隨著安防視頻監(jian)控系統工(gong)程中對夜(ye)視監(jian)控的需求(qiu)越來越廣，紅外攝像機已經進(jin)入了攝像機的主流市場，銷量與日俱增，在紅外夜(ye)視技術應用上出現問題也逐漸暴露(lu)出來。

實(shi)際(ji)(ji)上，夜(ye)視(shi)(shi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)是(shi)(shi)借助于光(guang)電成(cheng)像(xiang)(xiang)器件實(shi)現夜(ye)間(jian)觀(guan)(guan)察(cha)(cha)的(de)一種(zhong)光(guang)電技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)。它(ta)包括微(wei)光(guang)夜(ye)視(shi)(shi)和紅(hong)外(wai)夜(ye)視(shi)(shi)兩類：微(wei)光(guang)夜(ye)視(shi)(shi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)是(shi)(shi)通(tong)過(guo)帶(dai)像(xiang)(xiang)增(zeng)強管的(de)一種(zhong)夜(ye)視(shi)(shi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)，它(ta)實(shi)際(ji)(ji)就是(shi)(shi)對夜(ye)天光(guang)照亮的(de)微(wei)弱目標(biao)(biao)像(xiang)(xiang)進行增(zeng)強，以供觀(guan)(guan)察(cha)(cha)的(de)光(guang)電成(cheng)像(xiang)(xiang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)。這(zhe)里主要講(jiang)主動(dong)紅(hong)外(wai)夜(ye)視(shi)(shi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)，它(ta)是(shi)(shi)通(tong)過(guo)主動(dong)照射并利用目標(biao)(biao)反射紅(hong)外(wai)源的(de)紅(hong)外(wai)光(guang)來實(shi)施觀(guan)(guan)察(cha)(cha)的(de)一種(zhong)夜(ye)視(shi)(shi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)，其對應(ying)裝備(bei)為(wei)主動(dong)紅(hong)外(wai)夜(ye)視(shi)(shi)儀(yi)，實(shi)際(ji)(ji)核心就是(shi)(shi)紅(hong)外(wai)攝像(xiang)(xiang)機。

紅(hong)外光源、由非直視型光電成像(xiang)器(qi)(qi)件CCD或CMOS圖像(xiang)傳感器(qi)(qi)為核心(xin)組成的(de)攝(she)像(xiang)機和(he)成像(xiang)畫面所需的(de)鏡頭等(deng)配合選擇是(shi)主(zhu)導紅(hong)外攝(she)像(xiang)機夜間監視的(de)效果優劣(lie)的(de)三大因素。

一、紅外光源的選擇

紅外光(guang)(guang)是一種波長大于780nm的(de)(de)不可見光(guang)(guang)。一般，產生這種不可見光(guang)(guang)的(de)(de)方法有下列三種。

①、直接使(shi)用白熾燈或氙燈發出的(de)紅外(wai)光(guang)。即在這兩(liang)種燈上安裝可見光(guang)濾(lv)鏡(jing)，濾(lv)去可見光(guang)，只讓看不見的(de)紅外(wai)射(she)線射(she)出；

②、使用紅外發光(guang)二極管(guan)LED或LED陣列來產(chan)生紅外光(guang)。這種器件是通過(guo)砷化鎵(jia)(GaAs)半導體中的電子(zi)與空(kong)穴(xue)復合(he)來產(chan)生紅外光(guang)；

③、使用紅外(wai)激光二(er)極管LD，也可作(zuo)紅外(wai)光源。但(dan)它要把處于較(jiao)(jiao)低能(neng)態的電子激發或(huo)泵浦到(dao)較(jiao)(jiao)高能(neng)態上(shang)去，通過(guo)大(da)量粒(li)子分(fen)布反轉，共(gong)振而維持(chi)受激輻射紅外(wai)光。

第一(yi)種(zhong)光(guang)(guang)源為(wei)熱(re)紅(hong)外(wai)光(guang)(guang)源，其最大(da)的(de)優點是(shi)可制成比(bi)較大(da)的(de)功率(lv)和大(da)的(de)輻(fu)照角(jiao)度，因(yin)此照射(she)(she)的(de)距(ju)離遠(yuan)。其最大(da)不足之處是(shi)包(bao)含可見光(guang)(guang)成份，即有(you)紅(hong)暴(bao)，且使用(yong)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)短，如果(guo)每(mei)天工作10小時，5000小時只能使用(yong)一(yi)年多(duo)，若考慮散熱(re)不夠，壽(shou)(shou)命(ming)(ming)還(huan)要短。為(wei)提高熱(re)輻(fu)射(she)(she)紅(hong)外(wai)燈的(de)壽(shou)(shou)命(ming)(ming)，使用(yong)時還(huan)必須采(cai)用(yong)光(guang)(guang)控開關電路，以(yi)減小其工作時間。此外(wai)，還(huan)增加了延時開關電路以(yi)防(fang)環(huan)境光(guang)(guang)的(de)干擾。

