紅外線攝像頭紅外基本原理

1、紅外線概述

1800年，英國(guó)物理學(xué)家威廉.赫胥爾利用棱鏡和溫度計(jì)從熱的觀點(diǎn)來研究各種色光時(shí)，發(fā)現(xiàn)了紅外線。在光帶紅光外的這個(gè)所謂熱量最多的高溫區(qū)，總是位于光帶最邊緣處紅光的外面。于是赫胥爾宣布有一種人眼看不見的“熱線”。這種看不見的“熱線”位于紅色光外側(cè)，叫做紅外線。

自然界中的一切物體，只要它的溫度高于絕對(duì)溫度(-273℃)就存在分子和原子無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，其表面就不斷地輻射紅外線。紅外線是一種電磁波，它的波長(zhǎng)范圍為0.78 ~ 1000μm，不為人眼所見，它反映物體表面的紅外輻射場(chǎng)，即溫度場(chǎng)。物體溫度不同，其輻射出的紅外線能量不同，溫度越高，輻射出的紅外線能量越大。

2、SAT紅外熱像儀

紅外熱像儀是一種以紅外探測(cè)器為核心的特殊攝像機(jī)，它是探測(cè)目標(biāo)的紅外線能量、根據(jù)目標(biāo)的溫度分布來成圖象的。

SAT系列紅外熱像儀均采用非制冷焦平面紅外探測(cè)器中世界最先進(jìn)的法國(guó)Sofradir公司的產(chǎn)品，該紅外探測(cè)器采用由多晶硅材料制備的單片式電阻型微測(cè)輻射熱計(jì)技術(shù),該項(xiàng)技術(shù)由法國(guó)國(guó)家紅外實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移至Sofradir公司生產(chǎn)，探測(cè)器列陣規(guī)模320×240，像元中心距45μm，填充因子大于80%，噪聲等效溫差（NETD）達(dá)到100mK（典型值），器件的性能指標(biāo)達(dá)到了當(dāng)今世界先進(jìn)水平，為歐美軍方大批采用。

為森林監(jiān)控專用型紅外熱像儀，它采用法國(guó)Sofradir公司生產(chǎn)的320×240非制冷焦平面紅外探測(cè)器。

具有76800個(gè)探測(cè)器單元，同時(shí)測(cè)量全畫面中76800個(gè)像數(shù)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，并把溫度分布熱圖象轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)顯示在監(jiān)視器上，也可遠(yuǎn)傳至后臺(tái)系統(tǒng)。其紅外熱圖象是以不同的顏色顯示畫面中不同的溫度數(shù)值，有十字光標(biāo)始終自動(dòng)捕捉畫面中溫度最高的物體并顯示溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)畫面中有超過設(shè)定溫度的便立即啟動(dòng)聲光報(bào)警。事先，可設(shè)定的報(bào)警靈敏度，能實(shí)現(xiàn)任意設(shè)定溫度段異常的精確報(bào)警。

它具有如下特點(diǎn)：

1、 對(duì)溫度敏感，根據(jù)溫度來成圖象，可定量標(biāo)識(shí)溫度數(shù)據(jù)，并可由用戶自定義溫度報(bào)警限度。既有森林的紅外溫度圖像顯示、又有溫度數(shù)據(jù)同時(shí)顯示、還有溫度異常報(bào)警信號(hào)輸出。

2、 報(bào)警時(shí)觸發(fā)報(bào)警器，并產(chǎn)生報(bào)警觸發(fā)信號(hào)通過RS232/485 口傳給后臺(tái)設(shè)備。

3、 可完全穿透濃煙，部分衰減地穿透濃霧。

4、 不需要可見光，在夜晚圖象清晰度甚至超過白天。

5、 響應(yīng)速度快，每秒50HZ圖象輸出。

6、 監(jiān)視面積大， 紅外熱像監(jiān)控頭工作狀態(tài)時(shí)，被動(dòng)探測(cè)畫面中所有目標(biāo)的紅外熱量輻射，它具有76800個(gè)探測(cè)器單元，同時(shí)測(cè)量全畫面中76800個(gè)像數(shù)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，成溫度分布熱圖象，探測(cè)角度為水平24o，垂直18o，探測(cè)有效面積與距離有關(guān)。 紅外熱像監(jiān)控頭屬于面陣探測(cè)設(shè)備，監(jiān)視面積極大。

