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红外夜视摄像机专业技术分析    

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发表于 2011-3-23 13:55 |显示全部帖子
概述
   
      随着经济的发展,人类在满足了衣、食、住、行的基本需求后,人身与财富安全防护需求自然就提升到一个新的高度。视频监控因其直观性和连续性成为大家首选的技术安防方式。红外夜视摄像机则因满足夜间环境下的隐蔽和拍摄画面清晰被大量广泛应用于视频监控中。本文将对红外夜视摄像机的技术和市场层面进行分析,并通过举例对具体红外夜视摄像机及其各主要零部件的详细剖析,以达到增强本文的技术性和通俗易懂性。
一、红外夜视摄像机的技术原理、组成部件
   
      (一)、红外夜视摄像机的技术原理

      红外夜视摄像机主要用于在无可见光或者微光的黑暗环境下,采用红外发射装置主动将红外光投射到物体上,红外光经物体反射后进入镜头进行成像。这时我们所看到的是由红外光反射所成的画面,而不是可见光反射所成的画面,这时便可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的画面。

      光是一种电磁波,它的波长区间从几纳米(1nm=10-9m)到1毫米(mm)左右。人眼可见的只是其中一部分,我们称之为可见光,可见光的波长范围为380nm~780nm,可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光,波长比紫光短的称为紫外光,波长比红外光长的称为红外光。通常人们将红外光划分为近、中、远红外三部分。近红外指波长为0.75~3.0微米;中红外指波长为3.0~20微米;远红外则指波长为20~1000微米。由于红外光属于非可见光,肉眼无法看见它在空间的存在,因此以一种能发射红外光的LED二极管红外灯主动发射红外光的形式被大量使用于要求具有隐蔽性的夜视监控中,代替传统隐蔽性低的照明灯夜视监控。红外灯有不同的功率及715、850nm两种波长,波长的不同决定了红外灯照距和效果。

      (二)、红外夜视摄像机的主要组成部件及功能

       红外灯板
      
      通电后经PCB电路板将电流传输到可把电能转化为光能及热能的红外灯芯上,由红外灯发射出红外光并投射到物体上。

      镜头
      
      收集红外灯投射到物体上后反射的红外光,经聚焦处理成像后传送至摄像主板感光元器件(CCD/CMOS)。

      3、摄像主板

      感光元器件(CCD/CMOS)将接收到的红外光成像由光转换为电流信号经PCB电路板传输到各工作IC电子元器件进行处理,最终经微处理芯片(DSP)转化为视频信号输出。

      摄像机外壳

      固定以上各部件的组合,对以上各部件进行保护,达到防水、防尘、防击的作用,同时让整个产品更美观。
二、当今红外夜视摄像机的技术水平和应用情况
   
      业内人士长期主要围绕在红外灯,摄像主板,滤光片处理等上面对红外夜视摄像机的发展与改进做出努力。红外灯方面的发展主要集中在红外灯的形状、材料以及排列上,比如出现过的蓝灯、阵列红外和群谚的双角度椭圆形LED红外灯等都是业内人士为了提升红外夜视摄像机而在红外灯领域做出的努力成果;摄像主板主要在CCD板领域进行清晰度 、照度、噪点、功率等方面的改进;滤光片处理部分主要集中在双滤光片切换(IR-CUT)和采用双CCD板分别贴不同滤光片的方式以达到夜视与白天专滤光片专用。

