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分析激光夜視攝像機(jī)近十年的發(fā)展與應(yīng)用

星之球激光 來源:光電論壇2014-04-24 我要評論(0 )   

隨著人們對安全防范意識的增強(qiáng),對監(jiān)控攝像機(jī)的要求越來越高,紅外監(jiān)控攝像頭已經(jīng)達(dá)不到人們的要求,需要研發(fā)一種新型的產(chǎn)品來實現(xiàn)超越,于是激光監(jiān)控攝像機(jī)應(yīng)運而生,...

   隨著人們對安全防范意識的增強(qiáng),對監(jiān)控攝像機(jī)的要求越來越高,紅外監(jiān)控攝像頭已經(jīng)達(dá)不到人們的要求,需要研發(fā)一種新型的產(chǎn)品來實現(xiàn)超越,于是激光監(jiān)控攝像機(jī)應(yīng)運而生,北京和普威視光電技術(shù)有限公司的激光攝像機(jī)專為遠(yuǎn)程晝夜監(jiān)控領(lǐng)域設(shè)計,采用主動紅外激光作照明源,使用高分辨率低照度長焦攝像機(jī),可進(jìn)行晝夜連續(xù)監(jiān)控。夜間最遠(yuǎn)可發(fā)現(xiàn)3000米處的人員、車輛、設(shè)施等目標(biāo)。

  近幾年在安防監(jiān)控領(lǐng)域,高清化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化已經(jīng)讓人耳熟能詳。實際上,視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在,室內(nèi)監(jiān)控和白天正常情況下的監(jiān)控已不是難題,室 外監(jiān)控和野外監(jiān)控、夜視監(jiān)控及其他特殊環(huán)境下的監(jiān)控,使其監(jiān)控攝像機(jī)看得清、看得遠(yuǎn),并提高產(chǎn)品的可靠性才是技術(shù)發(fā)展的重難點。針對這些難點本文將深度解讀激光攝像機(jī)的應(yīng)用與選購技巧,希望能給廣大用戶和工程商提供一些參考。

  激光攝像機(jī)(激光夜視儀)與其他產(chǎn)品的對比

  夜視監(jiān)控技術(shù)從技術(shù)類別上來分,可分為主動紅外監(jiān)控技術(shù)和被動紅外監(jiān)控技術(shù)。由此,我們可以將夜視監(jiān)控產(chǎn)品分為兩大類:主動夜視監(jiān)控產(chǎn)品和被動夜視監(jiān)控產(chǎn)品。主動夜視監(jiān)控產(chǎn)品,常見的主要有普通紅外攝像機(jī)和激光攝像機(jī);被動夜視監(jiān)控產(chǎn)品有微光夜視儀和紅外熱像儀。

  從產(chǎn)品的功能和定位上看,普通紅外攝像機(jī)適用于監(jiān)控100米以內(nèi)的范圍,激光攝像機(jī)通常能看到3000米以內(nèi)甚至更遠(yuǎn)的范圍,并且可以在全黑的環(huán)境中使用;而微光夜視儀適用于1000米以內(nèi)、有月光等微弱光環(huán)境中,紅外熱像儀則適用于廣角大范圍的環(huán)境中,監(jiān)視距離1000米以上,但無法分辨圖像細(xì)節(jié),只能辨別圖像的輪廓,多數(shù)情況下應(yīng)用于只要求做到發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的特定環(huán)境。

  從產(chǎn)品應(yīng)用的角度來看,這些夜視監(jiān)控產(chǎn)品的優(yōu)劣勢十分明顯。

  普通紅外攝像機(jī),價格便宜,市場普及程度高,主要用于小區(qū)監(jiān)視,樓道監(jiān)視以及一些短距離小范圍需要夜視監(jiān)控的場所。同時也由于產(chǎn)品進(jìn)入的門檻較低,魚龍混雜,產(chǎn)品品質(zhì)良莠不齊。由于技術(shù)本身的物理限制,使得常見的LED紅外燈的照射距離很難突破100米。

  激光攝像機(jī),圖象效果好,清晰可見??稍?公里內(nèi)識別人,3公里內(nèi)發(fā)現(xiàn)人,真實還原現(xiàn)場情況。監(jiān)視距離遠(yuǎn),通用性強(qiáng),適應(yīng)環(huán)境性強(qiáng),使用壽命長,風(fēng)險低。(同時還需注意:激光攝像機(jī)的主動發(fā)光激光光源,一般人眼是不可見的,當(dāng)在開啟使用大功率的激光攝像機(jī)的時候,人眼是不可以特近距離的對視于激光光源)。在透霧能力上,比起紅外攝像機(jī)有著絕對的優(yōu)勢,與紅外熱像儀相比,仍有一定差距。但就性價比來說,比紅外熱像儀和微光夜視儀高很多。

