自面世以來(lái)，紅外攝像機(jī)便以其夜視距離遠(yuǎn)、隱蔽性強(qiáng)、性能穩(wěn)定等突出優(yōu)勢(shì)，在夜視監(jiān)控中占據(jù)了大部分市場(chǎng)。

紅外攝像機(jī)應(yīng)用原理

一般紅外攝像機(jī)主通常由：感光芯片(CCD或CMOS)、DSP處理芯片、紅LED補(bǔ)光燈板、鏡頭、攝像機(jī)外殼、線纜等主要部件組成。下面對(duì)每個(gè)部件進(jìn)行深一步的剖析：

1、感光芯片感光芯片是一個(gè)攝像機(jī)的“眼睛”它的好壞直接決定著攝像機(jī)成像質(zhì)量，特別是紅外攝像機(jī)在夜晚光線不足的情況下，顯得尤為重要。感光芯片分為CCD和CMOS兩種，兩者基本上都是采用矽感光二極體進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。但由于兩者構(gòu)造不同：CMOS每個(gè)像素有獨(dú)立的放大器;CCD則采用電荷傳遞方式輸出信號(hào)，所有像素采用同一放大器進(jìn)行信號(hào)放大。這樣相同面積下像素點(diǎn)相同時(shí)，CMOS感光面積相對(duì)低于CCD，造成CMOS低照度效果相對(duì)CCD較差，再者CMOS

每個(gè)放大器放大倍數(shù)都不同，造成夜晚圖像噪點(diǎn)過(guò)大，影響夜晚圖像效果;故相同像素下采用CCD作為感光元件的紅外攝像機(jī)較用CMOS做為采集圖像清晰度、低照度都會(huì)好些。再者同樣是CCD，采用超低照度的，會(huì)比普通的CCD更好些，但價(jià)格就會(huì)高很多。值得欣慰的是，隨著工藝的不斷更新，普通CCD低照度性能越來(lái)越好，目前Sony主推ICX639比07,08年主推的ICX409低照度性能提升了3倍。但CMOS由于工藝較CCD簡(jiǎn)單，成本較低，隨著新技術(shù)新工藝不斷改善，CMOS的高像素、信號(hào)處理迅速等優(yōu)勢(shì)逐漸明顯，在監(jiān)控領(lǐng)域份額越來(lái)越大，必將給傳統(tǒng)的CCD安防天下帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。

2、DSP處理芯片如果說(shuō)感光芯片是攝像機(jī)的眼睛，那DSP就是攝像機(jī)的“大腦”，它不僅控制CCD信號(hào)的采集，而且對(duì)號(hào)進(jìn)行頻譜分析、數(shù)字濾波、智能分析等。所以DSP功能的強(qiáng)弱直接影響著圖像質(zhì)量。但之前使用在攝像機(jī)上DSP片，般Sony、Sharp進(jìn)行捆綁CCD方式銷售，造成即使其它公司有好的DSP圖像處理技術(shù)，也難在安防攝像機(jī)領(lǐng)域以示拳腳。但隨著Sharp，Sony對(duì)CCD單片銷售的放開(kāi)，給各個(gè)DSP廠商提供了一個(gè)良好的競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展平臺(tái)，目前韓國(guó)的Nextchip，

RJ，臺(tái)灣晶彩生產(chǎn)的DSP性能大大優(yōu)于原廠Sony推出的DSP，在實(shí)現(xiàn)基本功能的同時(shí)，增加了OSD2D/3D降噪，寬動(dòng)態(tài)，禎累積等功能，極大豐富了攝像機(jī)功能。

3、紅外LED補(bǔ)光燈板目前紅外攝像機(jī)常用三種光線波長(zhǎng)的紅外補(bǔ)光燈，紅外波段為810nm，850nm，940nm。810nm

一般用于激光紅外燈板，由于激光出光角度小，光線集中，故激光紅外燈一般使用在夜晚中遠(yuǎn)距離監(jiān)控。850nm，940nm波段紅外燈板，一般由可發(fā)出相應(yīng)波長(zhǎng)的LED通過(guò)不同的串并電路組合而成，850nm由于近紅光波段，會(huì)出現(xiàn)紅曝現(xiàn)在，而940nm波長(zhǎng)較長(zhǎng)，無(wú)紅曝現(xiàn)象。由于CCD的感光特性，550nm以上波長(zhǎng)隨著波長(zhǎng)增加，CCD的感光度下降，

