红外摄像机的发展现状与技术瓶颈
中国安防行业网    2012-10-25 14:18:00    关键字:红外摄像机 安防监控      浏览量:

  红外摄像机就是在夜视状态下,摄像机会发出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的物体,关掉红外滤光镜,不再阻挡红外线进入CCD,红外线经物体反射后进入镜头进行成像,这时我们所看到的是由红外线反射所成的影像,而不是可见光反射所成的影像,即此时可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的影像。

  红外摄像机的发展现状

  目前,市场上的红外摄像机产品普遍存在的缺陷有:红暴问题、寿命问题、角度的问题、通光量的问题、焦点偏移的问题、色彩问题、灵敏度的问题、距离的问题。特别是因可见光与红外光波长不同,故聚焦点不同,形成了日夜画面无法同时清晰等问题。而行业标准缺失也严重影响了人们对红外摄像机产品的信任。

  红外摄像机无论如何升级改版,都面临使用寿命和红外距离两大困扰。虽然目前红外摄像机的距离和使用寿命还不能用"成反比"来形容,但要红外线发射得远,就得采用大功率LED,同时功率过大,LED就会发热,便会造成红外的衰减。而热量散发不出去,会影响到摄像机CCD芯片的工作。LED本身封装可以耐受高低温,但CCD每种芯片的耐热温度不一样,有的超过65℃就会出现保护状态,画面出现白蒙蒙的一片,进而摄像机就会"罢工"。所以很多生产红外摄像机的厂家在改进摄像机寿命时,主要是围绕着如何让红外摄像机不发热和如何让红外摄像机的热散出去来做突破。

  1、技术突破提升红外摄像机性能

  尽管LED红外灯存在非常大的技术缺陷,由于市场的需求,目前红外枪型摄像机的产量保守估计也应该占到总体比例的50%以上。随着红外技术的发展,过去的技术瓶颈也正在取得突破:散热问题、使用寿命问题、红外光有效转换问题以及先进的产品设计理念等等都在取得突破,红外LEDArray(阵列红外灯)正是针对解决LED的缺陷而诞生的新红外技术。

  LEDArray红外阵列的出现彻底改变了LED使用寿命短、红外夜视距离短、红外效果不理想的现状。LEDArray为高度集成的LED,一个LEDArray相等于一两百个LED,那么同等体积的发光体LEDArray的亮度要高出LED很多倍。LEDArray的发光体原始的半功率角约为150°,可以通过光学手段改变不同的角度实现可变角,LEDArray不同于普通LED的封装方式,避免了红外灯的热衰减现象,使用寿命也高出LED四至五倍。随着LEDArray的出现及不断成熟,继而大面积的应用,其生产成本应能不断下降,最终取代普通红外LED,成为解决夜视的一种主流产品。

  红外摄像机最早是通过简单的12颗LED灯与摄像机结合的一体机,加之采用单滤光片,很难兼顾白天与黑夜的效果,而且最初的LED都是独立常亮的,这样就减少红外灯的寿命。而改善滤光片并增加光敏电阻,可以控制红外灯起用时间,从而延长了红外灯的寿命。

  双滤光片技术是通过硬件来切换红外灯的起用,这样更加准确地控制红外灯的使用寿命,而且在成像效果上也大大超过以前的单滤光片的效果,在清晰度、图像还原效果,角度修正等方面都有很大的改进。

  2、提升画质延长寿命

  由于红外灯所具有的性价比优势以及技术结构简单的特点,造成了众多摄像机厂家涌入和产品同质化的现状,为了改变安防市场供求"僧多粥少"的局面,一些厂商从软件操作界面、DSP方案入手,细化功能按钮,改善人性化操作、从DSP方案中提升画质、调节色度及高解析度水平下的噪点等手段。也有厂家从电路设计、镜头选择方面进行改进,而更多的厂商从外部的硬件工艺下手,如对铝质外壳厚度、模具工艺精度、表层烤漆亮度方面下功夫。

  红外摄像机的发展瓶颈

  从目前的情况来看,红外摄像机技术已经发展到一个比较高的阶段。但是,技术瓶颈仍不容忽视。

  1、红外光束的有效照射距离:由于红外光束的散射,有效距离内的物体才会清晰可见。

  2、画面质量:夜视画面有手电筒效应,即中间亮、四角暗,在画面中部有泛光、光晕等影响图像质量的现象。

  3、主动红外的"反射限制":只有在红外光束照射范围内的物体,并且表面没有吸光材料或吸光颜色的物体才会反射红外光,监控时受到"反射限制"。

  4、节能与散热:红外发光设备的功率大,散热量也大,处理不好会对整个系统产生影响。

  然而,值得欣慰的是,被动红外技术已经被高速球机采纳。红外成像技术与高速球完美结合,实现无光线条件下的监控,有效地克服了主动红外技术的以上几点缺陷。

  1、恶劣环境监控:波长在8-14微米这一大气窗口区的红外线可以穿透雾气、阴霾和浑浊空气、烟、雪等,实现在各种恶劣环境下的监控。

  2、Lux监控:不受"反射限制"的制约,毕竟,一切绝对温度大于零K氏温度的物体都辐射红外线。

  3、探测距离:最大探测距离可达2km以上,红外发光设备的红外线有效率最高仅有25%。

  4、节能和散热:用于高速球的红外热成像仪功率为小于2W;另外用于高速球上的红外热成像仪的焦平面阵列上电路和非均匀补偿相结合可以不需要热电致冷器。

  5、画面质量:通过红外探测四面阵列将红外能量转换成为电信号,在监视器上生成热图像并显示温度值。