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紅外一體攝像機(jī)性能及成像原理分析

閱讀:2679發(fā)布時(shí)間:2011-8-9

  雙濾光片(IRCut)紅外感應(yīng)日夜切換一體化攝像機(jī),采用1/4英寸SONYSUPERHADCCD芯片與數(shù)碼信號(hào)處理技術(shù)(DSP)內(nèi)置3.5-91.0mm非球面鏡頭,26倍光學(xué)變焦,10倍電子放大;紅外燈開啟時(shí)照度達(dá)到0Lux;有強(qiáng)大的畫面動(dòng)態(tài)檢測(cè)功能,監(jiān)視屏幕顯示“MD”功能,可靈活地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能;有正/負(fù)片,行/場(chǎng)清晰度等視頻控制功能,提供zui多0-255個(gè)數(shù)字和10個(gè)字符的攝像機(jī)標(biāo)識(shí)設(shè)定功能。可選擇英文或韓文,能根據(jù)照度實(shí)現(xiàn)彩色/黑白的自動(dòng)轉(zhuǎn)換;變焦倍數(shù)的起始值和終止值可靈活選擇,每一項(xiàng)功能菜單都可以初始化,具有優(yōu)良的圖像處理功能,體積為60.6×61.1×92.25mm可放進(jìn)7尺球罩,性價(jià)比高。
  
  該攝像機(jī)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于日夜及大范圍攝像的環(huán)境,如:小區(qū),超市,廣場(chǎng),銀行,工廠,軍營(yíng)學(xué)校等場(chǎng)所。
  
  雙CCD紅外一體機(jī)
  
  紅外雙CCD紅外防水?dāng)z像機(jī)采用的是SONYCCD成像器件以及大功率紅外驅(qū)動(dòng)技術(shù),具有色彩逼真、清晰度高。
  
  270倍紅外一體機(jī)
  
  該款一體化攝象機(jī)采用高清晰精密CCD成像,水平清晰度高達(dá)480電視線,圖象清晰,穩(wěn)定性.使用寬動(dòng)態(tài)(WDR)技術(shù),在各種不同環(huán)境下攝象機(jī)可以自動(dòng)檢測(cè)光照強(qiáng)度,并根據(jù)其調(diào)整提供合適背光補(bǔ)償而達(dá)到*效果。自動(dòng)感應(yīng)紅外,有效距離可達(dá)100米。
  
  紅外一體攝像機(jī)
  
  紅外一體化攝像機(jī)的性能分析與選擇:包括:紅外線和紅外燈的原理特性、紅外一體攝像機(jī)成像原理、紅外一體化攝像機(jī)的性能分析:1.紅外燈工作條件;2.紅外光的利用率和紅暴問(wèn)題;3.紅外攝像機(jī)的起霧結(jié)霜問(wèn)題;4.紅外攝像機(jī)的視窗玻璃清潔;5.紅外攝像機(jī)的恒溫;6.紅外攝像機(jī)的全封閉
  
  在安防電視監(jiān)控系統(tǒng)中,隨著人們安全防范意識(shí)的提高、對(duì)重要場(chǎng)所24小時(shí)連續(xù)監(jiān)控電視監(jiān)控的需要和紅外成像技術(shù)的成熟,紅外一體化攝像機(jī)的使用率越來(lái)越高,已逐漸發(fā)展成為一種趨勢(shì),不僅在銀行、金庫(kù)、博物館、檔案館、圖書文獻(xiàn)庫(kù)、監(jiān)獄等重要部門應(yīng)用,而且也在居民小區(qū)等一般電視監(jiān)控工程中得到使用。
  
  紅外線和紅外燈的原理特性
  
  光是一種電磁波,具有與無(wú)線電波一樣的本質(zhì)。它的波長(zhǎng)區(qū)間從幾個(gè)納米(1nm=10-9m)到1毫米(mm)左右。人眼可見的只是其中一部分,我們稱其為可見光,可見光的波長(zhǎng)范圍為380nm~780nm,可見光波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短分為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫光,波長(zhǎng)比紫光短的稱為紫外光,波長(zhǎng)比紅外光長(zhǎng)的稱為紅外光。紅外光線的波長(zhǎng)在780nm~1000μm之間,位于無(wú)線電波與可見光之間。
  
  紅外燈按其紅外線輻射機(jī)理分為半導(dǎo)體固體發(fā)光(紅外發(fā)射二極管IRLED)
  