  紅外熱像儀和微光夜視儀,以前一直適用環(huán)境是軍事,刑偵,單兵攜帶等專業(yè)化領(lǐng)域,產(chǎn)品價格也要昂貴很多。微光夜視儀對環(huán)境照度有要求,在沒有月光燈自然光照明的條件下無法成像,且監(jiān)視距離有限,超過1000米較困難。并且,強(qiáng)光照射下,微光管易被燒壞,白天不能用。紅外熱像儀又可分為制冷式和非制冷式,透霧能力較好,制冷式熱成像儀觀測距離可達(dá)40公里,常用于軍事領(lǐng)域。并且對使用環(huán)境要求高,需目標(biāo)物和周圍環(huán)境的溫差大才能很好成像。受環(huán)境溫度影響大,夏天成像效果較差。然而由于激光攝像機(jī)激光光源是人眼不可見光,有著一定隱蔽性優(yōu)勢及夜視監(jiān)控距離技術(shù)優(yōu)勢,近年來也逐步的被公、檢、法的技、刑偵領(lǐng)域錄像調(diào)查取證和電視臺新聞記者特殊錄像報道、軍事領(lǐng)域廣范采用。

  由此可見,在安防夜視監(jiān)控領(lǐng)域,激光攝像機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢十分明顯,特別在高速公路、高速鐵路、公安警用、能源電力、環(huán)保水利、平安城市、機(jī)場港口、油田油庫、長輸管線、大型廠礦區(qū)、邊海防線、海事漁政、生態(tài)保護(hù)、軍事基地等方面。

  激光攝像機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢

  激光攝像機(jī)是在監(jiān)控攝像機(jī)上配上激光燈源,激光燈采用光斑均勻強(qiáng)化技術(shù)、光斑自動聚焦技術(shù),具有光度強(qiáng),畫面更加均勻,照射:耗電少,使用壽命更長等優(yōu)點。

  激光夜視技術(shù)是實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的夜視監(jiān)控的途徑之一,因為激光具有亮度高、相干性好、單色性好、方向性好、壽命長和CCD對其波長的感應(yīng)程度大于LED的特性決定了激光可以照射更遠(yuǎn)的距離,而且光強(qiáng)度也比常規(guī)光源要強(qiáng)得多。

  與普通紅外攝像機(jī)相比,激光攝像機(jī)的特點與優(yōu)勢主要體現(xiàn)在幾個方面:

  第一是監(jiān)控距離遠(yuǎn)。激光攝像機(jī)按照監(jiān)控距離可分為近距離激光攝像機(jī)(有效夜視監(jiān)控距離是100-500米)和中距離激光攝像機(jī)(有效夜視監(jiān)控距離是500-1000米)及遠(yuǎn)距離激光攝像機(jī)(有效夜視監(jiān)控距離是1000-3000米)。

  第二是可自動調(diào)節(jié)鏡頭焦距,清晰度大大提高。紅外攝像機(jī)雖然在夜間會看到圖像,但是往往看不清人臉,另外,普通紅外的監(jiān)控距離有限,這在一些要求嚴(yán)格的安防監(jiān)控場所是非常遺憾的。激光攝像機(jī)則可以無視光線的強(qiáng)弱,通過激光紅外部件以及超低照度光元件,該攝像機(jī)可在完全黑暗的環(huán)境下實現(xiàn)近近距離都能高清夜視,同時保證成像清晰。不少激光攝像機(jī)具有一定的智能功能,它可以根據(jù)物體的遠(yuǎn)近和移動速度自動調(diào)節(jié)鏡頭的長短,以便提供清晰的圖像質(zhì)量。

  第三是壽命較長,激光監(jiān)控攝像機(jī)是普通紅外攝像機(jī)壽命的3倍。這一點在需要24小時監(jiān)控的環(huán)境下,更加具有突出的優(yōu)勢。

  第四是其低碳綠色功能。傳統(tǒng)的紅外攝像機(jī)散熱量很大,不僅僅消耗較多的電力,而且熱量在機(jī)身中散發(fā)不出來,造成機(jī)身過熱,嚴(yán)重影響了攝像機(jī)中的電子元器件的壽命,而激光攝像機(jī)則沒有這個隱患。

  激光攝像機(jī)的技術(shù)特點與選購應(yīng)用

  激光夜視技術(shù)在中國出現(xiàn)已有將近十年的時間,它屬于主動紅外夜視技術(shù)的一種,其原理是將激光點光源通過光學(xué)擴(kuò)散,達(dá)到夜間照明的目的,其波長多在808、940、980nm,屬于近紅外光。激光夜視監(jiān)控系統(tǒng)采用高通光量的夜視鏡頭接收目標(biāo)反射光成像,再用低照度的CCD攝像機(jī)采集圖像并輸出。照明系統(tǒng)、成像鏡頭、攝像機(jī)三者作為系統(tǒng)的核心部件,互相配合,任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)瓶頸都會導(dǎo)致整套系統(tǒng)達(dá)不到理想的效果。

  目前市場中常見的激光夜視一體化攝像機(jī)和激光夜視分體式攝像機(jī),都是采用光機(jī)電一體和集成化技術(shù),可在漆黑的夜間清晰監(jiān)視100-3000米范圍內(nèi)的目標(biāo)活動情況,晝視可達(dá)3000米以上。

