紅外攝像機(jī)目前使用中常見到的幾個問題

紅外攝像機(jī)系列目前是監(jiān)控工程中最常用的了,而早期的紅外夜視系統(tǒng)不是用在民用的,崦主要應(yīng)用于軍事方面，但主動紅外夜視系統(tǒng)由于發(fā)射紅外線，易于被敵軍所發(fā)現(xiàn)，因而在軍事上基本淘汰，但應(yīng)用于民用方面還是有很大發(fā)展的。
    現(xiàn)階段的紅外系統(tǒng)最簡單的配置是：攝像機(jī)、鏡頭、紅外燈、紅外燈電源；這里所指的攝像機(jī)要求是低照度攝像機(jī)，且紅外燈發(fā)射的紅外波長該攝像機(jī)能夠接收，鏡頭則要求是夜視鏡頭，主要指標(biāo)是F值，F(xiàn)值越小，夜視效果越好。
 
    夜視系統(tǒng)的夜視距離是個綜合指標(biāo)，只有攝像機(jī)、鏡頭、紅外燈三者配置合理才能實(shí)現(xiàn)理想的視距，此外還與所觀察的目標(biāo)的對比度有關(guān)，有些人不把夜視距離看成是有機(jī)體的綜合指標(biāo)，而只是片面的強(qiáng)調(diào)某一因素，而忽略其它因素，這在工程選配器材上是不可能的。在實(shí)際應(yīng)用中，準(zhǔn)確一點(diǎn)的說法應(yīng)如下表述：用底照度為0.01LX，清晰度為420TVL的攝像機(jī)，配一個F值1.4的8mm鏡頭，配一個15米的紅外燈，觀察人的夜視清晰距離為15米。所以說夜視距離是個綜合指標(biāo)。此外，還應(yīng)注意彩色攝像機(jī)是不能用于夜視的，因?yàn)椴噬珨z像機(jī)前的濾色片會濾掉紅外光，CCD不可能成像。有經(jīng)驗(yàn)的器材商及工程商一般不會出現(xiàn)器材配置問題。但由于有些工程商對夜視系統(tǒng)的了解并不全面，所以在實(shí)際工程中經(jīng)常會發(fā)生夜視距離不理想的問題，給工程商的驗(yàn)收造成了很多麻煩，所以建議工程商在購買夜視器材時向紅外燈生產(chǎn)廠家多咨詢，講一講工程現(xiàn)場環(huán)境，以及所要達(dá)到的效果，這樣廠家將會配合你把器材配得更合理，使驗(yàn)收順利通過。
 
    另外一個最常見的問題,是客戶經(jīng)常會問到一個紅外距離的問題,比如:你們紅外40米的多少錢?碰到這種問題,我們總是需要很耐心的跟提問者溝通,因?yàn)檫@個問題,無異于跟整形醫(yī)生說:醫(yī)生,弄漂亮要多少錢?呵,不同的人,漂亮的標(biāo)準(zhǔn)不一樣,不同的人,其的改造工程也不一樣;說紅外攝像機(jī)的距離問題,其實(shí)是一個老生常談的問題;要弄清楚幾個因素;
 
    1.攝像機(jī)在最低照度時產(chǎn)生的圖像清晰度，是用電視信號測試卡進(jìn)行測式的，其黑白相間的條紋，要求黑色反射率近于0%，白色反射率大于89.9%。而我們在現(xiàn)場觀察時有時不具備這樣的條件，比如：樹葉和草地及一些黑色的東西的反射率很低，反差很小，就不易獲得清晰圖像，白色的東西反射率高，反差就大，就易獲得清晰圖像。紅外攝像機(jī),是被動紅外;也就是說,紅外的效果不但與紅外燈的質(zhì)量有關(guān)系,與CCD的感紅有關(guān)系,還有被照物體的反射強(qiáng)度有關(guān)系...也就是說,同一個攝像機(jī),一個穿白衣服的人,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.每個人的標(biāo)準(zhǔn)也是不一樣的,100米看清楚,是指看清楚一百米的大象還是看清楚一個小雞??更有可能的標(biāo)準(zhǔn)是,有點(diǎn)標(biāo)的是發(fā)現(xiàn)距離與實(shí)際距離是有區(qū)別的....發(fā)現(xiàn)距離看清楚是有一個人，是指能看到一個人影；實(shí)際距離看清楚一個人是指能看清楚一個人的輪廓；還有一個可能,主觀性的區(qū)別也是差別在的，每個人的眼睛不一樣，主觀感覺也是有差別的,我就有客戶,同一個攝像機(jī)，有人說要可以看六十米,有的人說只能看三十米;
 
