激光夜視攝像機近十年發(fā)展與應用

隨著人們對安全防范意識的增強，對監(jiān)控攝像機的要求越來越高，紅外監(jiān)控攝像頭已經(jīng)達不到人們的要求，需要研發(fā)一種新型的產(chǎn)品來實現(xiàn)超越，于是激光監(jiān)控攝像機應運而生，北京和普威視光電技術有限公司的激光攝像機專為遠程晝夜監(jiān)控領域設計，采用主動紅外激光作照明源，使用高分辨率低照度長焦攝像機，可進行晝夜連續(xù)監(jiān)控。夜間最遠可發(fā)現(xiàn)3000米處的人員、車輛、設施等目標。
　　近幾年在安防監(jiān)控領域，高清化、網(wǎng)絡化、智能化已經(jīng)讓人耳熟能詳。實際上，視頻監(jiān)控技術發(fā)展到現(xiàn)在，室內(nèi)監(jiān)控和白天正常情況下的監(jiān)控已不是難題，室外監(jiān)控和野外監(jiān)控、夜視監(jiān)控及其他特殊環(huán)境下的監(jiān)控，使其監(jiān)控攝像機看得清、看得遠，并提高產(chǎn)品的可靠性才是技術發(fā)展的重難點。針對這些難點本文將深度解讀激光攝像機的應用與選購技巧，希望能給廣大用戶和工程商提供一些參考。

　　激光攝像機(激光夜視儀)與其他產(chǎn)品的對比

　　夜視監(jiān)控技術從技術類別上來分，可分為主動紅外監(jiān)控技術和被動紅外監(jiān)控技術。由此，我們可以將夜視監(jiān)控產(chǎn)品分為兩大類：主動夜視監(jiān)控產(chǎn)品和被動夜視監(jiān)控產(chǎn)品。主動夜視監(jiān)控產(chǎn)品，常見的主要有普通紅外攝像機和激光攝像機;被動夜視監(jiān)控產(chǎn)品有微光夜視儀和紅外熱像儀。

　　從產(chǎn)品的功能和定位上看，普通紅外攝像機適用于監(jiān)控100米以內(nèi)的范圍，激光攝像機通常能看到3000米以內(nèi)甚至更遠的范圍，并且可以在全黑的環(huán)境中使用;而微光夜視儀適用于1000米以內(nèi)、有月光等微弱光環(huán)境中，紅外熱像儀則適用于廣角大范圍的環(huán)境中，監(jiān)視距離1000米以上，但無法分辨圖像細節(jié),只能辨別圖像的輪廓，多數(shù)情況下應用于只要求做到發(fā)現(xiàn)目標的特定環(huán)境。

　　從產(chǎn)品應用的角度來看，這些夜視監(jiān)控產(chǎn)品的優(yōu)劣勢十分明顯

　　普通紅外攝像機，價格便宜，市場普及程度高，主要用于小區(qū)監(jiān)視，樓道監(jiān)視以及一些短距離小范圍需要夜視監(jiān)控的場所。同時也由于產(chǎn)品進入的門檻較低，魚龍混雜，產(chǎn)品品質(zhì)良莠不齊。由于技術本身的物理限制，使得常見的LED紅外燈的照射距離很難突破100米。

　　激光攝像機，圖象效果好，清晰可見。可在1公里內(nèi)識別人，3公里內(nèi)發(fā)現(xiàn)人，真實還原現(xiàn)場情況。監(jiān)視距離遠，通用性強，適應環(huán)境性強，使用壽命長，風險低。(同時還需注意：激光攝像機的主動發(fā)光激光光源，一般人眼是不可見的，當在開啟使用大功率的激光攝像機的時候，人眼是不可以特近距離的對視于激光光源)。在透霧能力上，比起紅外攝像機有著絕對的優(yōu)勢，與紅外熱像儀相比，仍有一定差距。但就性價比來說，比紅外熱像儀和微光夜視儀高很多。