第二種是使用半導體(ti)砷(shen)化鎵發(fa)光(guang)二極管陣列組成的紅外燈，尤其現(xian)在使用新(xin)技術開發(fa)生產的陣列式集成發(fa)光(guang)芯片LEDArray。其一個(ge)LED-Array的光(guang)學(xue)輸出達(da)到了(le)800mw-1000mw，而成為普通LED的換代產品(pin)，LED-Array的發(fa)光(guang)半功率角(jiao)為10-120°(可變角(jiao))。

由于(yu)LED-Array為(wei)高度集成的(de)(de)LED，而體積只有一(yi)個一(yi)分錢硬幣的(de)(de)大小，在室內(nei)可均勻照亮全部(bu)空(kong)間，其壽命為(wei)50，000個小時。它最初(chu)是運用在航空(kong)飛機上面(mian)，近年來由于(yu)民用夜(ye)間監控市場的(de)(de)發展，LED-Array才逐(zhu)步(bu)走向民用市場，成為(wei)高質量夜(ye)間監控的(de)(de)一(yi)種理想選擇。

雖然，紅外(wai)LED及LED-Array淘汰(tai)了熱紅外(wai)光源，但對于(yu)1km以上的超遠距離場景的監控，還是要(yao)選擇紅外(wai)LD光源。因為半導體激光器(qi)具有比(bi)LED亮(liang)度高、方(fang)向(xiang)性強(qiang)等(deng)特點。

通(tong)常，在(zai)選擇紅外(wai)光源時要注(zhu)意(yi)以下(xia)的(de)幾(ji)個要點。

A、紅外(wai)燈距離選(xuan)擇要留(liu)有(you)余量

選(xuan)擇(ze)紅外燈時，特別注意(yi)標稱距離(li)(li)與實(shi)(shi)際(ji)輻(fu)照(zhao)距離(li)(li)的差(cha)距。因為有(you)(you)些生產(chan)廠標稱的可(ke)視(shi)距離(li)(li)往往偏大，所以在選(xuan)擇(ze)紅外燈輻(fu)照(zhao)距離(li)(li)時要進行實(shi)(shi)際(ji)測試(shi)，并且要留有(you)(you)充足(zu)的余量，才能使所觀察的場景的照(zhao)度可(ke)靠。

B、應(ying)選用穩流源驅(qu)動(dong)的光源

因(yin)為(wei)LED是(shi)電(dian)(dian)流(liu)驅動器件，其發光(guang)亮(liang)度(du)(du)與功率同驅動電(dian)(dian)流(liu)成正比，而不是(shi)電(dian)(dian)壓。因(yin)此(ci)，為(wei)保(bao)持發光(guang)強度(du)(du)不變(bian)，必須要選(xuan)用穩流(liu)源驅動的光(guang)源。

C、要選(xuan)用(yong)散熱好(hao)的(de)光源

因(yin)為發光管都有(you)發熱(re)與散(san)熱(re)問(wen)題，尤其功率大(da)距(ju)離遠的光源發熱(re)量(liang)大(da)，所以必須要選用散(san)熱(re)好的光源，才能保(bao)證(zheng)工作穩定可靠。

D、要選(xuan)用有光控(kong)開(kai)關自動控(kong)制電路的供(gong)電電路并與燈板分開(kai)的紅外光源

因為紅(hong)外(wai)燈(deng)(deng)的(de)供(gong)電(dian)電(dian)路(lu)(lu)與燈(deng)(deng)板不(bu)(bu)分開，就會應(ying)發光(guang)管(guan)工作產生的(de)熱量影響供(gong)電(dian)電(dian)路(lu)(lu)的(de)元件性能(neng)(neng)，從(cong)而導致發光(guang)管(guan)發光(guang)不(bu)(bu)穩定，有了這種光(guang)控開關的(de)電(dian)路(lu)(lu)，就能(neng)(neng)使(shi)紅(hong)外(wai)燈(deng)(deng)白天關閉，夜(ye)晚打開。

