黑夜中的卫士 红外摄像机发展概况浅析

　 近年来，随着经济的发展，人们越来越重视对财产以及人身安全的保护。而布置视频监控正是其中最常见的安保手段，目前，24小时日夜监控已被广泛采用，其中红外摄像机因其夜间监控效果突出，在安防领域更是大放异彩，受到众多用户的青睐，本文将为读者剖析红外摄像机的应用现状及技术发展趋势。

　　经过近二十多年的快速发展，安防产业愈来愈受到国家及社会各界的广泛关注。而从2000年开始，红外摄像机作为一个新概念产品大规模在中国市场出现，从无到有，从体积庞大到精致小巧，照射距离也由近至远，技术发展逐渐自成“一体”，市场占有量逐年攀高。天津三星泰科光电子有限公司技术工程师毛万锴表示，红外摄像机产品线技术门槛的降低、核心部件及原材料供应的增多，以及民用市场中人们日益增强的监控安保意识，都成就了红外摄像机以迅雷不及掩耳之势的速度迅速占领了市场，近年来国内一些大型项目的启动更是为红外夜视市场的发展起到了推动作用。三星的工程师分析道，由于监控是安全防范的基础手段，随着行业的发展，安防技术已越来越受到社会各方面的重视，安防监控也逐渐成为社会需求关注的热点，这些外界的促成因素正带动着红外夜视市场的持续升温。

　　常见红外摄像机可分为两类，主动式红外摄像机和被动式红外摄像机。杭州海康威视数字技术股份有限公司的产品经理张旭介绍，前者主要通过主动发射红外光对监控场景进行补光并成像，后者则通过场景中被监控对象自身发射的红外光进行成像，或说是依赖于被探测物体自身的红外热辐射来实现成像和监控的红外技术，其基于目标与背景或目标各部分之间的温差或热辐射差，生成热像图来发现目标，在此基础上还能将热像图转换成视频图像，产品被称为红外热成像摄像机。而主动红外夜视技术，是通过主动发射红外光，利用目标反射红外光来实现监视的一种夜视技术，现在有LED红外和激光红外两大类产品。

　　神州数码(中国)有限公司AMPON事业部产品经理兰柳还认为，目前安防市场上的红外摄像机主要选用低照度、噪点小的CCD作为感光元器件。根据红外灯排列和结构部件的不同，红外夜视摄像机可以划分为，红外一体摄像机、双滤光片红外摄像机、双CCD红外摄像机、阵列红外摄像机等几种类型。而随着高清摄像机的出现，高清CMOS红外摄像机也得到广泛应用。

　　红外摄像机从早期的模拟红外摄像机发展到高清网络红外摄像机甚至是高清数字SDI红外摄像机，其主要变化的是图像采集、传输处理、镜头、红外灯这四大核心部件。天津天地伟业数码科技有限公司数字前端部产品经理马可威表示，红外摄像及发展，至今已相对成熟，但还是有几个技术难点是行业内厂家都在极力去改进的。

　　1、防水和散热效果，使用后，摄像机内部会出现水汽，防水差的问题主要是结构密封性存在问题，做好密封就能有效控制该问题的出现，而红外LED摄像机的散热是非常重要，且头疼的问题，现在技术上，一般会采用二类办法，一是改近供电电源，采用恒流电源以控制LED的发热;二是选择具良好散热效果的材料和合理的散热结构，如LED灯板和外壳选用铝合金等散热比较好的材料及尽可能增大金属散热面。辅助办法有对LED灯合理排列，来减低热量过于集中以致影响到CCD寿命。

　　 2、夜视效果不佳，主要表现是红外灯距离不够以及红外灯手电筒效应，目前各厂家都在使用阵列式LED进行改良升级。

　　3、白天色彩失真偏色。目前大多数红外摄像机都选择采用了双滤光片切换装置来从根本上解决这个问题。

　　4、照度临界点的反复跳变。有些厂家的红外摄像机使用的双滤光片在照度达到彩转黑临界值时工作不稳定，这是在设计程序上没有延时机制，从而造成双滤光片及图像彩转黑的反复切换。