  激光攝像機(jī)的大功率半導(dǎo)體激光器應(yīng)用設(shè)計技術(shù),在同等安裝體積下,激光凈輸出功率大,才能真正達(dá)到標(biāo)稱的監(jiān)視距離。攝像機(jī)模組二次開發(fā)優(yōu)化技術(shù),同等照明條件下,圖像清晰度高。圖像高速聚焦算法設(shè)計,能解決夜間或者光線不足的情況下圖像自動聚焦速度慢或者反復(fù)聚焦的問題。在攝像機(jī)變焦過程中,激光照明區(qū)域可以智能自動充滿屏幕,無需人工干預(yù),也可以手動遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)激光的照射強(qiáng)度和角度。

  好的激光攝像機(jī)產(chǎn)品在激光安全性方面需充分考慮到,上電自檢時激光保持關(guān)閉,激光啟動時自動到最大分散角度。激光的功率密度可以自動控制,在確保滿足照明的前提下,對過高的功率密度進(jìn)行了嚴(yán)格限制設(shè)計,符合國家安全激光功率密度標(biāo)準(zhǔn)。另外,可根據(jù)用戶定制,增加自動關(guān)閉功能,在維護(hù)檢測時,可自動探測到近距離的人和物體,并立即關(guān)閉激光,進(jìn)一步確保了維護(hù)人員的安全。#p#分頁標(biāo)題#e#

  對于這點,筆者請教了國內(nèi)最第一家參與到激光夜視行業(yè),并擁有十來年的自主研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)經(jīng)驗和持有多項核心技術(shù)專利的高新技術(shù)企業(yè)的經(jīng)理兼工程師--翟晨文。翟經(jīng)理表示,一款真正的實用的激光夜視產(chǎn)品,必須連同云臺解碼器,護(hù)罩等一共五個核心部件互相配合協(xié)調(diào)使用,才能發(fā)揮出系統(tǒng)配置的最佳效果。這一點,也真正考驗了一個激光夜視生產(chǎn)型企業(yè)的技術(shù)實力。

  翟經(jīng)理還做出了總結(jié),目前相關(guān)技術(shù)人員意識到在夜視監(jiān)控系統(tǒng)搭配過程中,需要做到的有如下技術(shù)點:

  1、光敏控制激光的開關(guān),并且激光開啟和攝像機(jī)的黑白狀態(tài)一定要同步。一定要避免激光24小時連續(xù)開的現(xiàn)象,否則會大幅度的降低設(shè)備的使用壽命。

  2、根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境,可考慮設(shè)置激光的手動開關(guān),例如在廣場,燈開時,可以考慮關(guān)閉激光,效果會更好,路燈關(guān)閉后,打開激光,一樣保持好的效果,遠(yuǎn)程后臺可控。

  3、激光與鏡頭同步聯(lián)動,用戶只需控制鏡頭變焦,激光自動跟隨到合適的位置,避免變焦完后,又手動調(diào)節(jié)激光找好的效果,更應(yīng)避免前面提到的,激光雖能變焦,但一擴(kuò)大效果立刻就很差。

  4、護(hù)罩設(shè)計要充分考慮激光的散熱,激光的發(fā)熱是很大的,即便說真空充氮氣保護(hù),也很難保證完全不衰減,散熱快、循環(huán)風(fēng)冷必不可少,特殊場合甚至需要考慮加裝微型空調(diào)。

  5、激光應(yīng)具備預(yù)置位功能。目前云臺位置,甚至鏡頭變焦聚焦都已經(jīng)有成熟的預(yù)置位功能,如果調(diào)用預(yù)置位后,一切都到位了,就激光不到位,也很難說是成熟的系統(tǒng),這個需求在聯(lián)動報警調(diào)用預(yù)置位的場合尤其重要。系統(tǒng)預(yù)置位的精準(zhǔn)度也應(yīng)該盡量做到精確,否則此功能如同雞肋。

  6、盡量選擇紅外不偏焦鏡頭。不難想象,如果批量的安裝設(shè)備,到了晚上,全部需要聚焦一次,到了白天,又需要重新來一次,會給操作帶來極大的不便,但遺憾的是,目前在遠(yuǎn)距離鏡頭上,具備紅外不偏焦功能的還很少,產(chǎn)品線嚴(yán)重不全,為此,只能開發(fā)大鏡頭的自動聚焦、機(jī)械調(diào)整或鍍膜調(diào)整等技術(shù)實現(xiàn)。

  7、為保證激光的使用效率,鏡頭及護(hù)罩前擋玻璃的鍍膜技術(shù)也非常關(guān)鍵,好的鍍膜技術(shù),能夠提升20%左右的紅外透光率。

  8、特殊環(huán)境下考慮采用防鹽霧腐蝕、透霧、防強(qiáng)光等高級功能,盡可能的讓設(shè)備適用于任何環(huán)境。

  激光攝像機(jī)的角度問題還需要改善,如果能做到像紅外燈這樣什么場所都可以使用的話,相信淘汰紅外燈指日可待了。激光監(jiān)控攝像機(jī)的憑借自身的優(yōu)勢,相信不久的將來將會是一片繁榮的景象。

 

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