E、要根據監(jian)視距離選用紅外(wai)燈

因紅(hong)外(wai)發光(guang)二(er)極管LED可(ke)裝在鏡(jing)(jing)頭(tou)上(shang)，與感紅(hong)外(wai)攝像機配(pei)用(yong)(yong)，或(huo)直接裝在攝像機與鏡(jing)(jing)頭(tou)接口(kou)周圍的(de)(de)(de)機殼(ke)上(shang)。顯然，這(zhe)兩(liang)種(zhong)裝配(pei)的(de)(de)(de)紅(hong)外(wai)LED少(shao)，其照(zhao)射的(de)(de)(de)距離肯定不(bu)如(ru)單獨的(de)(de)(de)紅(hong)外(wai)LED燈照(zhao)射的(de)(de)(de)遠。一般，50m以上(shang)，最好(hao)選用(yong)(yong)單獨的(de)(de)(de)紅(hong)外(wai)燈為好(hao)，另(ling)LD多用(yong)(yong)于1km以上(shang)距離的(de)(de)(de)監控(kong)場(chang)景的(de)(de)(de)夜視照(zhao)明，但LD的(de)(de)(de)光(guang)束細而(er)強，為使紅(hong)外(wai)光(guang)束照(zhao)亮一定范圍的(de)(de)(de)場(chang)景，使用(yong)(yong)時還需(xu)要(yao)通過一個(ge)擴束鏡(jing)(jing)頭(tou)擴束才行。

二(er)、攝像機(ji)的選擇

目前攝像機(ji)的(de)(de)(de)感(gan)光(guang)器件(jian)有(you)(you)CMOS與CCD兩種(zhong)。同CCD一樣，CMOS圖(tu)像傳感(gan)芯片對(dui)紅外光(guang)波也(ye)有(you)(you)反應，但它在(zai)890-980nm范圍內靈敏(min)度比CCD圖(tu)像傳感(gan)芯片要高出(chu)許多，并隨波長增加而衰減(jian)的(de)(de)(de)梯度也(ye)慢一些。隨著CMOS圖(tu)像芯片的(de)(de)(de)飛速發展，其噪音訊號進一步降低，且星光(guang)級的(de)(de)(de)CMOS攝像機(ji)也(ye)已有(you)(you)面市(shi)。因此，不(bu)一定局(ju)限在(zai)CCD攝像機(ji)中選(xuan)擇，可充分利用各自(zi)的(de)(de)(de)優(you)勢選(xuan)取(qu)。一般，紅外攝像機(ji)的(de)(de)(de)選(xuan)擇要點如下。

A、應選(xuan)低照度攝像機，其照度要求一(yi)般(ban)≤0.02Lux

有些攝像機制(zhi)造商或銷售商虛報最(zui)低(di)照度(du)，使夜視有效距(ju)離大大降(jiang)低(di)，因此最(zui)好能具體測試。

月光(guang)級和(he)星光(guang)級等增(zeng)感度(du)攝像機可工作(zuo)在很暗的(de)條件下，但有(you)些反光(guang)系數小(xiao)的(de)地(di)(di)方還是達不(bu)到要(yao)求，如沙(sha)漠，綠(lv)地(di)(di)，林區等。在這種情況下，就需要(yao)采用由高性能(neng)(neng)像增(zeng)強器和(he)CCIR制(zhi)式的(de)黑白CCD通過(guo)纖維面板(ban)和(he)光(guang)錐(zhui)直接耦合(he)而成的(de)微光(guang)夜(ye)視攝像機。總(zong)之，照(zhao)(zhao)度(du)越低越好，由于目(mu)前(qian)還不(bu)規范，不(bu)能(neng)(neng)相信生產廠所標稱(cheng)的(de)最低照(zhao)(zhao)度(du)，要(yao)在實用條件下進行(xing)測試為好，通常照(zhao)(zhao)度(du)要(yao)求一般≤0.02Lux。

B、選用的紅外攝像(xiang)機圖(tu)像(xiang)傳感器的尺(chi)寸(cun)越大越好

因(yin)1/4CCD不能(neng)用于15m以(yi)(yi)上紅(hong)外夜(ye)視的(de)有效距離，因(yin)為1/4CCD的(de)光通(tong)量(liang)只(zhi)有1/3CCD的(de)50%。而CCD尺(chi)寸(cun)大，接受的(de)光通(tong)量(liang)大；CCD尺(chi)寸(cun)小，接受的(de)光通(tong)量(liang)就少。所以(yi)(yi)，夜(ye)視攝像機多選1/2的(de)CCD，1/3的(de)要測試(shi)可行的(de)也可，但絕對不能(neng)選1/4的(de)。