      目前市场上的红外夜视摄像机主要选用照度低,噪点小的CCD作为感光元器件,所以统称为CCD红外夜视摄像机。根据红外灯排列和结构部件的不同,CCD红外夜视摄像机分为:红外一体摄像机、双滤光片(IR-CUT)红外摄像机、双CCD红外摄像机、阵列红外摄像机等几种类型。各类型红外夜视摄像机都为了解决某种问题而诞生,但同时又出现了其它一些问题,等待着业内人士继续努力去改进与提升。
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      红外一体摄像机一问世就在显示出自身优势的同时暴露了存在的严重不足。由于红外夜视摄像机不仅仅只需要满足夜视监控的需求,还需要满足白天监控,这样才能实现全天侯监控。所以一般的红外一体摄像机采用了专让波长850nm~940nm红外线进入的“双通滤光片”,即让可见光和部分波段的红外光同时通过进入到感光元器件。摄像机的感光元器件通常是能感应到所有波段的光,当可见光与其它波段的光同时被摄像机感应摄取时,人眼看到的拍摄画面就会出现偏色现象。另外因发热过大而导致热量无法及时散出影响摄像机寿命;红外光线无法均匀分布导致整体拍摄画质档次不高;红外灯角度固定没办法满足变焦镜头的使用;红外灯开启时间与彩色转黑白时间不匹配导致黑白与彩色画面紊乱等问题随着应用的增多而逐渐被发现。后续改进衍生出的双滤光片(IR-CUT)红外摄像机和双CCD红外摄像机等也仅仅解决了红外夜视摄像机的白天偏色问题,阵列红外摄像机解决的仅仅是红外光的亮度问题,而其他一些红外一体摄像机常见的问题却还保留在这些产品中。

      随着红外夜视摄像机在监控领域的更广泛应用,未来发展趋势将逐渐往功能完善化、使用便捷化、耐用化、外观艺术美化方向发展,达到实用与装饰、理性与感性的完美结合。

      三、群谚的红外夜视摄像机发展历程及成果
  
      群谚在红外夜视摄像机领域长期坚持“发现不足、逐个突破、强力整合”的发展思路。在明确的思路指引下,群谚最终在双角度椭圆形LED红外灯、双滤光片切换器(IR-CUT)、CCD摄像主板等红外夜视摄像机的关键部件上取得重大突破,并有效整合为性价比一流的经典红外夜视产品。下面就这三个部件的特点和由它们整合出的红外夜视产品做详细的说明。

      群谚双角度椭圆形LED红外灯

      我们知道红外夜视摄像机的红外光是由LED二极管发射出来的,而实际运用中的红外灯为了能保护好LED二极管和规范红外光的发射方向,都会对LED二极管进行胶体封装处理。目前市场上的红外灯胶体封装形状普遍是圆柱形的“圆珠LED红外灯”,圆珠LED红外灯所排列构成的红外灯板投射到物体上的红外光为圆形光圈。而现有的摄像机感光元器件成像靶面和后端所用显示器屏幕形状均是长宽比为4:3的长方形,而不是与圆形相匹配的正方形。这样在红外夜视摄像机上使用圆珠LED红外灯所导致的致命问题便是有很大一部分监控画面不在这个圆形红外光圈照射范围内,这就是我们平常所说的“手电筒效应”。由于圆珠LED红外灯的红外光投射部位为穹形半圆体,当红外光通过穹形面投射出去时大部分会往圆形红外光圈中心折射,出现光圈中心亮度过强和外围亮度过弱的红外光分布不均匀现象。

      群谚双角度椭圆形LED红外灯由于采用的是长轴与短轴比为4:3的椭圆柱形胶体封装,由群谚双角度椭圆形LED红外灯排列成的红外灯板所投射出的椭圆形红外光圈也满足4:3的长轴与短轴比。这个比例与摄像机感光元器件成像靶面和后端所用显示器屏幕的长方形形状长宽比一样,能让红外夜视摄像机的监控画面最大限度地在这个椭圆形红外光圈内,平常大家遇到的“手电筒效应”问题也就得到了有效解决。当红外光通过双角度椭圆形LED红外灯投射出去时,折射出去的光线呈规范化分散,使得整个监控画面光线分布均匀,画质视觉效果更细腻。

      “群谚双角度椭圆形LED红外灯”与“普通圆珠LED红外灯”的实物和效果对比图:

