04-03-安防工程-视频监控-摄像机-红外夜视摄像机.ppt

,摄像机分类,摄像机,视频服务器,第二章前端设备,摄像机参数,提示：双击视频全屏缩放，按Esc键退出全屏,红外夜视摄像机红外线摄像机的原理特性光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米（1nm=10-9m）到1毫米（mm）左右。人眼可见的只是其中一部分，我们称其为可见光，可见光的波长范围为380nm780nm，可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光，其中红光的波长范围为0.620.76m；紫光的波长范围为0.380.46m。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。人眼看不到红外光。在夜视监控系统中，常规的办法是利用可见光照明，但这种方式存在不能隐蔽、容易暴露监控目标等缺点，因此使用较少；目前隐蔽、科学的夜视监控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。,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机被动红外摄像技术是利用任何物体在绝对零度(一273)以上都有红外线辐射（自然界不存在绝对零度的物体，在实验室只能制造逼近绝对零度的环境），物体的温度越高，辐射出的红外线越多。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，利用此原理制成的摄像机最典型的就是红外热像仪。被动红外热成像系统中的难点是热成像器件的制造工艺。那么，这就需要很精深的技术来做特殊化处理，以保证被动红外热成像系统对温差的精确感应和捕捉。而且，现在有很多用户都要求使用可以对镜头实现变焦的祛红外热成像系统。因此，要通过变焦镜头来整合被动红外热成像系统，使其成为解决距离在1.5至3公里红外夜视系统的最佳解决方案。被动红外热感技术，而如何保证传感器对不同温度、不同质地的物体辐射出来的不同波段的频谱实现正确的感应，是最关键的技术难点，因此市场上可以做好被动红外夜视系统的厂家也是寥寥无几。同时十分昂贵的价格也是民用安防接受范围之外的，一般都使用在军队、边防、环境监视、冶金、电力系统，缉私监察系统、船舶夜初见导航系统、银行金库等特殊场所，尤其是应用的博物馆展厅以及军队弹药库、枪械库、油库等全黑暗的安保监控系统中。此外，在起雾情况下对航行船只进行导航，油田起火后的营救行动以及应用最为广泛的军事领域中。,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机主动红外摄像技术是利用LED（发光二极管）红外灯发出人眼看不见而摄像机能捕捉到的红外光，辐射照明景物和环境，利用普通低照度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，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线反射所成的影像，而不是可见光反射所成的影像，即此时可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的影像。从而实现夜视功能。主动红外摄像技术成熟，稳定，成为夜视监控的主流。因为普通彩色摄像机用CCD只能感应可见光,这就造成夜间所拍摄影像很不清晰或看不到图像。为了解决这个问题,许多生产红外夜视摄像机的公司采用“红外LED+感红外彩色CCD”的技术。红外灯为半导体固体发光（红外发射二极管IRLED）,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机一般市场上主要采用红外发射二极管LED的红外灯，其原理及特性如下：由红外发光二级管矩阵组成发光体。红外发射二级管由红外辐射效率高的材料（常用砷化镓GaAs）制成PN结，外加正向偏压向PN结注入电流激发红外光。光谱功率分布为中心波长830950nm，半峰带宽约40nm左右，它是窄带分布，为普通CCD黑白摄像机可感受的范围。其最大的优点是可以完全无红暴（红暴：是由于所发射的红外线中包含可见光的成分），（采用940950nm波长红外管）或仅有微弱红暴和寿命长。红外发光二极管的发射功率用辐照度W/m2表示。一般来说，其红外辐射功率与正向工作电流成正比，但在接近正向电流的最大额定值时，器件的温度因电流的热耗而上升，使光发射功率下降。红外二极管电流过小，将影响其辐射功率的发挥，但工作电流过大将影响其寿命，甚至使红外二极管烧毁。,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机厂家们通过选用更大尺寸的LED发光芯片和对LED红外灯发光角度的精确设计，已使LED红外灯能够照射到更远的距离。目前市场上的LED红外灯普遍可以达到100米范围内的照射距离，而能够达到上百米、甚至是半公里距离的LED红外灯也开始有厂家在研制并即将生产。如果加强对红外灯在工作中的供电控制，并且注意应用合适的红外光发光功率、对红外灯料的选用以及设计好LED红外灯一般是不会出现故障的。以前LED灯红外的聚光性不够理想，在夜间的照射距离会受到很大的限制，因此用户对“LED灯红外照射距离短”的认识由来已久。