C、紅外攝像機(ji)要(yao)有自動(dong)電(dian)子快門與自動(dong)增益控制(zhi)(AGC)功(gong)能

因為(wei)有了這些功(gong)能，才能使信號調(diao)整到比較(jiao)好的狀態，以(yi)滿足觀察的效(xiao)果。

D、需(xu)隱蔽場合(he)選CMOS超微型攝像機(ji)

由于低(di)功耗、高集成、小體積只(zhi)有CMOS圖像(xiang)傳感器才能辦到，因(yin)而可(ke)作成襯(chen)衫鈕(niu)扣、西裝鈕(niu)扣般大小的(de)(de)CMOS攝(she)像(xiang)機。加上相應(ying)的(de)(de)紅外(wai)光源的(de)(de)更加小型化(hua)，以及高效能電(dian)池的(de)(de)推出，使(shi)第三只(zhi)眼睛將會無處不在。這(zhe)樣，帶上一副夜視眼鏡和一頂配有紅外(wai)光源和CMOS超(chao)微型攝(she)像(xiang)機的(de)(de)帽子，黑夜將如同白晝。顯然，這(zhe)將改變(bian)我們整個社會生活的(de)(de)面貌。

E、選配好攝像(xiang)機(ji)的配套穩壓(ya)小電源

攝像機的電(dian)源的選取(qu)要注意如(ru)下(xia)兩點

1、選(xuan)穩(wen)壓電(dian)源。因市電(dian)AC220V不穩(wen)，如只選(xuan)一交流(liu)變(bian)直流(liu)12V的(de)變(bian)壓器而不穩(wen)壓就(jiu)會使攝(she)像機中(zhong)的(de)電(dian)路工(gong)作不穩(wen)定，從而使攝(she)像機的(de)工(gong)作不穩(wen)，所需性能就(jiu)達不到要求(qiu)；

2、選(xuan)比攝(she)像(xiang)機(ji)的電(dian)流要大(da)(da)近一(yi)倍(bei)以上(shang)的小電(dian)源為好。如(ru)攝(she)像(xiang)機(ji)的電(dian)流為200mA或250mA，一(yi)般選(xuan)500mA即足夠。若選(xuan)太大(da)(da)如(ru)1A供1臺攝(she)像(xiang)機(ji)就(jiu)體(ti)積偏(pian)大(da)(da)與價錢偏(pian)貴(gui)；太小如(ru)等(deng)于攝(she)像(xiang)機(ji)的電(dian)流就(jiu)可能發熱(因連續工作(zuo)時間太長)而影響可靠性與工作(zuo)壽命等(deng)。

三、鏡頭(tou)等(deng)的(de)選擇

攝像(xiang)機(ji)(ji)鏡(jing)頭是(shi)紅外攝像(xiang)機(ji)(ji)的(de)關鍵設備，它的(de)質量(指標)優劣直接(jie)影響到系(xi)統(tong)的(de)成像(xiang)效果，因此，鏡(jing)頭選擇(ze)是(shi)否恰當即關系(xi)到系(xi)統(tong)質量，又關系(xi)到工程造價。因此，在選擇(ze)鏡(jing)頭時要注意(yi)以下(xia)幾個要點：

A、最好選紅外鏡頭(tou)

因普通的光學(xue)鏡(jing)頭(tou)，物(wu)體反射回鏡(jing)頭(tou)的紅(hong)(hong)外光不能(neng)有效聚焦(jiao)到CCD靶面上(shang)，此時紅(hong)(hong)外夜(ye)視(shi)效果(guo)就(jiu)會大打(da)折扣，因而最好(hao)選用(yong)紅(hong)(hong)外鏡(jing)頭(tou)。尤其(qi)是彩轉黑(hei)攝像(xiang)機，不選用(yong)紅(hong)(hong)外鏡(jing)頭(tou)就(jiu)不能(neng)使(shi)日夜(ye)監視(shi)焦(jiao)面一致，致使(shi)日夜(ye)圖像(xiang)不能(neng)都保持清晰(xi)。

B、選用鏡頭的成(cheng)像(xiang)尺寸(cun)最(zui)好與攝(she)像(xiang)機中圖像(xiang)傳感器的尺寸(cun)一致

選用的(de)(de)鏡頭(tou)的(de)(de)成像(xiang)(xiang)尺寸(cun)(cun)應(ying)與攝像(xiang)(xiang)機中圖像(xiang)(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)尺寸(cun)(cun)一致(zhi)，如圖像(xiang)(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)尺寸(cun)(cun)是1/2“，則鏡頭(tou)的(de)(de)成像(xiang)(xiang)尺寸(cun)(cun)必須是1/2“的(de)(de)。

