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夜視監控搭配紅外技術 融合發展是趨勢
時間:2014-04-09 10:25來源:慧聰安防網

紅外技術因其在夜間零照度環境下能實現畫面的清晰拍攝,在近些年來,被廣泛地運用于安防監控領域。隨著市場需求的不斷增大,安防產業迎來更為廣闊的發展空間。紅外監控作為安防監控領域重要應用,正在物聯網大潮下迅速發展。

    夜視監控搭配紅外技術融合發展是趨勢

    隨著社會的發展,夜間監控的需要,確定了監控技術的發展方向,對于這個技術分析我們分四種情況討論,第一種是高感度的CCD和低照度功能組成的基礎部分;第二種紅外照明加黑白攝像機;第三種就是直接紅外攝像機;第四種是一些更高端的攝像機,像圖象增強型CCD或電子倍增型CCD的攝像機,最直接的一個特點就是靈敏度相對于其他攝像機要有大幅度的提升,比如說一千倍或者幾千倍,但造價也會大幅提升。

    現在監控領域,在全國很多地方需要24小時晝夜監控,所以紅外攝像機這一塊,包括對紅外夜間低照度攝像機,得到廣泛應用,這是一個趨勢。對于紅外攝像這塊也是這樣,而且市場情況會越來越好。隨著市場需求的出現,案件發生基本上95%以上都是夜間,這是國際上統計的數字。所以夜間監控比白天監控更重要,所以真正的監控,夜間監控是重中之重,像北京這種大城市照明已經足夠了,成像清晰度比國外還要好。但是中國大部分城市12點以后是一片黑暗,所以紅外燈的應用是不可避免的。

    紅外攝像機的技術探討

    隨著安全問題逐漸成為社會關注的焦點,安防監控技術的發展也越來越受到社會各方面的重視,僅可見光監控已不能再滿足人們的監控要求,24小時連續監控是現在監控系統中必不可少的重要部分。

    要實現全天候不間斷監控,就需要實現攝像機夜視的技術,目前都是采用紅外夜視技術。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。

    被動紅外

    被動紅外攝像技術是利用任何物體在絕對零度(-273℃)以上都能輻射電磁波的原理。由于不同物體甚至同一物體不同部位輻射能力和它們對紅外線的反射強弱不同,物體與背景環境的輻射差異以及景物本身各部分輻射的差異,紅外探測器能將強弱不等的輻射信號轉換成相應的電信號,然后經過放大和視頻處理,形成可供人眼觀察的視頻圖像,熱圖像能夠呈現景物各部分的輻射起伏,從而能顯示出景物的特征。

    同一目標的熱圖像和可見光圖像是不同,它不是人眼所能看到的可見光圖像,而是目標表面溫度分布圖像,不能清楚識別目標的細部特征,不能滿足作為“證據”的要求,而且被動紅外攝像機造價高,多用在軍事方面,目前在監控領域的應用還很少。

    主動紅外

    主動紅外攝像技術是利用“紅外發光二極管”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,輔助“照明”景物和環境,利用攝像機的圖像傳感器可以感受紅外光的特性,感受周圍環境反射回來的紅外光,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。

    夜視監控,紅外技術融合高清、網絡是發展

    安防產品的網絡化、高清化、智能化已經成為行業內的必然趨勢,產品系統架構的轉變促使紅外攝像機也需要進行相應的升級,紅外攝像機的網絡化、高清化也逐漸成為行業應用選擇的趨勢。具備網絡化、高清化特性的紅外攝像機可極大的促進紅外攝像機的應用,一方面體現在網絡化使紅外攝像機的部署更加方便,而且網絡化的應用也意味著具備更高的附加值,同時能實現智能化的應用;另一方面體現在高清化使紅外攝像機夜間監控圖像更加清晰,有更好的細節表現力。

    從相關統計數據來看,與2011年相比,2012年高清攝像機的市場增幅超過了200%。而模擬攝像機在2012年卻量價齊跌,市場占有率已跌至70%。在2015年,百萬像素的高清網絡攝像機將會超過摸擬攝像機,成為安防監控領域的霸主。而高清網絡陣列式紅外攝像機又占高清攝像機市場約80%。目前國內的紅外技術也越來越成熟,高清、網絡融合應用的網絡陣列式紅外攝像機也普遍受到了廣大消費者的信賴。國內以生產紅外攝像機為主的各類安防企業在提高紅外技術的同時也已紛紛加入到其他類型的攝像機研發中來。未來的高清網絡陣列式紅外攝像機市場空間將會更大更廣。

    如在大型廠區的全天候監控中,整個紅外監控系統采用標準的TCP/IP協議,可直接在企業的局域網運作。監控中心只需安裝圖像監控系統服務器,并搭配相應的數據庫,完成現場圖像接收、控制信號的協調、圖像的實時監控、用戶登錄管理、錄象的存儲、檢索、回放、備份、恢復等,使得企業監控中心不僅能對總部進行監控,還能對分支機構、廠區進行遠程集中監控,分支機構、廠區和總公司之間只需采用ADSL、光纖、電信專線或者架設無線網絡的方式,這樣的方式讓企業不需要加派人手對各個監控點進行24小時人眼觀察,只需配備少量的人員在監控中心即可。