　　微光、热成像技术亦受追捧

　　众所周知，随着光电信息、微电子、网络通信、数字视频、多媒体技术及传感技术的发展，安防监控技术也正在由传统的模拟走向高度集成的数字化、智能化、网络化。随着市场需求的增加，现代高新技术几乎在安防监控系统中都有应用或即将应用。其中微光技术和红外热成像技术在安全防范系统中也得到了应用。

　　英飞拓科技股份有限公司市场部IP产品经理吴莹莹介绍道，微光夜视监控技术是用电真空和电子光学等技术，实现光子图像—电子图像—可视视频图像的转换，在转换过程中，通过对电子图像的增强技术，来实现对图像的可视增强，进而达到在有微弱光线下的一种夜视技术。其优点是可视距离比较远，缺点则是在没有光线的情况下无法看清楚物体，也就是这种技术相对红外技术来说，其仍需要在一定光线，那怕微光的环境下，才能看到监视场景的图像。

　　而热成像技术是一种被动红外夜视技术，普通的红外监控技术是主动红外夜视技术，热成像技术是利用自然界物体不同部位红外热辐射强度的不同来形成图像，它根据目标与背景或目标各部分之间的温差或热辐射差来发现目标。由于该技术不随周围光照条件的变化而变化，所以可以在白天黑夜，甚至大雾，下雨等恶劣环境下提供视频图像。但是它无法实现较远距离的监控，且监控画面只能判别是否有可疑人员进入，而无法看清楚人脸及外貌特征。

　　普通红外摄像机是一种主动红外技术，是通过主动发射红外光，利用目标反射红外光来实现摄像监视的一种夜视技术，随着第三代红外阵列技术的应用，主动红外监控的效果已得到了很好的提升，产品的品质、寿命也更好，且制造工艺要求不高，成本低廉，其具有较广阔的应用前景。

　　微光夜视和热成像技术在实际应用上有些类似，这两种技术的摄像机主要应用在夜间且对设备的隐蔽性有一定要求的特种监控场所，比如军事、刑侦、缉毒缉私、保卫等，在这类监控场所该两款设备都是非常合适的。天地伟业的马可威表示，微光夜视摄像机是将微弱自然光生成的电子图像增强到可实现有效监视的视频图像，来对场景进行监视。而热成像技术是利用高于绝对温度零度(-273℃)以上的物体都能辐射红外线的原理来工作的，由于各种物体红外线热辐射强度不同，从而使人、动物、场景的一切物体都能被清晰地观察到，且不受烟、雾及草丛等障碍物的影响，白天和夜晚都能工作。现在常说的红外摄像机都属主动红外，即是利用红外光束补光，照射的目标不受限制，全黑的情况下也可以使用，效果良好且价格适宜，但补光距离有限，隐蔽性不强，易受天气等因素的影响，且各类目标对红外光的反射效果有较大差异，这些都会影响到成像质量。

　　就目前而言，红外热成像技术要比微光成像技术在安防上使用得更广泛，大立的市场经理薛圣月分析并将红外热成像的具体应用作了以下几点简单的归纳。

　　1、夜间及恶劣气候条件下目标的监控

　　在伸手不见五指的夜晚，基于可见光的监视设备已经不能正常工作，如果采用人工照明手段，则容易暴露目标。若采用微光夜视设备，它同样也工作在可见光波段，依然需要外界微弱光照明。而红外热成像仪是被动接受目标自身的红外热辐射，无论白天黑夜均可以正常工作，并且也不会暴露自己。即使在雨、雾等恶劣的气候条件下，由于可见光的波长短，克服障碍的能力差，因而观测效果差，但红外线的波长较长，特别是工作在8～14um的热成像仪，穿透雨、雾的能力较高，因此仍可以正常观测目标。因此在夜间，尤其在恶劣的气候条件下，采用红外热成像监控设备则可以对各种目标，如人员、车辆等进行监控。

