红外摄像机目前使用中常见到的几个问题

红外摄像机系列目前是监控工程中最常用的了,而早期的红外夜视系统不是用在民用的,崦主要应用于军事方面,但主动红外夜视系统由于发射红外线,易于被敌军所发现,因而在军事上基本淘汰,但应用于民用方面还是有很大发展的。
    现阶段的红外系统最简单的配置是:摄像机、镜头、红外灯、红外灯电源;这里所指的摄像机要求是低照度摄像机,且红外灯发射的红外波长该摄像机能够接收,镜头则要求是夜视镜头,主要指标是F值,F值越小,夜视效果越好。
 
    夜视系统的夜视距离是个综合指标,只有摄像机、镜头、红外灯三者配置合理才能实现理想的视距,此外还与所观察的目标的对比度有关,有些人不把夜视距离看成是有机体的综合指标,而只是片面的强调某一因素,而忽略其它因素,这在工程选配器材上是不可能的。在实际应用中,准确一点的说法应如下表述:用底照度为0.01LX,清晰度为420TVL的摄像机,配一个F值1.4的8mm镜头,配一个15米的红外灯,观察人的夜视清晰距离为15米。所以说夜视距离是个综合指标。此外,还应注意彩色摄像机是不能用于夜视的,因为彩色摄像机前的滤色片会滤掉红外光,CCD不可能成像。有经验的器材商及工程商一般不会出现器材配置问题。但由于有些工程商对夜视系统的了解并不全面,所以在实际工程中经常会发生夜视距离不理想的问题,给工程商的验收造成了很多麻烦,所以建议工程商在购买夜视器材时向红外灯生产厂家多咨询,讲一讲工程现场环境,以及所要达到的效果,这样厂家将会配合你把器材配得更合理,使验收顺利通过。
 
    另外一个最常见的问题,是客户经常会问到一个红外距离的问题,比如:你们红外40米的多少钱?碰到这种问题,我们总是需要很耐心的跟提问者沟通,因为这个问题,无异于跟整形医生说:医生,弄漂亮要多少钱?呵,不同的人,漂亮的标准不一样,不同的人,其的改造工程也不一样;说红外摄像机的距离问题,其实是一个老生常谈的问题;要弄清楚几个因素;
 
    1.摄像机在最低照度时产生的图像清晰度,是用电视信号测试卡进行测式的,其黑白相间的条纹,要求黑色反射率近于0%,白色反射率大于89.9%。而我们在现场观察时有时不具备这样的条件,比如:树叶和草地及一些黑色的东西的反射率很低,反差很小,就不易获得清晰图像,白色的东西反射率高,反差就大,就易获得清晰图像。红外摄像机,是被动红外;也就是说,红外的效果不但与红外灯的质量有关系,与CCD的感红有关系,还有被照物体的反射强度有关系...也就是说,同一个摄像机,一个穿白衣服的人,在一百米可能看得清楚,而穿黑衣服的人,可能在四十米看不清楚;
 
    2.每个人的标准也是不一样的,100米看清楚,是指看清楚一百米的大象还是看清楚一个小鸡??更有可能的标准是,有点标的是发现距离与实际距离是有区别的....发现距离看清楚是有一个人,是指能看到一个人影;实际距离看清楚一个人是指能看清楚一个人的轮廓;还有一个可能,主观性的区别也是差别在的,每个人的眼睛不一样,主观感觉也是有差别的,我就有客户,同一个摄像机,有人说要可以看六十米,有的人说只能看三十米;
 
    其实,根据我们多年对红外技术的认识,其实红外灯并不神秘,它只是发出的光波长单一(大于780nm),因人的肉眼看不见而显得较为神秘。红外灯的工作原理是发射的红外线,摄像机的CCD光滑感应对此波段敏感,因而会产生黑白图像,镜头F值越小,红外光进入的光线越多,因此会使夜视系统的图像更加清晰。
 
    现在的红外灯的结构目前有两种形式:一种是灯泡型的,外如红外滤光片,这种红外灯一般是功率较大,灯体耗热能多,维修周期较短,需经常更换灯泡。另一种红外灯是用半导体发光二极管,这种红外灯,红外发射率高,功耗小,灯体热量小,使用寿命较长,价格也合理,现应用范围较广,现在这种红外灯的夜视距离可达200米以上。另外,有些厂家为了用户调试方便,专门设置了包括全天候的防护罩,让用户使用起来方便可靠。红外灯向远距离夜视系统发展方向是使用红外激光器,相信随着半导体器件的发展,将会出现适用于民用的红外激光器,激光红外也是我们以后追求与发展方向;我们相信,激光红外的使用会使红外夜视系统有一个突破性发展。
 
