紅外攝像機概述
紅外攝像機概述
隨著紅外攝像機的大量普及，紅外攝像機的發(fā)展趨勢更加清晰，同時其產(chǎn)品所存在的弊病也越來越明顯。作為從業(yè)14年的安防人，目睹了紅外攝像機的興起，也比較了解目前紅外攝像機的問題，本文將著重分析紅外攝像機的興起、應用及問題。
起源
最早的攝像機并不帶紅外燈，要想做到晚上監(jiān)控，只能通過輔助光源。在當時也沒有人想到用紅外線來當輔助光源，用的都是發(fā)可見光的照明用光源，如白熾燈、囪素燈、白光LED等等。當用可見光源作為攝像機晚上工作的必備配件時，很少有人想到攝像機還能帶上紅外，即使有人在研究CMOS和CCD有光譜特性能接收紅外線，也沒有想到將之應用到攝像機領(lǐng)域。直至2001年全世界第一臺紅外攝像機誕生。
關(guān)于紅外攝像機的起源，還有一段小故事。話說十幾年前，國內(nèi)一位年輕人在幫人做安防工程，當天晚上他在測試攝像機效果，而主人家正在看電視，當用遙控器在選臺時，整個監(jiān)控畫面頓時會清晰一閃。這個現(xiàn)象令年輕人好奇不已并就此問題不斷鉆研，他將電視遙控器上的紅外發(fā)射管集中在一起通電測試，便出現(xiàn)了紅外攝像機最初的雛形。再經(jīng)過多番改進，最終誕生了第一臺紅外攝像機。
其實，大多數(shù)的消費級數(shù)碼相機都能夠進行紅外拍攝，但在通常情況下，數(shù)碼相機對紅外的感應會影響正常的彩色成像質(zhì)量。因此，在每個數(shù)碼相機前面均有一個可以遮擋紅外線的濾鏡，安防界將之稱為濾光片，專業(yè)術(shù)語叫ICF。通過濾光片將紅外線過濾掉，但是，大多數(shù)數(shù)碼相機的紅外濾鏡都沒有做到100%的過濾，因而可以說，每個人手中的數(shù)碼相機都或多或少都具有接收紅外線的能力，只是接收的幅度不同罷了。
原理
紅外線是一種光波，它的波長區(qū)間從幾個納米（nm）到1毫米（mm）左右。人眼可見的只是其中一部分，我們稱其為可見光，可見光的波長范圍為380nm~780nm，可見光波長由長到短分為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫光，波長比紅光長的稱為紅外光。紅外光線的波長在780nm~1000μm之間，介于無線電波與可見光之間。
紅外攝像機其實就是將攝像機、防護罩、紅外燈、供電散熱單元等綜合成一體的攝像設(shè)備。目前監(jiān)控工程中最常用的紅外攝像機是主動紅外，由LED發(fā)出紅外線，利用CCD或CMOS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），配合紅外燈作為“照明源”來夜視成像。市場上以發(fā)射波長850nm和940nm的紅外LED為主。早期的紅外夜視系統(tǒng)不是用在民用的，主要應用于軍事方面，但由于主動紅外夜視系統(tǒng)發(fā)射紅外線，易于被敵軍發(fā)現(xiàn)，因而在軍事上已基本被淘汰。軍事領(lǐng)域主要用紅外熱成像儀（即被動紅外攝像機），其攝像系統(tǒng)能感應絕對零度（-273℃）以上的物體發(fā)出的紅外線輻射，物體的溫度越高，輻射出的紅外線越多并且容易成像。由于目標市場和制造成本問題，目前很少有生產(chǎn)民用攝像機的安防廠家生產(chǎn)被動紅外攝像機。
光源
紅外燈是紅外攝像機的核心部件，目前市場主要有兩種類別，一種是傳統(tǒng)型的圓珠LED燈，是比較傳統(tǒng)和常用的一種紅外光源，后來封裝不同的“食人魚”紅外燈，也可將之劃分為傳統(tǒng)紅外燈；另一種是兩年前風靡一時的“陣列式”紅外光源，其原理是將諸多發(fā)光芯片加以集成，光電轉(zhuǎn)化效率比普通的要高，普通LED的光電轉(zhuǎn)換率是10%，而“陣列式”紅外攝像機的光電轉(zhuǎn)換率可提升到25%以上，這也正是“陣列式”紅外攝像機照使所有物體“太白”的原因。夜間，人臉和衣服在圖像上很難區(qū)別開來。另外，其發(fā)熱量無法像傳統(tǒng)紅外燈一樣固定在攝像機的鏡頭周圍，市場上所見到的“陣列式”紅外攝像機，多為燈板與鏡頭分離，紅外燈分別固定在上下或是左右兩側(cè)。
紅外光源關(guān)系到攝像機的壽命和距離，一般來說，紅外燈輻射功率與正向工作電流成正比，但在接近正向電流的最大額定值時，器件的溫度因電流的熱耗而上升，使光發(fā)射功率下降。紅外二極管電流過小，將影響其輻射功率的發(fā)揮，但工作電流過大將影響其壽命，甚至使紅外二極管燒毀。因此要求工作電流準確、穩(wěn)定，否則影響輻射功率的發(fā)揮及其可靠性。輻射功率隨環(huán)境溫度的升高(包括其本身的發(fā)熱所產(chǎn)生的環(huán)境溫度升高)會使其輻射功率下降。紅外燈特別是遠距離紅外燈，熱耗是設(shè)計和選擇時應注意的問題。
