目前,红外夜视监控产品在国内的使用已经非常普及,在推进监控技术进步的同时也给工程商带来了许多令人头疼的问题,对于红外夜视监控技术作为一个系统技术始终没有太清晰的认识,甚至于受到许多红外产品生产厂家的误导而对所有的红外夜视监控产品技术参数嗤之以鼻,毫不信任。
首先,作为红外夜视监控系统重要组成之一的红外灯真的有固定照射距离吗?红外夜视监控就是红外灯技术吗?答案是否定的,事实上,任何红外灯单独地说,绝对不存在固定的照射距离,任何纯粹地标注红外灯照射距离的做法,不论有意还是无意,客观上都是具有欺骗性的。有许多的红外灯制造商信誓旦旦地标称自己的红外灯是100米或200米等等,还发明了“足米”这一可笑的名辞,从而误导工程商好像红外灯真的有固定照射距离。而现在不管厂家如何宣传,工程商就是不信,100米灯能勉强用到50、60米就不错了,很多负责任的工程商,更是买了无数的红外灯也达不到用户要求,持续上当,惨不忍睹。
其次,作为红外夜视监控系统重要组成部分的摄像机和镜头,其性能、参数和优秀的质量,也直接影响着红外系统的效果。需要强调的是,同样标称参数(除去虚标的)的感红外摄像机,由于CCD等器件和电路处理方式的选择不同,其感应红外的能力会相差很大。对此,一些有经验的专业人士已有深刻的认识。
当然,红外夜视监控系统在不同的环境中对不同的物质反射也会有不同的影像效果,这是由于各类物体对红外反射率的不同造成的,这一点上许多厂家并未意识到,只是以他们本身便利的条件去做一些测试,最终和用户的实际使用效果有很大出入,许多时候连他们自己也不明白,甚至和工程商沟通的很不愉快。
下面,就一些大家关心的红外夜视监控系统的重点问题作以阐述。
红暴问题:以前,有些厂家把能不能生产无红暴红外灯当作一个技术问题来宣传,好像无红暴就是具有高技术含量。其实,有无红暴只是一个选择问题,并不是技术问题,波长超过700nm的光线叫做红外线,900nm以上的红外线基本无红暴,波长越短,红暴越强,红外线感应度也越高。以往市场上有两种主流红外灯,一种是有轻微红暴的,波长在850nm左右,一种是无红暴的,波长在940nm左右。同一款摄像机,在850nm波长的感应度,比在940nm波长的感应度强10倍。所以850nm这种有轻微红暴的红外灯拥有更高的效率,应当作为红外夜视监控的首选项。目前,无红暴的产品已基本很少见了。
寿命问题:摄像机的使用寿命可达10年以上,红外灯的寿命是否也能达到这个水平?
正确回答这个问题,首先要了解目前红外灯的制造原理。红外灯主要由三种模式制造:1、卤素灯,2、多芯片LED,3、单芯片LED。
卤素灯是一个十分古老的技术,能耗高,发热量惊人,使用寿命很短,因其使用效率低下,并不真的能够做到远距离,现已基本退出市场。
多芯片LED是一种很不实用的技术,但很多厂家依然在使用,需要重点强调。多芯片LED主要有两种形式,一种是“食人鱼”,包含4到8颗芯片,另外一种是阵列式发光片,含有10颗到30颗芯片。为什么做多芯片呢?他们的理论是:红外灯照射距离不够是因为能量不够,更多的芯片集合在一起,当然能量就大,想当然地认为照射距离更远,这是典型的外行技术理论?当然,更远的距离需要更大的能量,但并不是红外灯发出了多少红外光,而是在于被摄像机选用了多少红外光。因其结构先天固有缺点,多芯片LED没有发光焦点,发光光学系统不合理,有用光效率也比较低(当然,比卤素灯强几倍)。优点没有发挥出来,致命伤却出来了,比如,阵列式LED,电流高达1000mA以上,基本只是一分钱硬币大小,散热就成为一个问题。可LED最怕的是高热,不坏才怪。同时,多芯片LED的生产要求非常严格,每棵芯片都不能有性能上的一点差异,否则,一棵芯片坏掉,整机全坏。总体而言,相对于单芯片LED而言,多芯片LED的寿命是远远不够的。