當鏡(jing)(jing)頭的(de)(de)(de)成(cheng)像(xiang)(xiang)(xiang)尺寸(cun)比攝像(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)感光(guang)面的(de)(de)(de)尺寸(cun)大時(shi)，不會(hui)影響成(cheng)像(xiang)(xiang)(xiang)，但實際(ji)成(cheng)像(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)視場(chang)角要比該鏡(jing)(jing)頭的(de)(de)(de)標(biao)稱視場(chang)角小(xiao)，而當鏡(jing)(jing)頭的(de)(de)(de)成(cheng)像(xiang)(xiang)(xiang)尺寸(cun)比攝像(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)感光(guang)面的(de)(de)(de)尺寸(cun)小(xiao)時(shi)，就(jiu)會(hui)影響成(cheng)像(xiang)(xiang)(xiang)，并表現為(wei)成(cheng)像(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)畫(hua)面四周被鏡(jing)(jing)筒遮(zhe)擋，在畫(hua)面的(de)(de)(de)四個(ge)角上(shang)就(jiu)會(hui)出現黑角。

由此可知，對1/3“的(de)(de)攝(she)像機，可選(xuan)用1/3“、1/2“和2/3“的(de)(de)鏡頭；對1/2“的(de)(de)攝(she)像機，可選(xuan)用1/2“、2/3“的(de)(de)鏡頭，而不(bu)(bu)能用1/3的(de)(de)鏡頭。因為CCD就(jiu)像人的(de)(de)眼睛，鏡頭就(jiu)像人們用的(de)(de)眼鏡，眼鏡太小，眼睛就(jiu)會看不(bu)(bu)清(qing)周邊的(de)(de)事(shi)物(wu)。

C、最好選鏡頭與攝像機的接口安(an)裝方式一(yi)致

鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)與攝(she)像機(ji)的接(jie)口(kou)安裝方式有C型安裝和CS型安裝兩種，兩者最好(hao)一(yi)致。如果選用了(le)C型鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)，則需加一(yi)5mm厚的接(jie)圈(quan)即(ji)可。若(ruo)不加接(jie)圈(quan)就直接(jie)接(jie)到CS接(jie)口(kou)攝(she)像機(ji)上(shang)，則可能使鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)的后(hou)鏡(jing)(jing)(jing)面碰到CCD的敏感面的保護玻(bo)璃(li)，而造成CCD攝(she)像機(ji)的損壞，這(zhe)一(yi)點在實用中需特別引起注意(yi)。

D、最好選自(zi)動光圈(quan)鏡頭，以適(shi)應晝夜照(zhao)度(du)很(hen)大的變化

由(you)于(yu)日夜監控，其照度變化范圍(wei)很大，因而最好選用能自動根據照度變化的自動光圈鏡頭，以使圖像保持清晰。

E、鏡頭的分辨率(lv)(lv)與透(tou)光率(lv)(lv)要達到要求

用的成像(xiang)鏡頭的分(fen)辨率必須要(yao)大(da)于(yu)攝像(xiang)機(ji)的分(fen)辨率，否則達不到所要(yao)求的清(qing)晰效果。并且(qie)鏡頭中鏡片的透光(guang)率要(yao)好，即對光(guang)的衰減要(yao)非常小(xiao)。

F、監視距離1公(gong)里以上，還(huan)需選用激光擴束(shu)準直鏡頭(tou)

要根據欲觀察場景(jing)(jing)(jing)的(de)大小與距(ju)離(li)選(xuan)擇合適的(de)激(ji)光擴束準直鏡頭，使激(ji)光束能照亮所(suo)需(xu)監控(kong)(kong)的(de)場景(jing)(jing)(jing)，以便監控(kong)(kong)場景(jing)(jing)(jing)的(de)反射光能被攝像機所(suo)接(jie)收。

G、注意選擇有性(xing)能好的視窗玻璃的防護(hu)罩(zhao)

除(chu)選紅外(wai)燈、攝像機、鏡頭外(wai)，還要注意(yi)防護罩(zhao)、供(gong)電電源等的成套綜合考慮。因(yin)為(wei)防護罩(zhao)對紅外(wai)燈的效(xiao)果就有影響(xiang)，如紅外(wai)光(guang)通過(guo)不(bu)同介質，透射(she)率和反射(she)率就不(bu)同。例如，不(bu)同的視(shi)窗玻璃(li)(li)，特別是自動除(chu)霜鍍膜玻璃(li)(li)，對紅外(wai)光(guang)的衰減也(ye)不(bu)同，所以要注意(yi)選擇具有性能好的視(shi)窗玻璃(li)(li)的防護罩(zhao)。