    其實(shí),根據(jù)我們多年對紅外技術(shù)的認(rèn)識,其實(shí)紅外燈并不神秘，它只是發(fā)出的光波長單一（大于780nm），因人的肉眼看不見而顯得較為神秘。紅外燈的工作原理是發(fā)射的紅外線，攝像機(jī)的CCD光滑感應(yīng)對此波段敏感，因而會產(chǎn)生黑白圖像，鏡頭F值越小，紅外光進(jìn)入的光線越多，因此會使夜視系統(tǒng)的圖像更加清晰。
 
    現(xiàn)在的紅外燈的結(jié)構(gòu)目前有兩種形式：一種是燈泡型的，外如紅外濾光片，這種紅外燈一般是功率較大，燈體耗熱能多，維修周期較短，需經(jīng)常更換燈泡。另一種紅外燈是用半導(dǎo)體發(fā)光二極管，這種紅外燈，紅外發(fā)射率高，功耗小，燈體熱量小，使用壽命較長，價格也合理，現(xiàn)應(yīng)用范圍較廣，現(xiàn)在這種紅外燈的夜視距離可達(dá)200米以上。另外，有些廠家為了用戶調(diào)試方便，專門設(shè)置了包括全天候的防護(hù)罩，讓用戶使用起來方便可靠。紅外燈向遠(yuǎn)距離夜視系統(tǒng)發(fā)展方向是使用紅外激光器，相信隨著半導(dǎo)體器件的發(fā)展，將會出現(xiàn)適用于民用的紅外激光器，激光紅外也是我們以后追求與發(fā)展方向;我們相信,激光紅外的使用會使紅外夜視系統(tǒng)有一個突破性發(fā)展。
 
    總之，紅外夜視系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，所起的作用也是有目共睹的，但愿國內(nèi)的紅外夜視器材廠家與我們一道,在紅外方面有更大的發(fā)展，不但能在國內(nèi)創(chuàng)下名牌，也爭取早日走出國門，在同行業(yè)中占有一片天空。
 
  
 1、紅暴問題：有些廠家把能不能做出無紅暴紅外燈當(dāng)做一個技術(shù)問題來宣傳，好像有紅
暴 就是低技術(shù)，沒有紅暴就是高技術(shù)。其實(shí)，有沒有紅暴只是一個選擇問題，并不是技術(shù)問題。我們知道，波長超過700nm的光線叫做紅外線，900nm以上的 紅外線基本沒有紅暴，波長越短（越接近可見光），紅暴越強(qiáng)，同時，攝像機(jī)感應(yīng)紅外線效率也越高。現(xiàn)在市場上有兩種主流紅外燈，一種是有輕微紅暴的，波長在 850nm左右，一種是沒有紅暴的，波長在940nm左右。同一款攝像機(jī)，在850nm波長的感應(yīng)度，比在940nm波長的感應(yīng)度要好到10倍。所以 850nm這種有輕微紅暴的紅外燈擁有更高的效率，已被做為紅外夜視監(jiān)控的首選。

2、壽命問題：攝像機(jī)的使用壽命可達(dá)10年以上，紅外燈的壽命是否也能達(dá)到這個水平？
正確回答這個問題，首先要了解目前紅外燈的制造原理。目前紅外燈主要由三種模式制造：1、鹵素?zé)簦?、多芯片LED，3、單芯片LED。
        鹵素?zé)羰且粋€十分古老的技術(shù)，能耗高，發(fā)熱量驚人，使用壽命很短，因其使用效率低下，并不能夠做到很遠(yuǎn)距離，現(xiàn)在已基本退出市場。

        多芯片LED是一個很“概念”的說法。多芯片LED主要有兩種，一種是“食人魚”，包含4到8棵芯片，另外一種是陣列式發(fā)光片，含有10棵到30棵芯片。 為什么做多芯片呢？他們認(rèn)可的理論是：紅外燈照射距離不夠是因?yàn)槟芰坎粔颍嗟男酒显谝黄?，?dāng)然能量就大，也就認(rèn)為照射距離更遠(yuǎn)！這可真是典型的外行技術(shù)理論。當(dāng)然，更遠(yuǎn)的距離需要更大的能量，但并不是紅外燈發(fā)出了多少紅外光，就能把它簡單換算成距離，而是被攝像機(jī)吸收了多少紅外光。相反，因其結(jié)構(gòu)先天固有的缺點(diǎn)，多芯片LED沒有發(fā)光焦點(diǎn)，發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)不合理，有用光效率也比較低（當(dāng)然，比鹵素?zé)魪?qiáng)幾倍）。