    总之,红外夜视系统的应用越来越广泛,所起的作用也是有目共睹的,但愿国内的红外夜视器材厂家与我们一道,在红外方面有更大的发展,不但能在国内创下名牌,也争取早日走出国门,在同行业中占有一片天空。
 
  
 1、红暴问题:有些厂家把能不能做出无红暴红外灯当做一个技术问题来宣传,好像有红
暴 就是低技术,没有红暴就是高技术。其实,有没有红暴只是一个选择问题,并不是技术问题。我们知道,波长超过700nm的光线叫做红外线,900nm以上的 红外线基本没有红暴,波长越短(越接近可见光),红暴越强,同时,摄像机感应红外线效率也越高。现在市场上有两种主流红外灯,一种是有轻微红暴的,波长在 850nm左右,一种是没有红暴的,波长在940nm左右。同一款摄像机,在850nm波长的感应度,比在940nm波长的感应度要好到10倍。所以 850nm这种有轻微红暴的红外灯拥有更高的效率,已被做为红外夜视监控的首选。

2、寿命问题:摄像机的使用寿命可达10年以上,红外灯的寿命是否也能达到这个水平?
正确回答这个问题,首先要了解目前红外灯的制造原理。目前红外灯主要由三种模式制造:1、卤素灯,2、多芯片LED,3、单芯片LED。
        卤素灯是一个十分古老的技术,能耗高,发热量惊人,使用寿命很短,因其使用效率低下,并不能够做到很远距离,现在已基本退出市场。

        多芯片LED是一个很“概念”的说法。多芯片LED主要有两种,一种是“食人鱼”,包含4到8棵芯片,另外一种是阵列式发光片,含有10棵到30棵芯片。 为什么做多芯片呢?他们认可的理论是:红外灯照射距离不够是因为能量不够,更多的芯片集合在一起,当然能量就大,也就认为照射距离更远!这可真是典型的外行技术理论。当然,更远的距离需要更大的能量,但并不是红外灯发出了多少红外光,就能把它简单换算成距离,而是被摄像机吸收了多少红外光。相反,因其结构先天固有的缺点,多芯片LED没有发光焦点,发光光学系统不合理,有用光效率也比较低(当然,比卤素灯强几倍)。

        优点没有发挥出来,致命伤却出来了,比如,阵列式LED,电流高达1000mA以上,基本只是一分钱硬币大小,散热就成为一个问题。可LED最怕的就是高 热,所以,这种红外灯在采用的同时就决定了它的寿命很短。同时,多芯片LED的生产要求非常严格,每棵芯片都不能有性能上的一点差异,否则,一颗芯片坏掉,就会导致整机全部毁坏。总体而言,相对于单芯片LED而言,多芯片LED的寿命会差很多。

        单芯片LED生产工艺简单,品质容易保证,发热量低,发光光学系统合理,是做红外灯理想的器件,理论上使用寿命可达10万小时以上。

        那么,是不是所有的单芯片LED灯的寿命都很好呢?事实上,远不是这么回事。这里面原因很多,比如,有的LED芯片级别很低,杂质超标;有的生产工艺不过 关,有漏电;有的超功率使用,额定50mA,使用70mA以上,这样短时间内效果很好,可是几个月后就会因过度劳累而衰竭坏掉,或发光功率降低很多!有的 没有保护电路,或电路设计不合理,这些都会导致单芯片LED红外灯快速坏掉。

        要想保证红外灯的寿命,首先要选用高等级LED芯片,高等级芯片功率大,一致性好,发光效率高,发热量很小,一颗高等级LED比普通的LED好几十倍,当 然价格也比较昂贵。其次,光学系统设计要合理,发光均匀,利用率高,散热快。第三,严格控制电压,LED对电压非常敏感,电压稍高,LED管内芯片就会烧 掉;电压略低,发光量又会大大降低。最好在红外灯内就匹配好高质量的开关电源,根据中国的恶劣电源环境,最好从170伏到270伏电压输入都能稳定使用, 现在存在比较常见的问题是,大多数工程商对红外灯的电源认识不深刻,而是采取摄像机常用的12V集中供电方式,这样尽管解决了一些其他的问题,但对红外灯 或红外一体机来说则无法满足正常使用的要求,图像效果自然不好。

3、角度的问题:红外灯是不是角度越 大越好?不论是制造商还是工程商一般都认可这种说法,他们认为红外灯发射角度越大,选用镜头余地也越大,选择广角镜头不会出现“手电筒”现象。因此,大家都拼命地说自己的红外灯角度如何之大,有80度还有180度。这种好像很有道理的说法其实是很不负责任的而且也是不科学的。其实,从某一个具体的红外灯来说,它的功率是额定的,也就是他的发光转换功率是固定的,如果想发光角度大,那自然会牺牲照射距离,相反,如果保证照射距离就会牺牲角度!