单芯片LED生产工艺简单,品质容易保证,发热量低,发光光学系统合理,是做红外灯最理想的器件,理论上使用寿命可达10万小时以上。
那么,是不是所有的单芯片LED灯的寿命都很好呢?事实上,远不是这么回事。这里面原因很多,比如,有的LED芯片级别很低,杂质超标;有的生产工艺不过关,有漏电;有的超功率使用,额定20mA,使用50mA以上;有的没有保护电路,或电路设计不合理,这些都会导致单芯片LED红外灯快速坏掉。
要想保证红外灯的寿命,首先要选用高等级LED芯片,高等级芯片功率大,一致性好,发光效率高,发热量很小,一颗高等级LED比普通的LED好10倍,当然价格也非常昂贵。其次,光学系统设计要合理,发光均匀,利用率高,散热快。第三,严格控制电压,LED对电压非常敏感,电压稍高,LED管芯就会烧掉;略低,发光量又会大大降低。最好匹配高质量的开关电源,根据国内许多地方的恶劣电源环境,最好从170伏到270伏电压输入都好使。第四,输入电源线最好选用抗高,低温,超柔软抗弯曲的。如某厂家生产的红外灯,输入电源线可在低温零下60度,高温零上250度正常使用,零下四、五十度像丝绸一般柔软,可见其专业精神,这样的产品才值得信赖。
角度问题:红外灯是不是角度越大越好?
不论是制造商还是工程商想当然地认可这种说法,他们认为红外灯发射角度越大,选用镜头余地也越大,选择广角镜头不会出现“手电筒”现象。所以说,大家都拼命地说自己的红外灯角度如何之大,有80度还有180度。这种好像很有道理的说法其实是非常不科学的。
首先,使用大角度的红外灯配合小角度的镜头,存在红外光的浪费现象。比如,一盏红外灯,发光角度是80度,(相当于f3.5mm镜头的角度),如果配合f35mm的镜头,那么,会有百分之九十九的光是在镜头视场以外,也就是说,只有百分之一的红外光是有用的,其它都浪费了。一般情况下,红外灯的角度与镜头的角度一致,效果是最佳的,在影像显示效果上会达到满屏。长春佶达出品的红外灯,灯的发射角度是用镜头的焦距来表示的,比如,其红外灯SK-4.2W-16,含义是这样的“4.2W”:表示该灯的额定功率是4.2瓦,“-16”:表示该灯的发射角度与f16mm的镜头角度一致,两者是可以配套的。佶达红外灯按角度分类,目前“-4”“-8”“-16”“-35”四个系列,可以和市场上常用镜头基本配套。
其次,并不是红外灯角度越大,画面效果越好,有的场合,红外灯角度过大,还会影响成像。比如走廊,因其“狭长”的特点,如果红外灯角度大,近处边缘成像太亮,形成“光幕”现象,远处中心反而看不见,只有一片发白现象。所以,走廊的红外灯应该是镜头角度的二分之一或三分之一。
第三,可以利用“接灯”技术,两个窄角红外灯搭配,调整好位置,可以达到广角灯的效果,佶达发明的“夜鹰”系列红外夜视系统,就是利用“接灯”这种技术,做到了既能望远又能广角。在同样功率条件下,“接灯”技术可以成倍提高作用距离。
总体而言,红外灯角度的问题既是选择问题也是技术问题。不同焦距的镜头选择相适应角度的红外灯,红外灯的角度在什么样的条件下也不应该大于镜头的角度,狭长环境应该选用比镜头角度更小乃至三分之一的红外灯。窄角的红外灯通过搭配,可以得到理想的广角效果,效果更佳,成本更低。
通光量的问题:相对孔径,决定了镜头的通光能力,相对孔径F1.0的镜头通光量是相对孔径F2.0的镜头通光量四倍。同样的摄像机、红外灯,上述两种镜头,红外作用距离会相差一倍。
大孔径镜头在红外监控方面,比常规普通镜头好四到十倍,按理说应该成为红外夜视监控的必须配套产品。但由于成本高昂,技术难度大,绝大多数红外产品制造商不具备供货能力。
