红外一体摄像机探讨与交流

　　当前红外一体化摄像机已逐步的进入了摄像机的主流市场，销量与日俱增，技术上面的问题也逐渐暴露出来。本文就红外一体化摄像机的技术问题以及选用时的注意事项作简单的探讨，用以和业界人士分享交流。

　　市场需求

　　在电视监控系统工程中，过去很少应用红外灯，但由于现今95%以上的案件都发生在夜间，红外摄像机在夜间监视所扮演的角色就更加突出，不仅金库、油库、军械库、图书文献库、文物部门、监狱等重要部门采用，而且在一般监控系统中也被采用，甚至居民小区电视监控工程也应用了红外摄像机。这说明人们对电视监控系统工程的要求越来越规范、越来越高，对重要场所的24小时连续监控需求也越来越高涨。

　　对于红外一体化摄像机，目前已经是走过了第一阶段，开始向第二阶段迈进。首先是价格已经有了优势，其次技术方面也在不断改进中一步步提高，但是机体的散热、成像、远距离监控等问题，各个生产厂家都在努力解决，不过还是没有真正成熟的解决方案。

　　红外摄像机的工作原理

　　人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。比紫光波长更短的光叫紫外线，比红光波长更长的光叫红外线，人的肉眼是看不到红外线的。

　　红外夜视，就是在夜视状态下，红外摄像机会发出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的物体，红外线经物体反射后进入镜头进行成像。摄像机是通过CCD感应红外线的，而CDD是能够感应所有光线 (可见光、红外线和紫外线等) 的,因此在没有可见光的情况下，红外摄像机是可以拍摄到肉眼看不到的影像的。

　　关键的技术和不良因素

　　1、成像偏色

　　摄像机使用CCD是感应所有光线(可见光、红外线和紫外线等)的,这就造成在白天所拍摄的影像和我们肉眼只观察到可见光所产生的影像很不同。由于CCD感应到了红外线，它会干扰到DSP的运算，导致偏色。

　　为了解决这个问题，只要让CCD接收不到红外光就可以了，因此在镜头和CCD之间加装一个红外滤光镜即可解决，其作用就是阻挡红外线进入CCD,让CCD只能感应到可见光，这样就使摄像机拍摄到的影像和我们肉眼看到的影像相一致了。

　　2、机体本身的散热问题。

　　摄像机在长时间工作以后，红外灯会产生热量，尤其是红外一体机，它的红外发光LED是安装在整个护罩内的，而护罩的“保温”效果一般都很好。例如50颗￠5的红外灯板，长时间运行的话，LED板上的温度几乎可以达到90度左右。由于红外发光LED的辐射功率是和电流成正比的，很多不规范的厂家就用加大电流的方式来提高照射效果，然而电流越大温度越高。照射效果虽然提高了，但是机器本身由于LED过热会受到很大的伤害。其中，LED板后面的CCD就是最直接的受害者。CCD一般只能支撑到60-70度，长时间高温工作，CCD肯定会慢慢坏掉。具体的现象一般是画面发白，看起来朦朦胧胧的。

　　为了解决这个问题，各个厂商使用的方法也是不同的。大体上有以下几种：1、降低电流。使用功耗小的红外灯代替大功耗的红外灯，虽然降低了散热量，但是在照射长距离的时候，效果肯定不如后者。2、在机器内部加散热风扇，这样做效果肯定是有的，不过那样对风扇的考验是要很严格的，而且加了风扇对于外壳的设计上也是个考验，要保证美观还要实用。3、使用恒定电流电源供电。保持电流恒定，控制LED的散热。4、LED灯的分组排列。例如，以24颗的红外来说，可以把它排列成3组来减低热量。5、结构材质的选择。例如，LED灯板和外壳选用铝合金等散热比较好的材料。6、使用具有强制散热散冷作用的自动冷暖空调，自动调节机体内部温度，良好的解决了这一问题。

　　3、图像中出现白雾的现象

　　一般出现这个问题时，可以分两部分来考虑：一、LED灯射出的红外线打到机器上面的遮阳罩上反射回镜头，造成白雾的现象。解决的方法就是把遮阳罩退后些、或者遮阳罩内表面采用黑色处理。二、LED射出的光漏到了镜头里。这个问题，目前大家都是采用“双玻璃结构”来解决的。由此可见“双玻璃结构”是最成型的解决办法，天地伟业的红外产品在设计上全部使用的“双玻璃结构”，完全避免了白雾现象的产生。