　　紅外熱像儀和微光夜視儀，以前一直適用環(huán)境是軍事，刑偵，單兵攜帶等專業(yè)化領域，產(chǎn)品價格也要昂貴很多。微光夜視儀對環(huán)境照度有要求，在沒有月光燈自然光照明的條件下無法成像，且監(jiān)視距離有限，超過1000米較困難。并且，強光照射下，微光管易被燒壞，白天不能用。紅外熱像儀又可分為制冷式和非制冷式，透霧能力較好，制冷式熱成像儀觀測距離可達40公里，常用于軍事領域。并且對使用環(huán)境要求高，需目標物和周圍環(huán)境的溫差大才能很好成像。受環(huán)境溫度影響大，夏天成像效果較差。然而由于激光攝像機激光光源是人眼不可見光，有著一定隱蔽性優(yōu)勢及夜視監(jiān)控距離技術優(yōu)勢，近年來也逐步的被公、檢、法的技、刑偵領域錄像調(diào)查取證和電視臺新聞記者特殊錄像報道、軍事領域廣范采用。

　　由此可見，在安防夜視監(jiān)控領域，激光攝像機的應用優(yōu)勢十分明顯，特別在高速公路、高速鐵路、公安警用、能源電力、環(huán)保水利、平安城市、機場港口、油田油庫、長輸管線、大型廠礦區(qū)、邊海防線、海事漁政、生態(tài)保護、軍事基地等方面。

　　激光攝像機的應用優(yōu)勢

　　激光攝像機是在監(jiān)控攝像機上配上激光燈源，激光燈采用光斑均勻強化技術、光斑自動聚焦技術，具有光度強，畫面更加均勻，照射：耗電少，使用壽命更長等優(yōu)點。

　　激光夜視技術是實現(xiàn)遠距離的夜視監(jiān)控的途徑之一，因為激光具有亮度高、相干性好、單色性好、方向性好、壽命長和CCD對其波長的感應程度大于LED的特性決定了激光可以照射更遠的距離，而且光強度也比常規(guī)光源要強得多。

　　與普通紅外攝像機相比，激光攝像機的特點與優(yōu)勢主要體現(xiàn)在幾個方面：

　　第一是監(jiān)控距離遠。激光攝像機按照監(jiān)控距離可分為近距離激光攝像機(有效夜視監(jiān)控距離是100-500米)和中距離激光攝像機(有效夜視監(jiān)控距離是500-1000米)及遠距離激光攝像機(有效夜視監(jiān)控距離是1000-3000米)。

　　第二是可自動調(diào)節(jié)鏡頭焦距，清晰度大大提高。紅外攝像機雖然在夜間會看到圖像，但是往往看不清人臉，另外，普通紅外的監(jiān)控距離有限，這在一些要求嚴格的安防監(jiān)控場所是非常遺憾的。激光攝像機則可以無視光線的強弱，通過激光紅外部件以及超低照度光元件，該攝像機可在完全黑暗的環(huán)境下實現(xiàn)近近距離都能高清夜視，同時保證成像清晰。不少激光攝像機具有一定的智能功能，它可以根據(jù)物體的遠近和移動速度自動調(diào)節(jié)鏡頭的長短，以便提供清晰的圖像質(zhì)量。

　　第三是壽命較長，激光監(jiān)控攝像機是普通紅外攝像機壽命的3倍。這一點在需要24小時監(jiān)控的環(huán)境下，更加具有突出的優(yōu)勢。

　　第四是其低碳綠色功能。傳統(tǒng)的紅外攝像機散熱量很大，不僅僅消耗較多的電力，而且熱量在機身中散發(fā)不出來，造成機身過熱，嚴重影響了攝像機中的電子元器件的壽命，而激光攝像機則沒有這個隱患。

激光攝像機的技術特點與選購應用

　　激光夜視技術在中國出現(xiàn)已有將近十年的時間，它屬于主動紅外夜視技術的一種，其原理是將激光點光源通過光學擴散，達到夜間照明的目的，其波長多在808、940、980nm，屬于近紅外光。激光夜視監(jiān)控系統(tǒng)采用高通光量的夜視鏡頭接收目標反射光成像，再用低照度的CCD攝像機采集圖像并輸出。照明系統(tǒng)、成像鏡頭、攝像機三者作為系統(tǒng)的核心部件，互相配合，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)瓶頸都會導致整套系統(tǒng)達不到理想的效果。

　　目前市場中常見的激光夜視一體化攝像機和激光夜視分體式攝像機，都是采用光機電一體和集成化技術，可在漆黑的夜間清晰監(jiān)視100-3000米范圍內(nèi)的目標活動情況，晝視可達3000米以上。