所以大家一般都采用850nm的LED作為主要光源，940nm的紅外燈板只有客戶要求無(wú)紅曝的情況下才會(huì)使用。為了解決這個(gè)問(wèn)題，各個(gè)廠商使用的方法也是不同的。大體上有以下幾種：

1、降低電流。使用功耗小的紅外燈代替大功耗的紅外燈，雖然降低了散熱量，但是在

照射長(zhǎng)距離的時(shí)候，效果肯定不如后者。

2、在機(jī)器內(nèi)部加散熱風(fēng)扇，這樣做效果肯定是有的，不過(guò)那樣對(duì)風(fēng)扇的考驗(yàn)是要很嚴(yán)

格的，而且加了風(fēng)扇對(duì)于外殼的設(shè)計(jì)上也是個(gè)考驗(yàn)，要保證美觀還要實(shí)用。

3、使用恒定電流電源供電。保持電流恒定，控制LED的散熱。

 4、LED燈的分組排列。例如，以24顆的紅外來(lái)說(shuō)，可以把它排列成3組來(lái)減低熱量。                                              5、結(jié)構(gòu)材質(zhì)的選擇。例如，LED燈板和外殼選用鋁合金等散熱比較好的材料。

 6、使用具有強(qiáng)制散熱散冷作用的自動(dòng)冷暖空調(diào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)部溫度，良好的解決了這一問(wèn)題。

 紅暴問(wèn)題什么是紅暴呢?

先讓我們來(lái)了解一下這個(gè)概念，紅暴是由于所發(fā)射的紅外線中包含可見(jiàn)光的成分。波長(zhǎng)超過(guò)700nm的光線叫做紅外線，

900nm以上的紅外線基本無(wú)紅暴，波長(zhǎng)越短，紅暴越強(qiáng)，紅外線感應(yīng)度也越高。

有些紅外攝像機(jī)廠家把能不能制造出無(wú)紅暴紅外燈當(dāng)做一個(gè)技術(shù)問(wèn)題來(lái)宣傳，好像有紅暴就是低技術(shù)，無(wú)紅暴就是高技術(shù)。事實(shí)上，紅外燈可以做到完全無(wú)紅暴(采用940～950nm波長(zhǎng)紅外管)或微弱紅暴。目前市面上有兩種主流紅外燈，一種是有輕微紅暴的，波長(zhǎng)在850nm左右;一種是無(wú)紅暴的，波長(zhǎng)在940nm左右。同一款攝像機(jī),在850nm波長(zhǎng)的感應(yīng)度比在940nm波長(zhǎng)的感應(yīng)度好到10倍。所以，850nm這種有輕微紅暴的紅外燈擁有更高的效率，應(yīng)當(dāng)成為紅外攝像機(jī)的項(xiàng)。

 近年來(lái)，隨著紅外攝像機(jī)的應(yīng)用范圍擴(kuò)大，問(wèn)題也迎面而來(lái)!各紅外攝像機(jī)廠家一直致力于以上幾方面的改進(jìn)，確實(shí)，這些“短板”問(wèn)題也得到了較大的改善，紅外攝像機(jī)的壽命和夜視效果都得到了大幅優(yōu)化。

不過(guò)，上述問(wèn)題仍然是困擾紅外攝像機(jī)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸行問(wèn)題，仍然有待改進(jìn)!

 盡管紅外攝像機(jī)是夜間監(jiān)控市場(chǎng)的“一方霸主”，但在白天，紅外攝像機(jī)并不那么如魚(yú)得水，白天監(jiān)控圖像的偏色成為紅外攝像機(jī)PK普通攝像機(jī)的阻礙之一。除此之外，紅外攝像機(jī)的壽命、發(fā)光能力、晚上圖像有無(wú)干擾等也成為用戶關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。紅外燈壽命問(wèn)題從外紅燈的角度來(lái)看，提高壽命和加大距離往往是相互矛盾的。因?yàn)槿绻麖S家需要加大