  紅外燈和熱輻射紅外燈兩種。目前在CCTV紅外攝像機(jī)中前者使用較多。
  
  紅外發(fā)射二極管(IRLED)紅外燈的原理是:由紅外發(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(常用砷化鎵GaAs)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,為普通CCD黑白攝像機(jī)可感受的范圍。
  
  紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率用輻照度μW/m2表示。紅外二極管的zui大輻射強(qiáng)度一般在光軸的正前方,并隨輻射方向與光軸夾角的增加而減小。輻射強(qiáng)度為zui大值的50%的角度稱為半強(qiáng)度輻射角,即半功率角。不同封裝工藝型號(hào)的紅外發(fā)光二極管的輻射角度有所不同。
  
  紅外一體攝像機(jī)成像原理
  
  在夜視監(jiān)控系統(tǒng)中,常規(guī)的辦法是利用可見光照明,但這種方式存在不能隱蔽、容易暴露監(jiān)控目標(biāo)等缺點(diǎn),因此使用較少;目前隱蔽、科學(xué)的夜視監(jiān)控是采用紅外攝像技術(shù)。紅外攝像技術(shù)分為被動(dòng)式和主動(dòng)式。被動(dòng)紅外攝像技術(shù)是利用任何物質(zhì)在零度(-273℃)以上都有紅外線輻射,物體的溫度越高,輻射出的紅外線越多。利用此原理制成的攝像機(jī)zui典型的就是紅外熱像儀,但是,這種特殊的紅外攝像機(jī)造價(jià)昂貴,因此于軍事或特殊場(chǎng)合使用。而主動(dòng)紅外攝像技術(shù),是采用紅外燈輻射“照明”(主要是紅外光線),應(yīng)用普通低照度黑白攝像機(jī)、彩色轉(zhuǎn)黑白攝像機(jī)或紅外低照度彩色攝像機(jī),感受周圍景物和環(huán)境反射回來(lái)的紅外光實(shí)現(xiàn)夜視監(jiān)控。主動(dòng)紅外攝像技術(shù)成熟,穩(wěn)定,成為夜視監(jiān)控的主流。
  
  紅外一體化攝像機(jī)是將攝像機(jī)、防護(hù)罩、紅外燈、供電散熱單元等綜合成為一體的攝像設(shè)備。它實(shí)現(xiàn)夜視的基本原理是利用普通CCD黑白攝像機(jī)可以感受紅外光的光譜特性(即可以感受可見光,也可以感受紅外光),配合紅外燈作為“照明源”來(lái)夜視成像。紅外燈的功率和角度,攝像機(jī)的配置,一定焦距的感紅外鏡頭,以及是否有良好的供電散熱處理是判斷紅外一體化攝像機(jī)性能的重要參數(shù)。
  
  目前市場(chǎng)上也有許多產(chǎn)品是攝像機(jī)與紅外線投射器分開的,這需要用戶對(duì)紅外燈和攝像機(jī)的性能有足夠的了解,能夠根據(jù)紅外燈的角度、攝像機(jī)鏡頭參數(shù)等作合理的搭配。
  
  紅外一體化攝像機(jī)性能
  
  紅外一體化攝像機(jī)在監(jiān)控?cái)z像機(jī)中具有夜視距離遠(yuǎn)、隱蔽性強(qiáng)、性能穩(wěn)定等突出優(yōu)勢(shì),因而在CCTV夜視監(jiān)控中占據(jù)了大部分的市場(chǎng)。如何在紛雜的紅外一體化攝像機(jī)市場(chǎng)中辨別優(yōu)劣呢?性能優(yōu)良的紅外一體化攝像機(jī)必須能夠具備以下性能:
  
  1.紅外燈工作條件
  
  一般來(lái)說(shuō),其紅外燈輻射功率與正向工作電流成正比,但在接近正向電流的zui大額定值時(shí),器件的溫度因電流的熱耗而上升,使光發(fā)射功率下降。紅外二極管電流過(guò)小,將影響其輻射功率的發(fā)揮,但工作電流過(guò)大將影響其壽命,甚至使紅外二極管燒毀。
  
  當(dāng)電壓越過(guò)正向閾值電壓(約0.8V左右)電流開始流動(dòng),而且是一很陡直的曲線,表明其工作電流要求十分敏感。因此要求工作電流準(zhǔn)確、穩(wěn)定,否則影響輻射功率的發(fā)揮及其可靠性。輻射功率隨環(huán)境溫度的升高(包括其本身的發(fā)熱所產(chǎn)生的環(huán)境溫度升高)會(huì)使其輻射功率下降。紅外燈特別是遠(yuǎn)距離紅外燈,熱耗是設(shè)計(jì)和選擇時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。
  