　　2、防火监控

　　由于红外热成像仪是反映物体表面温度而成像的设备，因此除了夜间可以作为现场监控使用外，还可以作为有效的火警探测设备。应用红外热成像仪可以快速有效地发现这些隐火，并且可以准确判定火灾的地点和范围，透过烟雾发现着火点，做到早知道早预防，早扑灭。

　　3、伪装及隐蔽目标的识别

　　普通的伪装是以防可见光观测为主。一般犯罪分子作案通常隐蔽在草丛及树林中，由于野外环境的恶劣及人的视觉错觉，容易产生错误判断。红外热成像装置是被动接受目标自身的热辐射，人体和车辆的温度及红外辐射一般都远大于草木的温度及红外辐射，因此目标不易伪装，也不容易被错误判断。

　　4、红外热成像检验检疫的应用

　　近年来，机场航空业务发展十分迅猛，每日出入境旅客达千余人，各国出入境机场、口岸出入人员流动量大、繁忙拥挤、情况复杂，与之对应的出入境人员的检验检疫工作任务十分繁重。同时，近年来，随着SARS、禽流感等传染病疫情的流行和肆虐，传统的检验检疫工作面临越来越严峻的挑战。为确保新形势下出入境旅客的安全顺畅通关，需采用创新思维、创新手段，采用自动化程度较高的红外体温监测系统则是较好的技术选择。

　　 网络化推陈出新

　　作为监控的前端设备，红外摄像机的发展方向也如其他类型的摄像机一样，围绕着网络化，高清化和智能化等几个方面展开。另外，如果能够较好地与相关的红外技术相结合，无疑也会极大地提升红外摄像机的整体摄像质量，更多更好地满足用户的需求。相信在不久的将来，在当今众多智能技术日趋融合的趋势下，红外摄像机的工作能力定会得到本质的提升，给我们的安防工作带来全新的模式。

　　安防产品的网络化，高清化，智能化已经成为行业内的必然趋势，面对产品系统架构的转变，红外摄像机也势必需要进行相应的改进。因为高清摄像机大部分采用CMOS传感器，其在夜间监控的视频噪点较大，红外高清摄像机如何解决夜晚视频噪点大，视频出现雪花点等问题成为关键。

　　关于行业的网络化趋势给红外摄像机带来的影响，科达的产品经理郭俊伟表示，安防产品IP化和高清化的发展使红外摄像机也具备了这类特性，并极大地促进了红外摄像的应用。如IP化使红外摄像机的部署更方便，更智能;高清化使红外摄像机夜间监控图像也更清晰，可以呈现更多细节，科达已经先后推出了高清红外网络半球，高清红外网络防水一体机，以及高清激光网络云台，很受用户欢迎。

　　结语

　　随着红外技术的快速发展，以及从安防应用市场的需求来看，红外摄像机将会有更进一步的发展。英飞拓的吴莹莹表示，从技术上看第三代红外阵列技术提高了能源利用效率、降低了温度和功耗，初步缓解了散热和寿命等问题;智能红外、可调焦等技术能有效提升红外成像效果。在成本上，红外摄像机相比高端低照度宽动态等摄像机技术成本低，能大规模应用;从市场需求来看，24小时监控已基本成为定势，特别是正对作为监控的前端设备，红外摄像机的发展方向也如其他类型的摄像机一样，围绕着网络化，高清化和智能化等几个方面展开。

　　相信在不久的将来，在当今众多智能技术日趋融合的趋势下，红外摄像机的工作能力定会得到本质的提升，给我们的安防工作带来全新的模式。高端小区，智能楼宇，校园监控，监狱等领域，很多高端客户已经逐步转变红外是低端的观念，开始大规模使用红外摄像机产品，为了更好地符合市场需求，厂家纷纷看好红外产品市场的发展，争相推出了系列化红外摄像机产品，笔者认为在2012年红外摄像机必然会迎来更好的发展前景。