紅外燈的照射距離，勢(shì)必就需要增加紅外燈的功率，而增加功率勢(shì)必會(huì)縮短紅外燈的壽命，一些廠家為了一味追求紅外燈的距離，刻意的增加紅外燈的功率，使得紅外燈壽命大大減小。而且隨著功率的增加，使得攝像機(jī)內(nèi)部溫度提高，使得攝像機(jī)很容易損壞，造成惡性循環(huán)。在這種情況下，我們就不能用提高供應(yīng)電流來(lái)提高紅外燈亮度，使之超負(fù)荷工作，雖然表面上優(yōu)化了紅外性能，實(shí)質(zhì)上嚴(yán)重影響紅外燈的壽命衰減。要提高紅外燈的壽命首先要保證紅外燈不負(fù)載，在不負(fù)載的同時(shí)通過(guò)增加紅外燈的數(shù)量來(lái)保證有效距離;有的廠家則通過(guò)采用鋁基板等高傳導(dǎo)率材料加大風(fēng)冷器件的使用、增加外殼面積等方式來(lái)增加機(jī)身的散熱能力，從而提升壽命。在電路控制部分，也有部分廠家采用脈寬調(diào)制定律來(lái)保持紅外燈電流的恒定，從而減少紅外燈的發(fā)熱，以達(dá)到延長(zhǎng)壽命的目的。采用脈寬調(diào)制定律后，無(wú)論外界輸入的電流如何波動(dòng)，通過(guò)電路進(jìn)入到紅外燈的電流都非常穩(wěn)定，從而保證紅外燈發(fā)揮自身大的效率、延長(zhǎng)壽命。圖像偏色問(wèn)題

所有的黑白攝像機(jī)都是感應(yīng)紅外光的。在可見(jiàn)光條件下，紅外光線對(duì)于彩色攝像機(jī)來(lái)講是一種雜光，會(huì)降低彩色攝像機(jī)的清晰度和色彩還原。而攝像機(jī)使用CCD是感應(yīng)所有光線(可見(jiàn)光、紅外線和紫外線等)的，這就造成在白天所拍攝的影像和我們?nèi)庋壑挥^察到可見(jiàn)光所產(chǎn)生的影像很不同，由于CCD感應(yīng)到了紅外線，它會(huì)干擾到DSP的運(yùn)算，導(dǎo)致偏色。針對(duì)紅外攝像機(jī)監(jiān)控圖像的偏色問(wèn)題，業(yè)界進(jìn)行了大量的技術(shù)研發(fā)，目前來(lái)說(shuō)，主要有三種方式解決這一問(wèn)題。其一是通過(guò)調(diào)試CCD上的RGB色調(diào)來(lái)作DSP處理，這種做法治標(biāo)不治本，而且并不是每個(gè)生產(chǎn)廠家都具備這種芯片處理能力;其二是通過(guò)濾光片切換，白天用全部濾除紅外線的濾光片，晚上則用一個(gè)普通石英片修整光線;其三是通過(guò)機(jī)型的改變，用雙CCD的紅外攝像機(jī)取代IRCUT攝像機(jī)，在保證白天不偏色的情況下，還可以增長(zhǎng)紅外攝像機(jī)使用壽命。散熱問(wèn)題由于配置了發(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。例如50顆￠5的紅外燈板，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的話，LED板上的溫度幾乎可以達(dá)到90度左右。由于紅外發(fā)光LED的輻射功率是和電流成正比的，很多不規(guī)范的廠家就用加大電流的方式來(lái)提高照射效果，然而電流越大溫度越高。照射效果雖然提高了，但是機(jī)器本身由于LED過(guò)熱會(huì)受到很大的傷害。其中，LED板后面的CCD就是直接的受害者。CCD一般只能支撐到60-70度長(zhǎng)。