        優(yōu)點(diǎn)沒有發(fā)揮出來，致命傷卻出來了，比如，陣列式LED，電流高達(dá)1000mA以上，基本只是一分錢硬幣大小，散熱就成為一個問題?？蒐ED最怕的就是高 熱，所以，這種紅外燈在采用的同時就決定了它的壽命很短。同時，多芯片LED的生產(chǎn)要求非常嚴(yán)格，每棵芯片都不能有性能上的一點(diǎn)差異，否則，一顆芯片壞掉，就會導(dǎo)致整機(jī)全部毀壞。總體而言，相對于單芯片LED而言，多芯片LED的壽命會差很多。

        單芯片LED生產(chǎn)工藝簡單，品質(zhì)容易保證，發(fā)熱量低，發(fā)光光學(xué)系統(tǒng)合理，是做紅外燈理想的器件，理論上使用壽命可達(dá)10萬小時以上。

        那么，是不是所有的單芯片LED燈的壽命都很好呢？事實(shí)上，遠(yuǎn)不是這么回事。這里面原因很多，比如，有的LED芯片級別很低，雜質(zhì)超標(biāo)；有的生產(chǎn)工藝不過 關(guān)，有漏電；有的超功率使用，額定50mA，使用70mA以上，這樣短時間內(nèi)效果很好，可是幾個月后就會因過度勞累而衰竭壞掉，或發(fā)光功率降低很多！有的 沒有保護(hù)電路，或電路設(shè)計不合理，這些都會導(dǎo)致單芯片LED紅外燈快速壞掉。

        要想保證紅外燈的壽命，首先要選用高等級LED芯片，高等級芯片功率大，一致性好，發(fā)光效率高，發(fā)熱量很小，一顆高等級LED比普通的LED好幾十倍，當(dāng) 然價格也比較昂貴。其次，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計要合理，發(fā)光均勻，利用率高，散熱快。第三，嚴(yán)格控制電壓，LED對電壓非常敏感，電壓稍高，LED管內(nèi)芯片就會燒 掉；電壓略低，發(fā)光量又會大大降低。最好在紅外燈內(nèi)就匹配好高質(zhì)量的開關(guān)電源，根據(jù)中國的惡劣電源環(huán)境，最好從170伏到270伏電壓輸入都能穩(wěn)定使用， 現(xiàn)在存在比較常見的問題是，大多數(shù)工程商對紅外燈的電源認(rèn)識不深刻，而是采取攝像機(jī)常用的12V集中供電方式，這樣盡管解決了一些其他的問題，但對紅外燈 或紅外一體機(jī)來說則無法滿足正常使用的要求，圖像效果自然不好。

3、角度的問題：紅外燈是不是角度越 大越好？不論是制造商還是工程商一般都認(rèn)可這種說法，他們認(rèn)為紅外燈發(fā)射角度越大，選用鏡頭余地也越大，選擇廣角鏡頭不會出現(xiàn)“手電筒”現(xiàn)象。因此，大家都拼命地說自己的紅外燈角度如何之大，有80度還有180度。這種好像很有道理的說法其實(shí)是很不負(fù)責(zé)任的而且也是不科學(xué)的。其實(shí)，從某一個具體的紅外燈來說，它的功率是額定的，也就是他的發(fā)光轉(zhuǎn)換功率是固定的，如果想發(fā)光角度大，那自然會犧牲照射距離，相反，如果保證照射距離就會犧牲角度！

        另外，使用大角度的紅外燈配合小角度的鏡頭，存在光的浪費(fèi)現(xiàn)象。比如，一盞紅外燈，發(fā)光角度是80度，（相當(dāng)于f3.5mm鏡頭的角度），如果配合 f35mm的鏡頭，那么，會有百分之九十九的光是在鏡頭視場以外，也就是說，只有百分之一的光是有用的，其它都浪費(fèi)了。一般情況下，紅外燈的角度與鏡頭的角度一致，是最科學(xué)的搭配。

       其次，并不是紅外燈角度越大，畫面效果越好。有的環(huán)境，紅外燈角度過大，還會影響成像，比如走廊，因其“狹長”的特點(diǎn)，如果紅外燈角度大，近處邊緣成像太亮，形成“光幕”現(xiàn)象，遠(yuǎn)處中心反而看不見，只有一片發(fā)白現(xiàn)象。所以，最適宜做法是走廊的紅外燈應(yīng)該比鏡頭的角度略窄。

        第三，可以利用“接燈”技術(shù)，兩個窄角紅外燈搭配，調(diào)整位置，可以達(dá)到廣角燈的效果，我們采用的系列紅外夜視系統(tǒng)，就是利用“接燈”這種技術(shù)，做到了既望遠(yuǎn)又廣角。在同樣功率條件下，“接燈”技術(shù)可以很好提高作用效果。

