视频监控红外技术的对比分析与发展方向

   红外摄像机的技术探讨

    随着安全问题逐渐成为社会关注的焦点，安防监控技术的发展也越来越受到社会各方面的重视，仅可见光监控已不能再满足人们的监控要求，24小时连续监控是现在监控系统中必不可少的重要部分。

    要实现全天候不间断监控，就需要实现摄像机夜视的技术，目前都是采用红外夜视技术。红外摄像技术分为被动红外摄像技术和主动红外摄像技术两种。

   被动红外

    被动红外摄像技术是利用任何物体在绝对零度（-273℃）以上都能辐射电磁波的原理。由于不同物体甚至同一物体不同部位辐射能力和它们对红外线的反射强弱不同，物体与背景环境的辐射差异以及景物本身各部分辐射的差异，红外探测器能将强弱不等的辐射信号转换成相应的电信号，然后经过放大和视频处理，形成可供人眼观察的视频图像，热图像能够呈现景物各部分的辐射起伏，从而能显示出景物的特征。

    同一目标的热图像和可见光图像是不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是目标表面温度分布图像，不能清楚识别目标的细部特征，不能满足作为“证据”的要求，而且被动红外摄像机造价高，多用在军事方面，目前在监控领域的应用还很少。

    主动红外

    主动红外摄像技术是利用“红外发光二极管”人为产生红外辐射，产生人眼看不见而普通摄像机能捕捉到的红外光，辅助“照明”景物和环境，利用摄像机的图像传感器可以感受红外光的特性，感受周围环境反射回来的红外光，获取比较清晰的黑白图像画面，实现夜视监控。因此，现在的红外摄像技术多数采用主动红外摄像技术，通过红外灯来配合摄像机使用。

   主动红外技术目前比较成熟的有四种形式：

    传统LED红外灯：由一定数目的红外发光二极管矩阵组成发光体。红外发射二极管由红外辐射效率高的材料制成PN结，外加正向偏置电压向PN结注入电流激发红外光，光谱功率分布为中心波长830~950nm，半峰带宽约40nm左右，它是窄带分布，为CCD可感受的范围。

    第二代阵列式集成红外光源：在原有LED红外技术的基础上，采用了先进的封装技术，将几十个高功率、高效率的红外晶体原封装在一个平面上，集成了多颗红外发光芯片在一个小范围内，并作了“热电分离”处理，使得整个零件能置于任意大小、任意形状的散热体上，从而解决了散热问题，不再会由于高温而伤害了周遭其它电子元器件。

    第三代点阵式红外光源：采用高集成LED阵列芯片技术，单LEDArray的输出约为800mW~3.6W，电光转换效率为25%左右，发光体是单光源，发光角度可大可小。

    激光红外灯：属于半导体激光器，是利用半导体材料在空穴和电子复合的过程，以及电子能级的降低而释放出电子来产生光能的，然后光子在谐振规范光子的传播方向形成激光。激光有良好的方向性，表现为光束的角度小、能量集中，传播到较远的距离仍有足够的光照强度，所以非常适合远距离照明。

   主动红外技术与被动红外技术的对比

    主动红外技术的摄像机需要借助于红外发射灯，优点是能够呈现出目标的细节特征，成本较低；缺点是其照射距离相对较近，成像效果容易受环境影响，尤其是在雾、雪、雨等恶略天气下，主要应用于检测目标。

    被动红外技术的摄像机无需借助辅助光源，优点是穿透力强，照射距离远；缺点是只能呈现目标表面温度分布图像，主要应用于发现目标。

   红外摄像机未来的发展方向

    目前的红外摄像机市场相当混乱，主要在于业界缺乏统一的标准规范。例如，红外灯的照射距离便常常是各家企业宣传的重头戏，彼此间又不太一样，而究竟照射的距离是在哪个条件下测得的，当时的环境照度如何，呈现出来的画面品质又如何，却无从得知，这正是目前红外摄像机面临的最严峻的考验，解决掉这个难题成为企业之间共同关注的焦点。

    主动红外技术由早期的有效率仅为5%，发展到现在有效率25-30%的LEDArray技术，满足了近距到中远距离的红外夜视技术突破，而激光照明技术是实现远距离的夜视监控的最好途径之一，而且光强度也比常规光源强的多，远距离夜视技术是今后夜视监控市场的一个趋势。

    主动红外技术与被动红外技术的融合将是未来的趋势之一，利用被动红外技术穿透力强，照射距离远的特点去发现目标，利用主动红外技术照明的原理去采集目标细节特征，可以为中远距离监控提供有力的“证据”。

    此外，与另一种夜视技术--微光技术相融合，也是未来的发展方向之一，在微光与红外技术各自不断进步的时期，考虑到二者的互补性，在不增加现有技术难度的基础上，如何将微光图像与红外图像融合以获取更好的观察效果，该两项技术成为当前夜视技术发展的热点研究。