部特征，不能滿足作為“證據”的要求，多用在軍事方面，在民用夜視系統中基本上不被采用。
2.主動紅外攝像技術是利用特制的“紅外發光二極管(IR?LED)”人為產生紅外輻射，產生人眼看不見而普通攝像機能捕捉到的紅外光，輻射“照明”景物和環境。利用攝像機的CCD圖像傳感器可以感受紅外光的光譜特性(即可以感受可見光，也可以感受紅外光)，使用普通低照度CCD黑白攝像機或使用“白天彩色夜間自動變黑白的攝像機”或“紅外低照度彩色攝像機”去感受周圍環境反射回來的紅外光，從而獲取比較清晰的黑白圖像畫面，實現夜視監控。因此，現在的紅外攝像技術多數采用主動紅外攝像技術，通過紅外燈來配合攝像機使用，所以紅外攝像機是將攝像機、防護罩、紅外燈、供電散熱單元等綜合成為一體的攝像設備。
紅外攝像機的三種形式
紅外技術在1800年被英國天文學傢Herschel發現之後，就被越來越多的科學傢利用在各種場合的研究中，其中主動紅外攝像技術在安防監控中的應用經過近二十多年的快速發展，技術上都較為成熟，歸納起來有三種方式。
第一，鹵素燈：鹵素燈的發光功率非常強大，當然耗電量以及發熱也會相對比較大，成本比較高，它的致命缺點是體積大、散熱不充分，壽命非常短，一般都在一千小時以內，而且紅暴現象特別嚴重，故不適合用於民用夜視監控方面。
第二，LED紅外燈：由一定數目的紅外發光二極管矩陣組成發光體。紅外發射二極管由紅外輻射效率高的材料(常用砷化鎵GaAs)制成PN結，外加正向偏置電壓向PN結註入電流激發紅外光，光譜功率分佈為中心波長830~950nm，半峰帶寬約40nm左右，它是窄帶分佈，為CCD攝像機可感受的范圍。其特點是體積小，生產工藝簡單，品質容易保證、發熱量低、發光光學系統合理，可以完全無紅暴，(采用940～950nm波長紅外管)或僅有微弱紅暴(紅暴為有可見紅光)，使用壽命可達6000小時以上，是做紅外燈理想的器件，目前廣泛用於夜視監控。
第三，LEDArray芯片：在二十世紀九十年代末期開始出現發光效率達到25%且高度集成的LEDArray技術，采用貼裝工藝和光學處理，其一個LEDArray芯片的光學輸出達到瞭800mw-1000mw為普通LED的換代產品，此項技術的優點在於：
1、集成體具有更高標準的軍工等級且更可靠。
2、集成體使用金屬制成，散熱好，操作時易保持低溫，不似傳統LED的設計，僅靠兩根細金屬腳散熱;
3、集成體使用特殊的材料，使得壽命增長許多倍;
4、發光體是單光源，使得照明光束均勻照射在目標的物上，發光角度可大可小，無手電筒效應;
5、高度集成的一體化設計。
LEDArray技術出現和普及應用，既滿足瞭安防視頻監控的“證據力”要求，同時有效的解決發光角度小、散熱不好和體積大的問題，成為高質量夜間監控的理想選擇。
紅外攝像機的發展障礙
“彩色不失真”與“夜視”同時存在是一大難題，它是由於日夜交替所帶來的光線轉換，而平光鏡與濾光鏡不能隨需要自動轉換所帶來的困擾。在白晝光線下，攝像機使用平光鏡就能攝錄到清晰的圖像畫面，能夠達到視頻監控的目的，但是卻不能24小時不間斷的持續工作，因為在黑暗光線下，通過平光鏡片是無法監控到黑暗環境下的任何物體的，而每當夜幕來臨時，更換攝像機的濾光片顯然不現實，通寶萊公司利用IRCut自動轉換鏡片技術就很好的解決瞭這一問題，加以LEDArray紅外夜視技術的運用，使對夜間監控畫面不失真，清晰度高，能夠滿足全天候不間斷視頻監控的需要。
由於可見光與紅外光波長不同，故聚焦點不同，形成瞭日夜畫面無法同時清晰，選用近年來發展出鍍膜技術的紅外鏡頭亦解決瞭聚焦問題。由於LED紅外燈散熱和小角度的問題，導致瞭紅外燈光衰減嚴重、發光效率低和畫面明暗不均的現象發生，而選用LEDArray發光芯片制成的紅外光源，由於其高亮度、小體積，發光角度可變、散熱好、集成度高和長壽命的特點，迎合視頻監控對產品小體積和長不同視距的夜視要求。
目前的紅外夜視市場相當混亂，主要在於業界缺乏統一的標準規范。例如，紅外燈的照射距離便常常是各傢企業宣傳的重頭戲，彼此間又不太一樣，而究竟照射的距離是在哪個條件下測得的，當時的環境照度如何，呈現出來的畫面品質又如何，卻無從得知。這正是目前紅外攝像機面臨的最嚴峻的考量，解決掉這個難題成為企業之間共同關註的焦點，因此國內企業要繼續在紅外市場上領先，我們就要和相關政府部門一起共同把行業標準給制定好，這樣才能繼續在市場上走遠。
紅外夜視市場的發展
隨著監控產業的不斷壯大，對紅外的需求也會水漲船高。各廠傢更應該在產品的功能上做到差異性，以滿足客戶自身實際需求。遠距離夜視技術是今後夜視監控市場的一個趨勢，誰把握瞭這個趨勢，誰就掌握瞭市場的制高點。
視頻監控向室外發展，室外監控向夜視發展，夜視的發展方向基於紅外，這個趨勢已成為攝像機行業的發展趨勢。隨著光電、微電子、微計算機及數字視頻技術的發展，安全防范產業已由傳統的簡單模擬式走向高度集成的小型化、數字化、智能化和網絡化。2007年全球視頻監控設備市場約50億美元，預計2010年將上升到86億美元，年復合增長率為11%。
主動紅外技術由早期的有效率僅為5%，發展到現在有效率25-30%的LEDArray技術，滿足瞭近距到中遠距離的紅外夜視技術突破，而采用新的激光夜視技術是實現遠距離的夜視監控的途徑之一，因為激光具有亮度高、相幹性好、單色性好、方向性好、壽命很長和CCD對其波長的感應程度大於LED的特性決定瞭激光可以照射更遠的距離，而且光強度也比常規光源要強的多。此外，與另一種夜視技術--微光技術進行融合，也是未來的發展方向之一，在微光與紅外技術各自不斷進步的時期，考慮到二者的互補性，在不增加現有技術難度的基礎上，如何將微光圖像與紅外圖像融合以獲取更好的觀察效果，該兩項技術成為當前夜視技術發展的熱點研究。
經過近二十多年的快速發展，安防產業愈來愈受到國傢及社會各界的廣泛關註。而從2000年開始，紅外攝像機作為一個新概念產品大規模在中國市場出現後，從無到有，從體積龐大到精致小巧，照射距離也由近至遠，技術發展逐漸自成“一體”，市場占有量逐年攀高。加上紅外攝像機領域產品技術門檻的降低、核心部件原材料供應地的增多，以及民用市場中人們日益增強的監控安保意識，紅外攝像機以迅雷不及掩耳之勢的速度迅速占領瞭市場，近年來國內一些大型項目的啟動更是為紅外夜視市場的發展起到瞭推動作用。由於監控是安全防范的基礎手段，隨著行業的發展，安防技術的發展越來越受到社會各方面的重視，安防監控也逐漸成為社會需求關註的熱點，這些外界的促成因素正帶動著紅外夜視市場持續升溫。
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