總體而言，紅外燈角度的問題既是選擇問題也是技術(shù)問題。不同焦距的鏡頭選擇相適應(yīng)角度的紅外燈，紅外燈的角度在什么樣的條件下也不應(yīng)該大于鏡頭的角度，狹長環(huán)境應(yīng)該選用比鏡頭角度更小的紅外燈。窄角的紅外燈通過搭配，可以得到理想的廣角效果，效果更佳，成本更低。

4、通光量的問題：相對孔徑，決定了鏡頭的通光能力，相對孔徑F1.0的鏡頭通光量是相
對孔徑F2.0的鏡頭通光量的四倍。同樣的攝像機(jī)、紅外燈，采用不同的兩種鏡頭，紅外作用距離可相差一倍或更多。

        大孔徑鏡頭在紅外監(jiān)控方面，比常規(guī)普通鏡頭好四到十倍，按理說應(yīng)該成為紅外夜視監(jiān)控的必須配套產(chǎn)品。但由于成本高昂，技術(shù)難度大，絕大多數(shù)紅外產(chǎn)品制造商不具備供貨能力。

         由于眾所周知的國情，市場上虛標(biāo)F值的鏡頭大量充斥市場。尤其是變焦鏡頭，只標(biāo)短焦距的F值，不標(biāo)長焦距時F 值，誤導(dǎo)工程商，致使用戶根本無法辨清質(zhì)量好壞。

5、焦點(diǎn)偏移的問題：可 見光與紅外光由于波長不同，成像焦點(diǎn)不在一個平面上，導(dǎo)致白天可見光條件下清晰，夜間紅外線條件下模糊，或者夜間紅外線條件下清晰，白天可見光條件下模糊?？梢杂萌齻€辦法解決。第一，采用自動聚焦一體機(jī)，第二，采用IR專用焦點(diǎn)不偏移鏡頭，第三，采用專業(yè)的調(diào)整工具，在現(xiàn)有鏡頭條件下也可以實(shí)現(xiàn)不偏移。

6、色彩問題：紅 外線在可見光條件下對于攝像機(jī)來講是一種雜光，會降低攝像機(jī)的清晰度和色彩還原，彩色攝像機(jī)的濾光片就是阻止紅外線參與成像。要想使彩色攝像機(jī)感應(yīng)紅外線現(xiàn)在有兩個做法，第一，切換濾光片，在可見光條件下?lián)踝〖t外線進(jìn)入；在無可見光的條件下移開濾光片，讓紅外線進(jìn)入，這種方案圖像質(zhì)量好，但成本高，切換機(jī)構(gòu)有一定故障率。第二，在濾光片上設(shè)計一個特定的紅外線通道，允許與紅外燈波長相同的紅外線進(jìn)來，這種辦法不增加成本，但色彩還原略差。

7、靈敏度的問題：攝像機(jī)靈敏度是紅外夜視監(jiān)控的核心部分。靈敏度越好，對紅外線的
感 應(yīng)能力也越強(qiáng)。當(dāng)然，靈敏度越好的攝像機(jī)價格也越昂貴。一般來講，50米以內(nèi)的紅外夜視系統(tǒng)，選用0.1－0.01Lux的攝像機(jī)就比較好；50米到 100米范圍的夜視系統(tǒng)應(yīng)該選用0.01Lux或更低照度的攝像機(jī)；100米以上的夜視系統(tǒng)應(yīng)選用0.001勒克斯以上的攝像機(jī)。

        當(dāng)然，和其它許多產(chǎn)品一樣，攝像機(jī)虛標(biāo)指標(biāo)的現(xiàn)象也是特別嚴(yán)重。我們曾拿過0.1Lux攝像機(jī)和一款號稱0.0001勒克斯的攝像機(jī)作對比，后者竟不如前者。

8、距離的問題：一 百個人做紅外產(chǎn)品就有一百個紅外夜視距離的標(biāo)準(zhǔn)。我們認(rèn)為還是應(yīng)該以滿足客戶的要求為標(biāo)準(zhǔn)?？蛻舻臉?biāo)準(zhǔn)是什么？是看清！什么可視距離，發(fā)現(xiàn)距離，這些不確定說法都是比較模糊。不同檔次的攝像機(jī)、鏡頭之間的匹配，對于同一盞紅外燈發(fā)出的光線感應(yīng)度可能相差幾十倍。所以說，一盞紅外燈的作用距離，只能與非常確定的攝像機(jī)和鏡頭共同測定，才能標(biāo)定其作用距離。因?yàn)閼?yīng)用環(huán)境不同，最好留有一定余量。

        紅外夜視到底能做多遠(yuǎn)？技術(shù)到家，100米以上的紅外夜視系統(tǒng)并不是什么難事。技術(shù)到家，指的是必須同時精通紅外燈技術(shù)，紅外感應(yīng)攝像機(jī)技術(shù)和紅外感應(yīng)鏡頭技術(shù)，三者缺一不可。