視頻監(jiān)控紅外技術(shù)的對(duì)比分析與發(fā)展方向

紅外攝像機(jī)的技術(shù)探討

隨著安全問題逐漸成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，安防監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展也越來越受到社會(huì)各方面的重視，僅可見光監(jiān)控已不能再滿足人們的監(jiān)控要求，24小時(shí)連續(xù)監(jiān)控是現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)中必不可少的重要部分。

要實(shí)現(xiàn)全天候不間斷監(jiān)控，就需要實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)夜視的技術(shù)，目前都是采用紅外夜視技術(shù)。紅外攝像技術(shù)分為被動(dòng)紅外攝像技術(shù)和主動(dòng)紅外攝像技術(shù)兩種。

被動(dòng)紅外

被動(dòng)紅外攝像技術(shù)是利用任何物體在絕對(duì)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(duì)紅外線的反射強(qiáng)弱不同，物體與背景環(huán)境的輻射差異以及景物本身各部分輻射的差異，紅外探測(cè)器能將強(qiáng)弱不等的輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，然后經(jīng)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(xiàn)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(biāo)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(biāo)表面溫度分布圖像，不能清楚識(shí)別目標(biāo)的細(xì)部特征，不能滿足作為“證據(jù)”的要求，而且被動(dòng)紅外攝像機(jī)造價(jià)高，多用在軍事方面，目前在監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用還很少。

主動(dòng)紅外

主動(dòng)紅外攝像技術(shù)是利用“紅外發(fā)光二極管”人為產(chǎn)生紅外輻射，產(chǎn)生人眼看不見而普通攝像機(jī)能捕捉到的紅外光，輔助“照明”景物和環(huán)境，利用攝像機(jī)的圖像傳感器可以感受紅外光的特性，感受周圍環(huán)境反射回來的紅外光，獲取比較清晰的黑白圖像畫面，實(shí)現(xiàn)夜視監(jiān)控。因此，現(xiàn)在的紅外攝像技術(shù)多數(shù)采用主動(dòng)紅外攝像技術(shù)，通過紅外燈來配合攝像機(jī)使用。

主動(dòng)紅外技術(shù)目前比較成熟的有四種形式：

傳統(tǒng)LED紅外燈：由一定數(shù)目的紅外發(fā)光二極管矩陣組成發(fā)光體。紅外發(fā)射二極管由紅外輻射效率高的材料制成PN結(jié)，外加正向偏置電壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光，光譜功率分布為中心波長(zhǎng)830~950nm，半峰帶寬約40nm左右，它是窄帶分布，為CCD可感受的范圍。

第二代陣列式集成紅外光源：在原有LED紅外技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用了先進(jìn)的封裝技術(shù)，將幾十個(gè)高功率、高效率的紅外晶體原封裝在一個(gè)平面上，集成了多顆紅外發(fā)光芯片在一個(gè)小范圍內(nèi)，并作了“熱電分離”處理，使得整個(gè)零件能置于任意大小、任意形狀的散熱體上，從而解決了散熱問題，不再會(huì)由于高溫而傷害了周遭其它電子元器件。

第三代點(diǎn)陣式紅外光源：采用高集成LED陣列芯片技術(shù)，單LEDArray的輸出約為800mW~3.6W，電光轉(zhuǎn)換效率為25%左右，發(fā)光體是單光源，發(fā)光角度可大可小。

激光紅外燈：屬于半導(dǎo)體激光器，是利用半導(dǎo)體材料在空穴和電子復(fù)合的過程，以及電子能級(jí)的降低而釋放出電子來產(chǎn)生光能的，然后光子在諧振規(guī)范光子的傳播方向形成激光。激光有良好的方向性，表現(xiàn)為光束的角度小、能量集中，傳播到較遠(yuǎn)的距離仍有足夠的光照強(qiáng)度，所以非常適合遠(yuǎn)距離照明。

主動(dòng)紅外技術(shù)與被動(dòng)紅外技術(shù)的對(duì)比

主動(dòng)紅外技術(shù)的攝像機(jī)需要借助于紅外發(fā)射燈，優(yōu)點(diǎn)是能夠呈現(xiàn)出目標(biāo)的細(xì)節(jié)特征，成本較低；缺點(diǎn)是其照射距離相對(duì)較近，成像效果容易受環(huán)境影響，尤其是在霧、雪、雨等惡略天氣下，主要應(yīng)用于檢測(cè)目標(biāo)。

被動(dòng)紅外技術(shù)的攝像機(jī)無需借助輔助光源，優(yōu)點(diǎn)是穿透力強(qiáng)，照射距離遠(yuǎn)；缺點(diǎn)是只能呈現(xiàn)目標(biāo)表面溫度分布圖像，主要應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。

紅外攝像機(jī)未來的發(fā)展方向

目前的紅外攝像機(jī)市場(chǎng)相當(dāng)混亂，主要在于業(yè)界缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。例如，紅外燈的照射距離便常常是各家企業(yè)宣傳的重頭戲，彼此間又不太一樣，而究竟照射的距離是在哪個(gè)條件下測(cè)得的，當(dāng)時(shí)的環(huán)境照度如何，呈現(xiàn)出來的畫面品質(zhì)又如何，卻無從得知，這正是目前紅外攝像機(jī)面臨的最嚴(yán)峻的考驗(yàn)，解決掉這個(gè)難題成為企業(yè)之間共同關(guān)注的焦點(diǎn)。

主動(dòng)紅外技術(shù)由早期的有效率僅為5%，發(fā)展到現(xiàn)在有效率25-30%的LEDArray技術(shù)，滿足了近距到中遠(yuǎn)距離的紅外夜視技術(shù)突破，而激光照明技術(shù)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的夜視監(jiān)控的最好途徑之一，而且光強(qiáng)度也比常規(guī)光源強(qiáng)的多，遠(yuǎn)距離夜視技術(shù)是今后夜視監(jiān)控市場(chǎng)的一個(gè)趨勢(shì)。

主動(dòng)紅外技術(shù)與被動(dòng)紅外技術(shù)的融合將是未來的趨勢(shì)之一，利用被動(dòng)紅外技術(shù)穿透力強(qiáng)，照射距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)去發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，利用主動(dòng)紅外技術(shù)照明的原理去采集目標(biāo)細(xì)節(jié)特征，可以為中遠(yuǎn)距離監(jiān)控提供有力的“證據(jù)”。

此外，與另一種夜視技術(shù)--微光技術(shù)相融合，也是未來的發(fā)展方向之一，在微光與紅外技術(shù)各自不斷進(jìn)步的時(shí)期，考慮到二者的互補(bǔ)性，在不增加現(xiàn)有技術(shù)難度的基礎(chǔ)上，如何將微光圖像與紅外圖像融合以獲取更好的觀察效果，該兩項(xiàng)技術(shù)成為當(dāng)前夜視技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)研究。