不过，现在厂家已经在产品中通过增加聚光透镜，利用物理的方式LED发出的红外光呆以达到比较远的距离。还有一种从美国引进的红外技术，就是陈列式发光芯片（LEDArray）。它在亮度、体积、发光角度和寿命上都有了新的突破，最早应用在航天、航空高端领域中，而在民用领域中则多被使用在一些政府工程的案例中。,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机红外摄像机的选择和使用,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机独立红外灯与摄像机红外灯的选择最重要的问题是红外灯与摄像机、镜头、防护罩、供电电源等成套性。当在工程中采用独立的摄像机和红外灯时，我们在设计方案就必须对所有的器材统一考虑，是选择黑白摄像机搭配红外灯，还是用彩色转黑白的摄像机？还有安装方式和防水方面的考虑。一般来说，黑白摄像机采用的CCD传感器有很宽的感光光谱范围，其感光光谱不但包括可见光区域，还延长到红外区域，利用辅助红外灯照明就可在CCD传感器上清晰的成像，而普通彩色摄像机其感光光谱只在可见光区，因此不能适用于红外灯泡照射摄像；随着摄像机技术的快速进步，市场上还出现了带有彩色自动转黑白功能的日夜两用的摄像机，它采用了切换红外截止滤光片的形式来实现摄像机在白天或黑夜正常地监控工作。但需要注意的是，摄像机在白天工作时的图像分辨率是否可以满足用户需求，以及是否存在偏色问题。日夜两用型摄像机采用两个CCD进行切换或者采用一个CCD传感器，利用数字电路的切换也可以实现红外灯照射摄像，但存在黑白照度偏高或对彩色有不利影响等缺点。,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机选择适当的摄像机。有了日夜两用摄像机，用户在光线充足时可获得良好的彩色图片。如果光线不充足时，可以为日夜两用摄像机配置一个红外灯，与在镜头旁边配置LED的红外摄像机相比，这甚至可以获得更多的光线。虽然红外摄像机比日夜两用摄像机的生产成本更低，因为LED和光学滤光片的价格有所不同，但它们在设计上却并不容易。制造商需要测量LED灯的光照距离、滤光片的反射角度（一体化类型），并判断在镜头周围可以安装多少个LED灯。此外，LED的定位是另一个难题。有时，你可能发现带有便多LED灯的摄像机事实上却不能达到更远的光照距离。另外，由于照明亮的限制，视角范围也是有限的，因为LED光照的局限性，使得它不适合在复杂的照明环境下使用。不同类型摄像机的品质并不一定有差别，但它们会有不同的安装和应用方式。在视野距离和角度要求并不大的较小型安装工程中，则经济实用的红外摄像机是理想的选择。由于摄像头和照明设备被集成在一个密封壳内，布线和安装都极为快速简单，这使得这种摄像机成为家居、商业办公楼、学校、大学、旅馆和小规模工业应用场所的理想选择。红外摄像机适合一般的监控场所，活动通常也被限制在一个预知的区域内，而日夜转换摄像机则更适合使用于带变焦透镜的场所，用于广角或聚焦摄像。,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机在价格方面，红外摄像机和日夜两用摄像机的差别是2030%。基本上，带有红外截止滤光片的日夜两用摄像机被认为属于高端市场。由于日夜两用摄像机的已经开始下降，而且镜头厂商开始提供更多的红外透镜，也使得其采用率在持续上升。对摄像机和镜头尺寸的选择。目前摄像机的尺寸有1/2、1/3、1/4等多种规格，摄像机的尺寸越大则CCD图像传感器接受的光通量越大；如果摄像机尺寸越小则接受的光通量也就越少。如果红外灯标称的有效距离是在用1/2摄像机的条件下试难出来的。那么采用1/3的摄像机，在夜间的监控有效距离也将受到一定影响。因为1/3的摄像机的光通量只有1/2摄像机光通量的44%。对镜头而言，其规格要求与摄像机的要求规格同理。摄像机和镜头的功能要求。一般的摄像机都具有自动电子快门功能、AGC自动增益控制功能，而镜头也有自动调节光圈的特性，以适应昼夜转变过程中照度很大的变化。因此，用户在选择摄像机和镜头时，要充分了解它们的我，并根据环境要求对设备进行功能设置，使其能够最好的配合红外灯的应用。,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机电源供应对CCTV系统前端设备的电源供应设计要统一考虑，对红外灯的电源供应则要考虑到红外管的工作主要是电流，对一定亮度，其电流是一定的，因此，为保证红外灯辐射功率的稳定性，必须采用恒流电源。,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机一体化的红外线摄像机红外一体化摄像机就是将摄像机、镜头、防护罩、红外灯、电散热单元等综合成为一体的摄像设备。由采用一体化的设计，降低了施工和调试的难度。,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机红外灯的功率和角度，摄像机的配置，一定焦距的感红外镜头，以及是否有良好的供电散热处理是判断红外一体化摄像机性能的重要参数。红外一体化摄像机在监控摄像机中具有夜视距离远、隐蔽性强、性能稳定等突出优势，因而在CCTV夜视监控中占据了大部分的市场。