紅外攝像機的應用
同是2003年，在國內(nèi)并沒有被人看好的紅外攝像機，在國外迎來了第一個春天！紅外攝像機以其獨有的功能和價格優(yōu)勢受到了國外的歡迎，紅外攝像機的外銷訂單不傳地傳來國內(nèi)企業(yè)，很多企業(yè)至今為止外貿(mào)訂單仍占公司半邊天，同時國內(nèi)也慢慢改變了對紅外攝像機的看法。
據(jù)2007年底在北京市場調(diào)查的真實數(shù)據(jù)，工程案例中紅外攝像機的占有率已經(jīng)超過58%，至2008年底，已達到63%，并且還有逐年上升的趨勢。之前做一些政府的大型項目，對成本問題考慮不多，基本都是選擇國外的槍機或一體機型。近年來由于政府的財政預算和競爭壓力，對物美價廉的紅外攝像機也日益親睞。如廠房、出租屋、連鎖店、旅館、酒店、餐廳、網(wǎng)吧等娛樂場所的客戶會主動要求用晚上能看到的紅外攝像機，并且“平安城市”和“科技強警”項目也開始應用紅外攝像機。另外，學校、銀行、高速路口、邊檢站等重要設(shè)施對紅外攝像機的應用也非常多。
距離和壽命受關(guān)注
紅外攝像機無論如何升級改版，始終無法逃脫使用壽命和紅外距離兩大困擾。
雖然目前紅外攝像機的距離和使用壽命還不能用“成反比”來形容，但要紅外線發(fā)射得遠，就得采用大功率LED，而當功率過大，紅外發(fā)熱便會影響到LED的衰減，如果熱量散發(fā)不出去，便會影響到攝像機CCD芯片的工作。LED本身封裝可以耐受高低溫，但CCD每種芯片的耐熱溫度不一樣，所以很多生產(chǎn)紅外攝像機的廠家在改進攝像機壽命時，都在圍繞著兩個問題轉(zhuǎn)：如何讓紅外攝像機不發(fā)熱？如何讓紅外攝像機的熱散出去？
他們也研究出了一些比較有效的方法， 如采用恒流源控制LED電流，或采用脈沖電路的方法。但這些都無法從根本上改變“有光就有熱”這一原理，在機殼上留有通風孔，會影響到防水防塵，至于在機身上裝散熱片或是風扇做法，也只能說是治標不治本。即使是經(jīng)過無數(shù)次升級改版的產(chǎn)品亦無法從根本上解決距離和壽命問題，紅外攝像機也并沒有真正擺脫距離和壽命的軟肋。
盡管國家在1990年曾頒布過一部名為GB12338-1990 《黑白通用型應用電視攝像機測量方法》，也能在GB/T 5465.2-1996《電氣設(shè)備用圖形符號》這部國標之中能找到電視攝像機的專用圖形符號，但關(guān)于紅外攝像機國家標準至今還未出臺，以致各企業(yè)所制定的企業(yè)標準大有出入，也無所謂行業(yè)標準。
“紅外攝像機能照多遠”本身就是個十分主觀的問題，就算兩個人視力相當，但取景關(guān)注點不一樣，也會導致結(jié)果不一樣。例如您是要看到墻上有沒有貼一幅畫？還是要看清畫中樹林下小屋門前坐著的那個人的眼晴？因此紅外攝像機在距離參數(shù)的標識方面也是多樣的。又如紅外攝像機的紅外距離標識為30米，到底是說能看清楚30米的大象還是小蟲呢，沒有人會給消費者更多的承諾，更有甚者，很多工程人員都無法看明白廠商所標注的紅外攝像機的參數(shù)，或者廠商干脆來個“天下文章一大抄”，將別人的彩頁拿過來，改個商標和聯(lián)系方式直接面市。因此，在標準這方面，紅外攝像機其實是“比較亂”的。
而紅外攝像機的壽命問題，更是不同廠家有不同承諾。你敢說保修一年，有人便敢說兩年，有人敢說保五年，還有說終身保修者。其實，攝像機是否真能用上五年，或者這個企業(yè)五年后是否存在，這都有待考證。紅外燈是有壽命的，經(jīng)過長期的觀測，目前市場上用上兩年后晚上還能看得清的紅外攝像機已經(jīng)很不錯了。
選購時正確看待產(chǎn)品參數(shù)
紅外攝像機最基本的選購標準是：白天不能偏色嚴重，晚上成像清晰。于是很多不正當?shù)母偁幨侄味荚趪@這一衡量標準展開，有些增加紅外LED的電流，雖然晚上夠清晰了，但壽命也因此大大衰減，所以紅外攝像機并非晚上越清晰越好。還有許多企業(yè)在紅外攝像機的紅外距離上做文章，即便大家知道在不同環(huán)境中，其紅外光線的反射是有強弱之分的，也還是要標榜自己的紅外攝像機有多少米等。
其實，選購紅外攝像機應當根據(jù)具體安裝環(huán)境而定，例如：室內(nèi)可以選擇功率較小的近距離紅外攝像機，走道圍墻應選擇功率較大的紅外攝像機。當然，攝像機鏡頭的選擇和紅外燈的發(fā)射角度也要按要求配置好才可以。如果是安裝在室外，不單要考慮到環(huán)境是否會吸收紅外線而影響紅外光反射，如綠色植物、黑色物體或水面等，還要考慮到攝像機本身的防塵防水，特殊場合還得考慮防雷等級。
在選購紅外攝像機時，不要輕信業(yè)務(wù)人員的說辭或是產(chǎn)品的參數(shù)標識，測試樣品很重要。另外，廠家的市場信譽應當排在首位，廠家的產(chǎn)品合格率再高，也會出現(xiàn)“次品”。因此選擇信譽好的廠家，及時保修是非常重要的。