由于众所周知的国情,市场上虚标F值的镜头大量充斥市场。建议用户到专业的大型厂家购买镜头,长春佶达有多个系列的大孔径红外专用镜头可供选择。
焦点偏移的问题:可见光与红外光由于波长不同,成像焦点不在一个平面上,导致白天可见光条件下清晰,夜间红外线条件下模糊,或者夜间红外线条件下清晰,白天可见光条件下模糊。可以用三个办法解决。第一,采用自动聚焦一体化摄像机;第二,采用IR专用焦点不偏移镜头;第三,采用专业的调整工具,在现有镜头条件下也可以实现不偏移。
色彩问题:所有的摄像机都感应红外,红外线在可见光条件下对于摄像机来讲是一种杂光,会降低摄像机的清晰度和色彩还原能力,彩色摄像机的滤光片就是阻止红外线参与成像。要想使彩色摄像机感应红外线现在有两个做法:
第一,切换滤光片,在可见光条件下挡住红外线进入;在无可见光的条件下移开滤光片,让红外线进入,这种方案图像质量好,但成本高,切换机构会有一定的故障率。
第二,在滤光片上打开一个特定的红外线通道,允许与红外灯波长相同的红外线进来,这种办法不增加成本,但白天色彩还原略差。
灵敏度的问题:摄像机灵敏度是红外夜视监控的核心部分。灵敏度越好,对红外线的感应能力也越强。当然,灵敏度越好的摄像机价格也越昂贵。一般来讲,50米以内的红外夜视系统,选用0.1勒克斯的摄像机就比较好;50米到100米范围的夜视系统应该选用0.01勒克斯的摄像机;100米以上的夜视系统应选用0.001勒克斯以上的摄像机。
当然,和其它许多产品一样,摄像机虚标指标的现象特别严重。本人曾拿过0.1勒克斯摄像机和一款号称0.0001勒克斯的摄像机作对比,后者竟不如前者。更多的摄像机厂家,人为地提高信号强度,灵敏度是很不错,但信噪比很差,导致夜间图像“雪花点”很多很大,像质恶劣。
反射率的问题:环境不同,对红外的反射率也就不同,也会影响红外夜视距离。例如土地、沙地的反射率为3-5%,花草树木的反射率为15-18%,人的反射率为20-30%(根据衣物、皮肤的不同),铝合金物体的反射率为90-98%等等。反射率越高,效果越好。所以,对一些厂家测试过的环境,我们在使用时也最好问清楚。
还有,同样的红外灯,尤其是远距离的,在南方和北方由于受到空气潮湿水份的不同,影响红外的反射率,也会对红外距离产生较大的影响。这一点,大家也要引起重视,在较远距离需求的场所作具体判断时要把这个因素考虑进去。
距离的问题:一百个人做红外产品就有一百个红外夜视距离的标准。所以,我认为还是应该以客户的标准为标准。客户的标准是什么?是看的清人!什么可视距离,发现距离,这些都是不确切说法。不同档次的摄像机、镜头之间的匹配,对于同一盏红外灯发出的光线感应度会相差几百上千倍,看清距离最大可能会相差数十倍。所以说,把某一盏红外灯具体地定为是具体的多少米的说法是不科学的。一盏红外灯的作用距离,只能与非常确定的摄像机和镜头共同测定,才能标定其作用距离。即使这样,因为应用环境不同,对红外光线的反射率不同,也应该留有一定余量。
了解了以上所述的几个问题,相信大家对于红外夜视监控作为一个系统就有了基本清晰的认识,而不会在购买红外灯时,盲目的相信厂家所谓会达到多少多少米,一定要结合使用的摄像机、镜头和环境做一个综合判断,才可能达到客户的需要。
视频监控的发展方向在于室外,室外监控的发展方向在于夜视,夜视的发展方向在于红外,这个趋势越来越明显。在红外夜视这个领域,中国企业已经走在世界最前列,一些先进技术令国外同行望尘莫及。但是,这毕竟是一个新兴产业,大量劣质产品泛滥市场,影响了人们对红外夜视产品的信任。但市场是无情的,也是有情的,真正的好产品一定会得到市场的回报的。
红外夜视到底能做多远?随着技术的进步,我们将共同拭目以待。