紅外燈發(fā)出紅外線照射物體，紅外線漫反射，被監(jiān)控?cái)z像頭接收，形成視頻圖像。就好比黑夜里用手電筒照亮一樣，手電筒相當(dāng)于紅外燈，攝像頭相當(dāng)于人眼球，道理是一致的。

技術(shù)參數(shù)

紅外夜視功能：采用紅外線LED燈，有效距離>1.5米

圖像制式：PAL/NTS制式、軟件調(diào)節(jié)，USB電腦接口

芯片組成：DSP：中星微ZC0301Plus，

主芯片：韓國(guó)現(xiàn)代HV7131D

應(yīng)用：視頻會(huì)議、數(shù)碼拍照、視頻聊天(支持QQ、MSN、雅虎通、E話通等)

新一代真35萬像素韓國(guó)HY高速CMOS傳感器件系列

即插即用USB接口

內(nèi)置高性能硬件圖像壓縮

自動(dòng)/手動(dòng)曝光

自動(dòng)/手動(dòng)亮度調(diào)節(jié)

自動(dòng)/手動(dòng)白平衡調(diào)節(jié)

自動(dòng)/手動(dòng)色彩補(bǔ)償

手動(dòng)調(diào)焦（長(zhǎng)程調(diào)焦環(huán)）

內(nèi)建高性能網(wǎng)絡(luò)可視電話系統(tǒng)

自動(dòng)白平衡膚色補(bǔ)償設(shè)計(jì)

微光感應(yīng)，默認(rèn)“效果優(yōu)化”技術(shù)

預(yù)留手動(dòng)“動(dòng)態(tài)圖象速度優(yōu)化”置界面

另紅外線攝像頭還廣泛應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)直播，可將染色頭發(fā)、有色衣物家具變色，更可美白膚色，將皮膚變得和嬰兒一般，留下不可見色光不變。

★獨(dú)特單鏡頭雙CCD設(shè)計(jì)，DSP光控設(shè)計(jì)，

自動(dòng)測(cè)光以控制CCD切換和紅外燈的開啟；

★雙核夜視攝像機(jī)，白天不偏色，夜間無視角差；

★實(shí)現(xiàn)白天彩色夜晚黑白的自動(dòng)轉(zhuǎn)換、黑白照度真正OLux,

★采用進(jìn)口LED，24小時(shí)日夜監(jiān)控；

★22X變焦感紅外鏡頭，夜視距離最遠(yuǎn)可達(dá)120米；

★最新紅外技術(shù)，夜視遠(yuǎn)距離效果更佳，是室內(nèi)外微光或無光源的監(jiān)控首選；

★全方位防雨水進(jìn)入，外型更精美。

型 號(hào) RL-1006P

制式PAL/NTSC

圖像傳感器1/3″SONYSuper HAD CCD 1/3″SONY B/W EXVIEW HAD CCD

水平分辨率彩色480線，黑白 600 線

最低照度 0LUX/F1.2(紅外燈開啟)

信噪比≥52dB

快門速度 1/50秒至1/100,000秒（自動(dòng)）

白平衡自動(dòng)跟蹤白平衡

增益自動(dòng)（-3～28dB)

掃描方式隔行掃描

伽瑪校正>0.45

同步模式內(nèi)同步

紅外波長(zhǎng)850nm

紅外距離100～120米

紅外燈壽命平均使用壽命20000小時(shí)以上

內(nèi)置鏡頭 22X光學(xué)變焦鏡頭 f=3.5～77mm

聚焦方式 電動(dòng)