  因此,紅外燈的使用必須有良好的恒流電源供電、良好的散熱設(shè)計(jì)。中路通訊公司的變焦MCD、MDD、MED、MBB系列攝像機(jī)都安裝了大功率紅外燈(zui多可達(dá)24顆),且采用了大功率恒流電源供電,內(nèi)部循環(huán)散熱設(shè)計(jì),因而能達(dá)到遠(yuǎn)距離夜視(zui遠(yuǎn)可達(dá)220米)和紅外燈壽命長(zhǎng)的效果。
  
  2.紅外光的利用率和紅暴問(wèn)題
  
  什么是紅暴呢?紅暴是由于所發(fā)射的紅外線中包含可見光的成分。
  
  紅外燈可以做到*無(wú)紅暴(采用940~950nm波長(zhǎng)紅外管)或僅有微弱紅暴。中路通訊公司采用美國(guó)奧克斯特(AUCSITER)紅外技術(shù),通過(guò)在保證紅外燈功率的前提下,降低紅外燈自身熱耗,調(diào)整紅外光線角度,使紅外燈的有效利用率達(dá)到了90%。在紅外燈的選擇上,挑選波長(zhǎng)較大(910nm)的紅外燈,嚴(yán)格降低紅暴,達(dá)到了微紅暴效果。
  
  3.紅外攝像機(jī)的起霧結(jié)霜問(wèn)題
  
  霧、霜的形成是由于空氣中的飽和水蒸氣遇冷凝結(jié)而成,因冷環(huán)境的強(qiáng)、弱分別凝結(jié)成霜和霧。紅外攝像機(jī)在工作過(guò)程中,尤其是室外攝像機(jī)常常會(huì)因四季變化、晝夜溫差、以及雨雪環(huán)境等原因在防護(hù)罩視窗玻璃上形成霧或霜,導(dǎo)致攝像機(jī)無(wú)法看清物體,直接影響監(jiān)控效果。中路通訊公司通過(guò)采用*的電子除霜電路,有效的控制腔體內(nèi)的飽和水蒸氣濃度,做到了自動(dòng)除霧除霜。
  
  4.紅外攝像機(jī)的視窗玻璃清潔
  
  攝像機(jī)在雨雪天或粉塵大的環(huán)境下工作,防護(hù)罩的視窗玻璃容易出現(xiàn)污垢,造成攝像機(jī)視線遮擋。解決的辦法通常是在防護(hù)罩上增加雨刷,通過(guò)控制雨刷清潔玻璃;另外一種辦法是使用隱形雨刷視窗玻璃。與普通視窗玻璃相比,隱形雨刷視窗玻璃具有排斥水、灰塵、雪花的功能。
  
  5.紅外攝像機(jī)的恒溫
  
  由于配置了發(fā)熱量較大的紅外燈,紅外燈在啟動(dòng)后,整個(gè)工作時(shí)間段內(nèi)(以12小時(shí)計(jì))在紅外攝像機(jī)前部會(huì)有熱量集中,即腔體內(nèi)前端溫度偏高,如不能散熱均勻定會(huì)影響攝像機(jī)等其它部件的正常工作。中路通訊公司通過(guò)設(shè)計(jì)使用具有強(qiáng)制散熱散冷作用的自動(dòng)冷暖空調(diào),良好的解決了這一問(wèn)題。
  
  自動(dòng)冷暖空調(diào)采用珀?duì)柼?yīng)原理,測(cè)溫控制電路可以自動(dòng)調(diào)節(jié),將防護(hù)罩內(nèi)溫度恒定在攝像機(jī)正常工作溫度范圍內(nèi),出廠時(shí)罩內(nèi)溫度設(shè)置在+5℃以下加熱、+40℃以上致冷。實(shí)驗(yàn)表明該紅外一體化攝像機(jī)可在-40℃~+70℃(陽(yáng)光直射)的室外自然環(huán)境下正常工作。
  
  6.紅外攝像機(jī)的全封閉
  
  除恒溫外,使用自動(dòng)冷暖空調(diào)的另一優(yōu)點(diǎn)是可以將紅外攝像機(jī)做成全封閉,不留任何散熱孔,阻止灰塵、濕氣、腐蝕性氣體的進(jìn)入,使其能夠適應(yīng)粉塵大的惡劣環(huán)境,如大型煤礦也可正常使用。

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