    不過,雖然高清化帶來的視覺體驗是模擬產品所不能比肩的,但同時我們也要意識到其核心SENSOR的感光度問題:在相同面積下像素點相同時,CMOS感光面積相對低于CCD,造成CMOS低照度效果相對CCD較差;再者,CMOS每個放大器放大倍數都不同,造成夜晚圖像噪點過大,影響夜晚圖像效果,故相同像素下采用CCD作為感光元件的紅外攝像機較用CMOS做為采集圖像清晰度、低照度都會好些。但現實情況是大部分高清網絡攝像機均采用CMOS傳感器,使得實際應用與理想效果之間產生了矛盾。所以,要想實現全面的紅外高清監控,如何解決夜晚視頻噪點大,視頻出現雪花等問題是關鍵所在。

    事實上,在目前監控技術發展中,CMOS傳感器飛速發展,其噪聲信號也在進一步降低,星光級別的CMOS傳感器也相繼面世,在紅外攝像機需要低功耗、高集成、小體積、網絡化與高清化的號召下,CMOS傳感器無疑是其未來的重點選擇對象。再者,與CMOS搭載的DSP芯片性能日益增強,使得視頻信號處理技術可最高效的降低相對靜止畫面的增益幅度,這樣就可以極大的減少和消除信號中的噪聲干擾,從而提高畫面清潔度并降低畫面噪點。

    紅外技術與夜視監控搭配相關問題及原則須關注

    1、注意攝像機的口徑尺寸與通光量

    攝像機感光組件的口徑尺寸已經趨于小型化,目前市場上的攝像機口徑尺寸大小一般從1/1.8”到1/4”,而在感光組件與鏡頭搭配時通光量取決于攝像機口徑尺寸,口徑小接受的光通量就少,反之亦然。此外,還需特別注意與鏡頭的搭配原則,即焦距數值與光圈口徑成反比對應關系,例如4mm光圈比可能為f1.2-1.4,但50mm甚至200mm光圈口徑可能最大只有f1.8-2.2,因此也會影響到通光量,相應的在搭配紅外線投射時也會因影響到成像距離的畫面亮度。

       2、必須選用低照度條件的攝像機

    攝像機的最低照度是被攝景物的亮度最低值,攝像機廠家會給出不同光圈f值的最低照度,也就是此攝像機的最低照度(也稱靈敏度)。若選擇的攝像機最低照度高于紅外線投射燈的最高照度要求,紅外線燈的有效距離將受到最低照度的影響,令投射距離變短或成像范圍不足,導致畫面中心亮點而周邊一片漆黑的不良顯示效果。因此攝像機是不是真正的低照度攝影機對低照度環境的監控是非常重要的指標。

    3、或可使用黑白攝影機或日夜彩色/黑白攝像機

    除了攝像機本身具有低照性能,因感光組件CCD具有很寬的感應光譜范圍,可感應可見光區域及一定紅外線光譜范圍,故可在夜間完全無照明的情況下,輔助紅外光源使呈現清晰的黑白畫面。而日夜彩色/黑白攝影機則能傳輸彩色信號,其從CCD感光組件的輸出信號中分離出綠藍紅三基色視頻信號,再合成產生彩色電視信號(彩色信號只感應可見光光譜)。隨著影像技術的進步,已可利用數字電路的切換來實現日夜彩色/黑白攝像機的紅外線感應度優勢。

    4、注意隱蔽要求

    巧用屏蔽技術,使紅外線照明范圍只覆蓋需要保護的建筑或設施,避免光線泄出擾民或造成光害。此外,選用光敏式、熱敏式或光電感應式照明,只在照度低于臨界值或有人過度接近可能發生非法入侵時,啟動燈光開始警戒。

    5、善用高速定位紅外線攝像機

    CCD攝影機日益小巧,鏡頭也隨之精巧多變,已能記憶多組伸縮距與焦距組合模式。而攝影機以及鏡頭的輕巧化,使得負載攝影機的電動云臺更加靈巧,并可預設方位(PTZ,presetIRCamera),其配合搭載紅外線攝像機或紅外線投射燈,并默認各類觸發裝置,幾乎可做到把紅外線夜視攝影機“實時”指向觸發點,擷取目標影像。

    6、攝像機和鏡頭的功能搭配要求

    攝像機通常都具有自動電子快門、AES與自動增益控制、AGC等功能,可輔助夜視時的設定與攝像機條件要求,其中夜視要求搭配的鏡頭必須具備自動光圈功能,以做到日夜照度變化下攝像機的自動照度調適。

    7、攝像機電源搭配要求

    監控系統前端設備的電源供應要統一設計。其中紅外線投射燈部分必須考慮到紅外線燈及紅外線LED的工作電流對供電電壓的影響,此外傳輸電纜的長度也會對直流電壓衰減造成影響。在有多個紅外燈距控制室的距離相差較大時,采用DC12V集中供電可能導致距離控制室近的紅外燈供電電壓高,距離控制室遠的紅外燈供電電壓低。加之電源電壓調整上的偏差,可能造成電壓或電流阻抗等問題,使紅外線燈壽命縮短甚至燒毀。而電壓過低的紅外線燈其發射功率不足,使得投射范圍、距離及亮度都不足,降低了成像效果。因此建議盡量采用AC24V交流供電或提供直流電源,其可在電壓波動在AC100V-240V時保證輸出穩定的直流電源,保證了紅外線燈的運行穩定。

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