　　激光攝像機的大功率半導體激光器應用設計技術，在同等安裝體積下，激光凈輸出功率大，才能真正達到標稱的監(jiān)視距離。攝像機模組二次開發(fā)優(yōu)化技術，同等照明條件下，圖像清晰度高。圖像高速聚焦算法設計，能解決夜間或者光線不足的情況下圖像自動聚焦速度慢或者反復聚焦的問題。

　　在攝像機變焦過程中，激光照明區(qū)域可以智能自動充滿屏幕，無需人工干預，也可以手動遠程調(diào)節(jié)激光的照射強度和角度。

　　好的激光攝像機產(chǎn)品在激光安全性方面需充分考慮到，上電自檢時激光保持關閉，激光啟動時自動到最大分散角度。激光的功率密度可以自動控制，在確保滿足照明的前提下，對過高的功率密度進行了嚴格限制設計，符合國家安全激光功率密度標準。另外，可根據(jù)用戶定制，增加自動關閉功能，在維護檢測時，可自動探測到近距離的人和物體，并立即關閉激光，進一步確保了維護人員的安全。

　　對于這點，筆者請教了國內(nèi)第一家參與到激光夜視行業(yè)，并擁有十來年的自主研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務經(jīng)驗和持有多項核心技術專利的高新技術企業(yè)的經(jīng)理兼工程師--翟晨文。翟經(jīng)理表示，一款真正的實用的激光夜視產(chǎn)品，必須連同云臺解碼器，護罩等一共五個核心部件互相配合協(xié)調(diào)使用，才能發(fā)揮出系統(tǒng)配置的最佳效果。這一點，也真正考驗了一個激光夜視生產(chǎn)型企業(yè)的技術實力。

　　翟經(jīng)理還做出了總結，目前相關技術人員意識到在夜視監(jiān)控系統(tǒng)搭配過程中，需要做到的有如下技術點：

　　1、光敏控制激光的開關，并且激光開啟和攝像機的黑白狀態(tài)一定要同步。一定要避免激光24小時連續(xù)開的現(xiàn)象，否則會大幅度的降低設備的使用壽命。

　　2、根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，可考慮設置激光的手動開關，例如在廣場，燈開時，可以考慮關閉激光，效果會更好，路燈關閉后，打開激光，一樣保持好的效果，遠程后臺可控。

　　3、激光與鏡頭同步聯(lián)動，用戶只需控制鏡頭變焦，激光自動跟隨到合適的位置，避免變焦完后，又手動調(diào)節(jié)激光找好的效果，更應避免前面提到的，激光雖能變焦，但一擴大效果立刻就很差。

　　4、護罩設計要充分考慮激光的散熱，激光的發(fā)熱是很大的，即便說真空充氮氣保護，也很難保證完全不衰減，散熱快、循環(huán)風冷必不可少，特殊場合甚至需要考慮加裝微型空調(diào)。

　　5、激光應具備預置位功能。目前云臺位置，甚至鏡頭變焦聚焦都已經(jīng)有成熟的預置位功能，如果調(diào)用預置位后，一切都到位了，就激光不到位，也很難說是成熟的系統(tǒng)，這個需求在聯(lián)動報警調(diào)用預置位的場合尤其重要。系統(tǒng)預置位的精準度也應該盡量做到精確，否則此功能如同雞肋。

　　6、盡量選擇紅外不偏焦鏡頭。不難想象，如果批量的安裝設備，到了晚上，全部需要聚焦一次，到了白天，又需要重新來一次，會給操作帶來極大的不便，但遺憾的是，目前在遠距離鏡頭上，具備紅外不偏焦功能的還很少，產(chǎn)品線嚴重不全，為此，只能開發(fā)大鏡頭的自動聚焦、機械調(diào)整或鍍膜調(diào)整等技術實現(xiàn)。

　　7、為保證激光的使用效率，鏡頭及護罩前擋玻璃的鍍膜技術也非常關鍵，好的鍍膜技術，能夠提升20%左右的紅外透光率。

　　8、特殊環(huán)境下考慮采用防鹽霧腐蝕、透霧、防強光等高級功能，盡可能的讓設備適用于任何環(huán)境。

　　激光攝像機的角度問題還需要改善，如果能做到像紅外燈這樣什么場所都可以使用的話，相信淘汰紅外燈指日可待了。激光監(jiān)控攝像機的憑借自身的優(yōu)勢，相信不久的將來將會是一片繁榮的景象。