能达到远距离夜视（最远可达220米），市面常见的红外夜视一体机夜视距离：20mm、40mm、60mm、80mm、100mm、120mm、150mm。,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机红外夜视一体机常见问题:红外摄像机的起雾结霜问题在北方应用的夜视系统，机体内外会产生很大的温差，前端的镜片会出现雾化的现象，因此要求机身必须具有很好的密封性，防护罩也要具备很好的防雨水性能。雾、霜的形成是由于空气中的饱和水蒸气遇冷凝结而成，因冷环境的强、弱分别凝结成霜和雾。红外摄像机在工作过程中，尤其是室外摄像机常常会因四季变化、昼夜温差、以及雨雪环境等原因在防护罩视窗玻璃上形成雾或霜，导致摄像机无法看清物体，直接影响监控效果。通过采用先进的电子除霜电路，有效的控制腔体内的饱和水蒸气浓度，做到了自动除雾除霜。红外摄像机的视窗玻璃清洁摄像机在雨雪天或粉尘大的环境下工作，防护罩的视窗玻璃容易出现污垢，造成摄像机视线遮挡。解决的办法通常是在防护罩上增加雨刷，通过控制雨刷清洁玻璃；另外一种办法是使用隐形雨刷视窗玻璃。与普通视窗玻璃相比，隐形雨刷视窗玻璃具有排斥水、灰尘、雪花的功能。,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机红外摄像机的恒温由于配置了发热量较大的红外灯，红外灯在启动后，整个工作时间段内（以12小时计）在红外摄像机前部会有热量集中，即腔体内前端温度偏高，如不能散热均匀定会影响摄像机等其它部件的正常工作。通过设计使用具有强制散热散冷作用的自动冷暖空调，良好的解决了这一问题。自动冷暖空调采用珀尔帖效应原理，测温控制电路可以自动调节，将防护罩内温度恒定在摄像机正常工作温度范围内，出厂时罩内温度设置在+5以下加热、+40以上致冷。实验表明该红外一体化摄像机可在-40+70（阳光直射）的室外自然环境下正常工作。红外摄像机的全封闭除恒温外，使用自动冷暖空调的另一优点是可以将红外摄像机做成全封闭，不留任何散热孔，阻止灰尘、湿气、腐蚀性气体的进入，使其能够适应粉尘大的恶劣环境，如大型煤矿也可正常使用。,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机目前红外摄像机的夜视优势及价格低廉，在工程建设中获得了广泛应用。但市面产品质量参差不齐，主要存在以下问题：红外LED发光管品质一般，寿命只有2000-3000小时，摄像机只能使用不到一年就产生故障，或因为单个红外LED发光管功率较小，导致夜视摄像机照射距离较短。由于采用了普通的光学镜头，夜间监控时LED灯作用物体反射回镜头的红外光不能有效聚焦到CCD靶面上，红外夜视效果大打折扣。为了降低成本，一些公司采用水平解析度只有420线的软件增强型的DSP数字图像处理芯片，这种芯片白天图像效果接近480线的DSP数字图像处理芯片，夜间配合红外灯监控效果会产生比较多的噪点，直接影响图像黑白清晰度。,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机1/4CCD不能用于15米以上有效距离的红外夜视摄像机，因为1/4CCD光通量只有1/3CCD的50%，CCD尺寸大,接受的光通量大,CCD尺寸小,接受的光通量少，1/4CCD不能有效捕捉红外光。夜视摄像机要求不加红外灯时CCD的最低照度0.02LUX，而有些摄像机制造商或销售商虚报最低照度，夜视有效距离大大降低。生产工艺粗糙和技术缺陷，如LED红外灯不能和镜头以及其它部件有效配合，夜间监控图像产生光晕或光斑；LED红外灯电路部分设计不合理，不能很好的分配电压和电流，安装后短时间造成LED红外灯烧毁。客户经验不足，选购了质量较差的电源，电压和电流的不足或过大，都会使设备不能正常工作。,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机红外摄像机的实际应用正因为市场红外机产品质量参差不齐，工程应用中基本是50米的夜视距离报100米的红外，不过红外的效果都不是很好，用段时间后还可能变色，现在好的摄象机厂家都不生产红外的了，怕砸品牌。红外摄像机，摄出来的物体偏绿，尤其是人物，用在能见度极低的情况。,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机典型红外感应日夜切换一体化摄像机性能描述双滤光片（IRCut)红外感应日夜切换一体化摄像机，采用1/3英寸SONYSUPERHADCCD芯片与数码信号处理技术（DSP)；内置3.5-91.0mm非球面镜头，26倍光学变焦，10倍电子放大；红外灯开启时照度达到0Lux；有强大的画面动态检测功能，监视屏幕显示“MD”功能，可灵活地实现远程控制功能；有正/负片，行/场清晰度等视频控制功能，提供最多0-255个数字和10个字符的摄像机标识设定功能；能根据照度实现彩色/黑白的自动转换；变焦倍数的起始值和终止值可灵活选择，每一项功能菜单都可以初始化，具有优良的图像处理功能；体积为60.661.192.25mm可放进7尺球罩，性价比高；该摄像机广泛的应用于日夜及大范围摄像的环境，如：小区，超市，广场，银行，工厂，军营学校等场所。,第二章前端设备,第三节摄像机,红外夜视摄像机,红外夜视防水一体机480线高清,第二章前端设备,第三节摄像机,采用1/3SONYCCD传感器内置红外线LED，可在零照度环境下工作