 4、鏡頭紅外攝像機(jī)選擇鏡頭，首先，必須選用帶IR功能的紅外鏡頭，如果采用普通不感紅外鏡頭，會(huì)由于白天可見(jiàn)光和夜晚補(bǔ)的紅外光波段不同，造成鏡頭成像焦點(diǎn)偏移，圖像白天清晰夜晚模糊的現(xiàn)象;再者在焦距一定的情況下，盡量選用光圈F小的鏡頭，光圈越小，進(jìn)光量越大。例如同一個(gè)CCD系統(tǒng)在相同的補(bǔ)光情況下，F(xiàn)2.0光圈鏡頭會(huì)比F1.0光圈鏡頭進(jìn)光量減少4倍。后，能用定焦鏡頭的不要用變焦鏡頭，定焦鏡頭的光圈F值一般也是固定的，盡量選用F值小的鏡頭即可，但變焦鏡頭即使在小焦距段光圈為F1.0此時(shí)夜晚補(bǔ)光效果很好，到如果調(diào)節(jié)到大焦距段時(shí)，鏡頭的光圈F值會(huì)隨著焦距變大而變大，造成進(jìn)光量減少，紅外效果下降，攝像機(jī)抓取圖片偏暗。                                                  5、攝像機(jī)外殼紅外攝像機(jī)外殼主要起三個(gè)作用：一、固定相關(guān)PCB;二、對(duì)PCB進(jìn)行防水保護(hù);三、對(duì)LED進(jìn)行散熱。固定PCB功能毋庸置疑，對(duì)PCB的防水性能則大有講究，現(xiàn)在有兩種設(shè)計(jì)思路，要么外殼全部堵牢，水汽一點(diǎn)都不能進(jìn)入

;要么留出通氣孔，保證攝像機(jī)內(nèi)部和大氣能很好對(duì)流通過(guò)蒸發(fā)使攝像機(jī)內(nèi)部水汽盡快散去。目前有不少?gòu)S家室外產(chǎn)品基本都選擇種防水方式，對(duì)外殼縫隙進(jìn)行全部封堵，避免水汽進(jìn)入，從08年到目前看此方案效果不錯(cuò)，由于漏水返修的紅外產(chǎn)品比較少。留有通氣孔的外殼設(shè)計(jì)，一般開(kāi)有大面積窗口，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部和外部空氣對(duì)流，萬(wàn)一有水分可盡出，但這種方式導(dǎo)致水分容易進(jìn)入，電路板受潮加速老化，再者連續(xù)陰雨天存在一定的積水風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)LED補(bǔ)光燈進(jìn)行散熱是外殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)需重點(diǎn)考慮的因素，LED半導(dǎo)體材料，對(duì)熱量非常敏感，溫度過(guò)高會(huì)造成LED波長(zhǎng)偏移，內(nèi)部發(fā)光點(diǎn)失效，封裝膠體變形影響出光效率等問(wèn)題。目前做的比較好的散熱都是把燈板直接和外殼連在一起，

通過(guò)攝像機(jī)外殼對(duì)LED燈板進(jìn)行散熱。 ; M7 {+ w% E0 s0 u3 ~好能在設(shè)計(jì)外殼前，利用熱設(shè)計(jì)對(duì)其整機(jī)熱量進(jìn)行分析評(píng)估，減少后期溫度過(guò)高，調(diào)整結(jié)構(gòu)的被動(dòng)局面。再者好的外殼設(shè)計(jì)，在滿足防水，散熱的需求外，也要對(duì)紅外漏光，反光問(wèn)題進(jìn)行處理。之前紅外攝像機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)白天圖像正常，晚上圖片白茫茫一片，看不到任何東西。除了攝像

機(jī)安裝環(huán)境方面造成的紅外光直接反射回來(lái)進(jìn)入CCD外，外殼內(nèi)部CCD周圍存在縫隙，玻璃未采用雙環(huán)玻璃設(shè)計(jì)，遮陽(yáng)罩未進(jìn)行涂黑處理等原因都會(huì)造成紅外漏光，反光直接進(jìn)入CCD造成圖像偏白問(wèn)題。所以紅外攝像機(jī)夜視效果不僅僅受制于CCD,DSP芯片方面限制，受機(jī)構(gòu)影響還是很大的，需引起足夠的重視。

6、線纜談到線纜可能會(huì)感覺(jué)對(duì)紅外攝像機(jī)沒(méi)什么影響，但恰恰示這段線對(duì)紅外攝像機(jī)防水，圖像品質(zhì)，壽命方面有著很大的影響。防水方面，如果攝像機(jī)輸入輸出線纜沒(méi)有使用防水線纜，就像給攝像機(jī)插入一根吸管，水分會(huì)隨著這根管子進(jìn)去攝像機(jī)內(nèi)部，造成攝像機(jī)漏水起霧;圖像品質(zhì)方面，如果此段線纜未采用屏蔽線纜，

很容易造成電源和視頻之間干擾，出現(xiàn)水波紋，噪點(diǎn)等問(wèn)題。

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