        另外,使用大角度的红外灯配合小角度的镜头,存在光的浪费现象。比如,一盏红外灯,发光角度是80度,(相当于f3.5mm镜头的角度),如果配合 f35mm的镜头,那么,会有百分之九十九的光是在镜头视场以外,也就是说,只有百分之一的光是有用的,其它都浪费了。一般情况下,红外灯的角度与镜头的角度一致,是最科学的搭配。

       其次,并不是红外灯角度越大,画面效果越好。有的环境,红外灯角度过大,还会影响成像,比如走廊,因其“狭长”的特点,如果红外灯角度大,近处边缘成像太亮,形成“光幕”现象,远处中心反而看不见,只有一片发白现象。所以,最适宜做法是走廊的红外灯应该比镜头的角度略窄。

        第三,可以利用“接灯”技术,两个窄角红外灯搭配,调整位置,可以达到广角灯的效果,我们采用的系列红外夜视系统,就是利用“接灯”这种技术,做到了既望远又广角。在同样功率条件下,“接灯”技术可以很好提高作用效果。

总体而言,红外灯角度的问题既是选择问题也是技术问题。不同焦距的镜头选择相适应角度的红外灯,红外灯的角度在什么样的条件下也不应该大于镜头的角度,狭长环境应该选用比镜头角度更小的红外灯。窄角的红外灯通过搭配,可以得到理想的广角效果,效果更佳,成本更低。

4、通光量的问题:相对孔径,决定了镜头的通光能力,相对孔径F1.0的镜头通光量是相
对孔径F2.0的镜头通光量的四倍。同样的摄像机、红外灯,采用不同的两种镜头,红外作用距离可相差一倍或更多。

        大孔径镜头在红外监控方面,比常规普通镜头好四到十倍,按理说应该成为红外夜视监控的必须配套产品。但由于成本高昂,技术难度大,绝大多数红外产品制造商不具备供货能力。

         由于众所周知的国情,市场上虚标F值的镜头大量充斥市场。尤其是变焦镜头,只标短焦距的F值,不标长焦距时F 值,误导工程商,致使用户根本无法辨清质量好坏。

5、焦点偏移的问题:可 见光与红外光由于波长不同,成像焦点不在一个平面上,导致白天可见光条件下清晰,夜间红外线条件下模糊,或者夜间红外线条件下清晰,白天可见光条件下模糊。可以用三个办法解决。第一,采用自动聚焦一体机,第二,采用IR专用焦点不偏移镜头,第三,采用专业的调整工具,在现有镜头条件下也可以实现不偏移。

6、色彩问题:红 外线在可见光条件下对于摄像机来讲是一种杂光,会降低摄像机的清晰度和色彩还原,彩色摄像机的滤光片就是阻止红外线参与成像。要想使彩色摄像机感应红外线现在有两个做法,第一,切换滤光片,在可见光条件下挡住红外线进入;在无可见光的条件下移开滤光片,让红外线进入,这种方案图像质量好,但成本高,切换机构有一定故障率。第二,在滤光片上设计一个特定的红外线通道,允许与红外灯波长相同的红外线进来,这种办法不增加成本,但色彩还原略差。

7、灵敏度的问题:摄像机灵敏度是红外夜视监控的核心部分。灵敏度越好,对红外线的
感 应能力也越强。当然,灵敏度越好的摄像机价格也越昂贵。一般来讲,50米以内的红外夜视系统,选用0.1-0.01Lux的摄像机就比较好;50米到 100米范围的夜视系统应该选用0.01Lux或更低照度的摄像机;100米以上的夜视系统应选用0.001勒克斯以上的摄像机。

        当然,和其它许多产品一样,摄像机虚标指标的现象也是特别严重。我们曾拿过0.1Lux摄像机和一款号称0.0001勒克斯的摄像机作对比,后者竟不如前者。

8、距离的问题:一 百个人做红外产品就有一百个红外夜视距离的标准。我们认为还是应该以满足客户的要求为标准。客户的标准是什么?是看清!什么可视距离,发现距离,这些不确定说法都是比较模糊。不同档次的摄像机、镜头之间的匹配,对于同一盏红外灯发出的光线感应度可能相差几十倍。所以说,一盏红外灯的作用距离,只能与非常确定的摄像机和镜头共同测定,才能标定其作用距离。因为应用环境不同,最好留有一定余量。

        红外夜视到底能做多远?技术到家,100米以上的红外夜视系统并不是什么难事。技术到家,指的是必须同时精通红外灯技术,红外感应摄像机技术和红外感应镜头技术,三者缺一不可。

| 发布时间:2011.09.23    来源:heaze.com    查看次数:
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