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      群谚双滤光片切换器(IR-CUT)

      为了解决红外夜视摄像机白天偏色的问题,业内出现了两种解决方式:双滤光片切换和双CCD板切换。这两种方式均是让红外夜视摄像机白天使用不感红外滤光片,只让可见光进入摄像机,这样就不会出现偏色现象;夜视时切换到全通感红外滤光片,让所有波段的红外光进入摄像机,提升夜视效果。从成本和稳定性上来考量,选择双滤光片切换这种方式更为有效和实用。双滤光片切换器为了解决红外夜视摄像机偏色问题和提升夜视效果而出现,在实际运用中却大部分因没能考虑到实际运用情况而出现了功能和结构设计上的缺陷,让众多使用者爱恨参半。群谚双滤光片切换器(IR-CUT)采用延时切换和结构一体化的设计思路,解决了普通双滤光片切换器因切换敏感度太强和部件结构繁杂而导致的使用寿命损耗问题,大大提升了稳定性和耐用性。

群谚CCD摄像主板

      CCD摄像主板作为摄像机的最核心部件,长期以来都是监控领域不断追求创新和提升的重点。一般大家对CCD摄像主板的提升追求注意力几乎都笼统地定格在:清晰度、色彩还原度、噪点、低照度、功耗等方面,很少做到专用CCD摄像主板专一设计。群谚在设计出多类型CCD摄像主板的同时,也根据红外夜视摄像机的实际情况,专一设计出能提升红外夜视摄像机性能的CCD摄像主板。群谚的红外夜视摄像机专用CCD主板不仅在清晰度、色彩还原度、噪点、低照度方面做到完美化,还在低功耗、彩转黑与红外开启同步这两个部分做了侧重考虑。红外夜视摄像机中红外灯板的发热较高,在机壳密封的情况下,散热速度有限,这就要求CCD主板尽量降低功耗减少发热以增加红外夜视摄像机寿命;为了保证红外灯开启时CCD主板也同时彩转黑,防止彩色画面与黑白红外光画面同时出现在监控屏幕上造成色彩紊乱,在红外夜视摄像机专用CCD主板上设置彩转黑与红外开启同步这个功能就非常有必要了。

       群谚最新经典红外夜视摄像机介绍

      发现普通红外夜视摄像机不足之处,然后将问题逐个分析,再通过设计出“双角度椭圆形LED红外灯、双滤光片切换器(IR-CUT)、CCD摄像主板”对问题逐个突破,最终将这些成果全部强力整合到一款产品中打造出以QY-2783SCH-ICR和QY-2787SCH-ICR为代表的“QY-27”系列经典红外夜视摄像机。

四、当下红外夜视摄像机产品市场分析
   
      目前和将来的视频监控市场,只要需要夜视监控的部分仍然是以红外夜视摄像机为主。至于最近出现的“白光灯夜视监控摄像机”因其夜间容易暴露和产生光污染将注定只能是昙花一现。市场上之所以会出现如此荒谬的产品,这和当前的红外夜视摄像机市场的混乱有关。由于红外夜视摄像机的市场巨大,而普通红外夜视摄像机的组装程序又比较简单。自打红外夜视摄像机的零部件市场公开买卖以来,红外夜视摄像机的“组装生产”就开始遍地开花,红外夜视摄像机的市场竞争也就变得越来越激烈,这竞争一激烈价格就降。很多“组装生产”为了有“实力”获得最低价的贵冠,不惜抛弃产品质量,让大量劣质红外夜视摄像机流入市场,影响了红外夜视摄像机在消费者心目中的形象。某些“组装生产”为了找到提升价格的卖点,便出现了“白光灯夜视监控摄像机”这种不伦不类的产品。

      美好的红外夜视摄像机市场需要我们去维护,只有本着质量第一的精神去保护好消费者的权益,我们的红外夜视摄像机市场才能越走越宽阔!

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