红外摄像机技术分析及发展趋势

红外摄像机技术分析

实现摄像机夜视技术的方法，可以采用常规的可见光照明，但此法不仅不能隐蔽，反而更加暴露监控目标，隐蔽的夜视监控，目前都是采用红外摄像技术。红外摄像技术分为被动红外摄像技术和主动红外摄像技术两种。

1.被动红外摄像技术是利用任何物体在绝对零度～273℃以上都有红外光发射的原理。由于人的身体和发热物体发出的红外光较强，其它非发热物体发出的红光很微弱，因此，利用特殊的红外摄像机就可以实现夜间监控。但是被动红外摄像技术设备造价高，得到的红外图像是目标表面温度分布的图像，和人眼所能看到的可见光图像是不同的，不能清楚识别目标的细部特征，不能满足作为“证据”的要求，多用在军事方面，在民用夜视系统中基本上不被采用。

2.主动红外摄像技术是利用特制的“红外发光二极管（IR?LED）”人为产生红外辐射，产生人眼看不见而普通摄像机能捕捉到的红外光，辐射“照明”景物和环境。利用摄像机的CCD图像传感器可以感受红外光的光谱特性（即可以感受可见光，也可以感受红外光），使用普通低照度CCD黑白摄像机或使用“白天彩色夜间自动变黑白的摄像机”或“红外低照度彩色摄像机”去感受周围环境反射回来的红外光，从而获取比较清晰的黑白图像画面，实现夜视监控。因此，现在的红外摄像技术多数采用主动红外摄像技术，通过红外灯来配合摄像机使用，所以红外摄像机是将摄像机、防护罩、红外灯、供电散热单元等综合成为一体的摄像设备。

红外摄像机的三种形式

红外技术在1800年被英国天文学家Herschel发现之后，就被越来越多的科学家利用在各种场合的研究中，其中主动红外摄像技术在安防监控中的应用经过近二十多年的快速发展，技术上都较为成熟，归纳起来有三种方式。

第一，卤素灯：卤素灯的发光功率非常强大，当然耗电量以及发热也会相对比较大，成本比较高，它的致命缺点是体积大、散热不充分，寿命非常短，一般都在一千小时以内，而且红暴现象特别严重，故不适合用于民用夜视监控方面。

第二，LED红外灯：由一定数目的红外发光二极管矩阵组成发光体。红外发射二极管由红外辐射效率高的材料（常用砷化镓GaAs）制成PN结，外加正向偏置电压向PN结注入电流激发红外光，光谱功率分布为中心波长830~950nm，半峰带宽约40nm左右，它是窄带分布，为CCD摄像机可感受的范围。
其特点是体积小，生产工艺简单，品质容易保证、发热量低、发光光学系统合理，可以完全无红暴，（采用940～950nm波长红外管）或仅有微弱红暴（红暴为有可见红光），使用寿命可达6000小时以上，是做红外灯理想的器件，目前广泛用于夜视监控。

第三，LEDArray芯片：在二十世纪九十年代末期开始出现发光效率达到25%且高度集成的LEDArray技术，采用贴装工艺和光学处理，其一个LEDArray芯片的光学输出达到了800mw-1000mw为普通LED的换代产品，此项技术的优点在于：

1、集成体具有更高标准的军工等级且更可靠。

2、集成体使用金属制成，散热好，操作时易保持低温，不似传统LED的设计，仅靠两根细金属脚散热；

3、集成体使用特殊的材料，使得寿命增长许多倍；

4、发光体是单光源，使得照明光束均匀照射在目标的物上，发光角度可大可小，无手电筒效应；

5、高度集成的一体化设计。

LEDArray技术出现和普及应用，既满足了安防视频监控的“证据力”要求，同时有效的解决发光角度小、散热不好和体积大的问题，成为高质量夜间监控的理想选择。

红外摄像机的发展障碍

“彩色不失真”与“夜视”同时存在是一大难题，它是由于日夜交替所带来的光线转换，而平光镜与滤光镜不能随需要自动转换所带来的困扰。在白昼光线下，摄像机使用平光镜就能摄录到清晰的图像画面，能够达到视频监控的目的，但是却不能24小时不间断的持续工作，因为在黑暗光线下，通过平光镜片是无法监控到黑暗环境下的任何物体的，而每当夜幕来临时，更换摄像机的滤光片显然不现实，通宝莱公司利用IRCut自动转换镜片技术就很好的解决了这一问题，加以LEDArray红外夜视技术的运用，使对夜间监控画面不失真，清晰度高，能够满足全天候不间断视频监控的需要。

由于可见光与红外光波长不同，故聚焦点不同，形成了日夜画面无法同时清晰，选用近年来发展出镀膜技术的红外镜头亦解决了聚焦问题。由于LED红外灯散热和小角度的问题，导致了红外灯光衰减严重、发光效率低和画面明暗不均的现象发生，而选用LEDArray发光芯片制成的红外光源，由于其高亮度、小体积，发光角度可变、散热好、集成度高和长寿命的特点，迎合视频监控对产品小体积和长不同视距的夜视要求。

目前的红外夜视市场相当混乱，主要在于业界缺乏统一的标准规范。例如，红外灯的照射距离便常常是各家企业宣传的重头戏，彼此间又不太一样，而究竟照射的距离是在哪个条件下测得的，当时的环境照度如何，呈现出来的画面品质又如何，却无从得知。这正是目前红外摄像机面临的最严峻的考量，解决掉这个难题成为企业之间共同关注的焦点，因此国内企业要继续在红外市场上领先，我们就要和相关政府部门一起共同把行业标准给制定好，这样才能继续在市场上走远。

红外夜视市场的发展

随着监控产业的不断壮大，对红外的需求也会水涨船高。

各厂家更应该在产品的功能上做到差异性，以满足客户自身实际需求。远距离夜视技术是今后夜视监控市场的一个趋势，谁把握了这个趋势，谁就掌握了市场的制高点。

视频监控向室外发展，室外监控向夜视发展，夜视的发展方向基于红外，这个趋势已成为摄像机行业的发展趋势。随着光电、微电子、微计算机及数字视频技术的发展，安全防范产业已由传统的简单模拟式走向高度集成的小型化、数字化、智能化和网络化。2007年全球视频监控设备市场约50亿美元，预计2010年将上升到86亿美元，年复合增长率为11%。

主动红外技术由早期的有效率仅为5%，发展到现在有效率25-30%的LEDArray技术，满足了近距到中远距离的红外夜视技术突破，而采用新的激光夜视技术是实现远距离的夜视监控的途径之一，因为激光具有亮度高、相干性好、单色性好、方向性好、寿命很长和CCD对其波长的感应程度大于LED的特性决定了激光可以照射更远的距离，而且光强度也比常规光源要强的多。此外，与另一种夜视技术--微光技术进行融合，也是未来的发展方向之一，在微光与红外技术各自不断进步的时期，考虑到二者的互补性，在不增加现有技术难度的基础上，如何将微光图像与红外图像融合以获取更好的观察效果，该两项技术成为当前夜视技术发展的热点研究。

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后，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。加上红外摄像机领域产品技术门槛的降低、核心部件原材料供应地的增多，以及民用市场中人们日益增强的监控安保意识，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。由于监控是安全防范的基础手段，随着行业的发展，安防技术的发展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持续升温。