　　4、机器内部出现雾气。

　　雾、霜的形成是由于空气中的饱和水蒸气遇冷凝结而成，因冷环境的强、弱分别凝结成霜和雾。红外摄像机在工作过程中，尤其是在室外的摄像机常常会因四季变化、昼夜温差、以及雨雪环境等原因在防护罩视窗玻璃上形成雾或霜，导致摄像机无法看清物体，直接影响监控效果。

　　各家对这一问题的解决方法也是不一样的。增加除霜电路、开通气孔、充氮气、加风扇、放干燥剂等等。方法不一样，做出来的效果当然也不一样，有的可以解决问题，有的还是不能解决问题。天地伟业红外产品在生产的过程中严格控制料件的清洗，尽量杜绝挥发物的存在。例如PCB板不能有残留助焊剂,遮光胶套采用优质硅胶材料等。

　　5、机器外部出现霜、雾。

　　摄像机在雨雪天或粉尘大的环境下工作，防护罩的视窗玻璃容易出现污垢，造成摄像机视线遮挡。

　　解决的办法：1、在防护罩上增加雨刷，通过控制雨刷清洁玻璃。2、使用隐形雨刷视窗玻璃。与普通视窗玻璃相比，隐形雨刷视窗玻璃具有排斥水、灰尘、雪花的功能。

　　6、针对于外壳密封的一些要求。

　　如果红外摄像机在北方应用的话，机体内外会产生很大的温差，前端的镜片会出现雾化的现象，因此要求机器内必须具有很好的密封性，防护罩也要具备很好的防雨水性能。

　　现阶段，大陆技术在密封性上，存在一定的技术问题，比如外壳的设计，在接头和螺丝接口等地方，多是产生漏水的地方。

　　如何把密封性做的更好？天地伟业产品的解决方法是这样的：一、加防水胶套，在接口处加放水垫，起到防水的作用，效果比较理想。二、在接线螺丝口处打防水胶，增强防水性。三、红外摄像机采用铝合金外壳，提高接口处精度，并且采用优质硅胶材料沾合，效果也是比较理想的。

　　选择红外一体机需要注意的事项

　　1、镜头的选择

　　摄像机镜头是红外一体机选择上最关键的因素，它的质量（指标）优劣直接影响摄像机的整机指标。镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，人眼看不到任何物体；如果没有镜头，那么摄像头所输出的图像就是白茫茫的一片，没有清晰的图像输出。当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时，就是人们常说的近视眼，眼前的景物就变得模糊不清。摄像头与镜头的配合也与此类似，当图像变得不清楚时，可以调整摄像头的后焦点，改变CCD芯片与镜头基准面的距离（相当于调整人眼晶状体的位置），可以将模糊的图像变得清晰。由此可见，镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。
而对于工程设计和现场调试最为重要的就是镜头焦距的选择。
焦距计算方法主要分为以下两种：1、f=wL/W；2、f=hL/H；

　　f：镜头焦距
　　w：图象的宽度（被摄物体在CCD靶面上成象宽度）
　　W：被摄物体宽度
　　L：被摄物体至镜头的距离
　　h：图象高度（被摄物体在CCD靶面上成像高度）
　　H：被摄物体的高度

　　当焦距数值按照公式算出后，没有对应焦距的镜头是很正常的，这时可以根据产品目录选择相近的型号，一般选择比计算值小的，这样视角还会大一些。

　　但是仅仅只按照公式来计算还不足以来确定现场的需求，要针对不同用户的具体需求来分析选择。例如，客户需要看20米的距离，但是他没有明确是要看清20米左右的场景还是要看清20米左右的人脸信息。因此深入的沟通和丰富的现场施工经验也是镜头焦距选择不可或缺的一个重要因素。

　　2、安装方式的选择。

　　摄像机的安装方式主要分为两种：壁装和吊装。对于红外机器来说壁装比较普遍，主要是由于防水好做。因此选择吊装的时候大家要仔细观察机身，看看密闭性作的如何，以免进水烧坏机器。

　　3、出线方式的选择。

　　目前模具厂家在机身线材出线方式上也下了功夫，由以前的内出线改为外出线，这种方式对于不同墙壁结构和美观效果来说都做了不同程度的优化，方便了施工单位的安装。因此机身结构的选择也是在方案设计上要考虑的一点要素。

　　4、安装注意事项

　　安装红外摄像机，要尽可能的避免直射光源，因为红外灯电源控制部分是根据红外灯板上的光敏电阻来控制红外灯的工作电源的。

　　结语

　　总之，虽然现在红外一体化摄像机的需求量与日俱增，但是还是存在着一些不足，不过相信在不久的将来，这些问题是可以解决的。在这个红外市场不断膨胀的时候，希望红外一体机可以一路走好，走出自己的天地。