防水等級(jí) IP65

接口VIDEO OUT（BNC）

視頻輸出 1.0Vp-p75Ω（BNC）

工作溫度-20～ 50℃

電源DC12V±10%，2.0A

1、防水和散熱效果不理想：

用的時(shí)間長(zhǎng)了之后，紅外攝像機(jī)里面或多或少會(huì)出現(xiàn)汽水(此現(xiàn)象主要集中在北方地區(qū))，造成這個(gè)現(xiàn)象的原因主要是出在外殼的密封效果不夠和當(dāng)時(shí)裝機(jī)時(shí)沒有考慮到溫差。當(dāng)紅外燈開始工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，同時(shí)由于部外殼的散熱效果不夠，這樣就會(huì)大大降低監(jiān)控?cái)z像機(jī)的使用壽命，要解決這個(gè)問題其實(shí)可以考慮把攝像機(jī)的外殼做成多條線槽構(gòu)成，這樣有利于散熱。

2、夜視效果不理想：

此現(xiàn)象主要表現(xiàn)是手電筒的效果或者是距離不夠等等。其實(shí)這個(gè)問題主要是紅外燈的角度和功能所造成的，我們紅外攝像機(jī)所使用的紅外燈又稱850紅外發(fā)射管，峰值波長(zhǎng)在850，角度從5-60度可以選擇，當(dāng)紅外發(fā)射管角度越小時(shí)照射距離越遠(yuǎn)，手電筒的效果就越明顯，反之，角度越大就沒有手電筒的效果，但是距離就大打折扣，要解決這個(gè)問題主要是看廠家想追求什么樣的效果和什么樣的成本，當(dāng)然紅外發(fā)射燈的功率和價(jià)格是成正比的，有的廠家在告訴顧客時(shí)一般都是說多少個(gè)燈？距離可以達(dá)到多少？但是大家可能忽略了一個(gè)問題--紅外燈的功率和直徑大?。慨?dāng)紅外燈的外觀和大小一樣時(shí)，其實(shí)功率你是沒有辦法知道的，可能唯一的辦法就只有實(shí)物測(cè)試監(jiān)控方案了。從我個(gè)人生產(chǎn)紅外攝像機(jī)的經(jīng)驗(yàn)來解決這個(gè)問題，我采用的是多角度紅外燈混合安裝方式，這樣資源可以充分被利用，遠(yuǎn)近都可以顧及到。

3、白天色彩還原不夠

紅外攝像機(jī)的色彩在白天都會(huì)或多或少的偏色，這個(gè)最直接的原因是攝像機(jī)濾光片的問題，一般紅外線攝像機(jī)使用能透過一定比例紅外光線的雙峰濾光片，其優(yōu)點(diǎn)是成本低，但由于自然光線中含有較多的紅外成份，當(dāng)其進(jìn)入CCD后會(huì)干擾色彩還原，比如綠色植物變成灰白等等(有陽光的室外環(huán)境尤其明顯)。IPCUT雙濾光片的使用就有效的解決了這個(gè)問題，IRCUT雙濾光片由一個(gè)紅外截止濾光片和一個(gè)全光譜光學(xué)玻璃構(gòu)成，當(dāng)白天的光線充分時(shí)紅外截止濾光片工作，CCD還原出真實(shí)色彩，當(dāng)夜間光線不足時(shí)，紅外截止濾光片自動(dòng)移開，全光譜光學(xué)玻璃開始工作，使CCD充分利用到所有光線，從而大大提高紅外性能。

4、臨界點(diǎn)的反復(fù)跳變

這是因?yàn)椴糠植还苁桥渲昧薎RCUT雙濾光片還是用雙峰濾光片的攝像機(jī)在某些復(fù)雜的光線的環(huán)境下不能穩(wěn)定的工作造成的，同時(shí)因?yàn)槎鄶?shù)廠家都是使用簡(jiǎn)單的如光敏電阻感應(yīng)器等方式去控制IRCUT雙峰濾光片的工作狀態(tài)，其臨界點(diǎn)的反復(fù)跳變就不能盡人意了。但是如果采用智能芯片來控制，其模糊邏輯能力能有效控制IRCUT雙濾光片的工作狀態(tài)。換句話說很多的廠家是不愿意在這上面投入成本的。