淺談激光夜視攝像機(jī)近十年發(fā)展與應(yīng)用

隨著人們對(duì)安全防范意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)監(jiān)控攝像機(jī)的要求越來越高，紅外監(jiān)控攝像頭已經(jīng)達(dá)不到人們的要求，需要研發(fā)一種新型的產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)超越，于是激光監(jiān)控攝像機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，北京和普威視光電技術(shù)有限公司的激光攝像機(jī)專為遠(yuǎn)程晝夜監(jiān)控領(lǐng)域設(shè)計(jì)，采用主動(dòng)紅外激光作照明源，使用高分辨率低照度長(zhǎng)焦攝像機(jī)，可進(jìn)行晝夜連續(xù)監(jiān)控。夜間最遠(yuǎn)可發(fā)現(xiàn)3000米處的人員、車輛、設(shè)施等目標(biāo)。

近幾年在安防監(jiān)控領(lǐng)域，高清化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化已經(jīng)讓人耳熟能詳。實(shí)際上，視頻監(jiān)控技術(shù)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?cái)z像機(jī)看得清、看得遠(yuǎn)，并提高產(chǎn)品的可靠性才是技術(shù)發(fā)展的重難點(diǎn)。針對(duì)這些難點(diǎn)本文將深度解讀激光攝像機(jī)的應(yīng)用與選購(gòu)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(jī)(激光夜視儀)與其他產(chǎn)品的對(duì)比

夜視監(jiān)控技術(shù)從技術(shù)類別上來分，可分為主動(dòng)紅外監(jiān)控技術(shù)和被動(dòng)紅外監(jiān)控技術(shù)。由此，我們可以將夜視監(jiān)控產(chǎn)品分為兩大類：主動(dòng)夜視監(jiān)控產(chǎn)品和被動(dòng)夜視監(jiān)控產(chǎn)品。主動(dòng)夜視監(jiān)控產(chǎn)品，常見的主要有普通紅外攝像機(jī)和激光攝像機(jī);被動(dòng)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(jī)適用于監(jiān)控100米以內(nèi)的范圍，激光攝像機(jī)通常能看到3000米以內(nèi)甚至更遠(yuǎn)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(xì)節(jié),只能辨別圖像的輪廓，多數(shù)情況下應(yīng)用于只要求做到發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的特定環(huán)境。

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

普通紅外攝像機(jī)，價(jià)格便宜，市場(chǎng)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(chǎng)所。同時(shí)也由于產(chǎn)品進(jìn)入的門檻較低，魚龍混雜，產(chǎn)品品質(zhì)良莠不齊。由于技術(shù)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(jī)，圖象效果好，清晰可見?？稍?公里內(nèi)識(shí)別人，3公里內(nèi)發(fā)現(xiàn)人，真實(shí)還原現(xiàn)場(chǎng)情況。監(jiān)視距離遠(yuǎn)，通用性強(qiáng)，適應(yīng)環(huán)境性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)低。(同時(shí)還需注意：激光攝像機(jī)的主動(dòng)發(fā)光激光光源，一般人眼是不可見的，當(dāng)在開啟使用大功率的激光攝像機(jī)的時(shí)候，人眼是不可以特近距離的對(duì)視于激光光源)。在透霧能力上，比起紅外攝像機(jī)有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，與紅外熱像儀相比，仍有一定差距。但就性價(jià)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(lǐng)域，產(chǎn)品價(jià)格也要昂貴很多。微光夜視儀對(duì)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(qiáng)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(cè)距離可達(dá)40公里，常用于軍事領(lǐng)域。并且對(duì)使用環(huán)境要求高，需目標(biāo)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(jī)激光光源是人眼不可見光，有著一定隱蔽性優(yōu)勢(shì)及夜視監(jiān)控距離技術(shù)優(yōu)勢(shì)，近年來也逐步的被公、檢、法的技、刑偵領(lǐng)域錄像調(diào)查取證和電視臺(tái)新聞?dòng)浾咛厥怃浵駡?bào)道、軍事領(lǐng)域廣范采用。

由此可見，在安防夜視監(jiān)控領(lǐng)域，激光攝像機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)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(jī)場(chǎng)港口、油田油庫(kù)、長(zhǎng)輸管線、大型廠礦區(qū)、邊海防線、海事漁政、生態(tài)保護(hù)、軍事基地等方面。

激光攝像機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

激光攝像機(jī)是在監(jiān)控?cái)z像機(jī)上配上激光燈源，激光燈采用光斑均勻強(qiáng)化技術(shù)、光斑自動(dòng)聚焦技術(shù)，具有光度強(qiáng)，畫面更加均勻，照射：耗電少，使用壽命更長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

激光夜視技術(shù)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的夜視監(jiān)控的途徑之一，因?yàn)榧す饩哂辛炼雀?、相干性好、單色性好、方向性好、壽命長(zhǎng)和CCD對(duì)其波長(zhǎng)的感應(yīng)程度大于LED的特性決定了激光可以照射更遠(yuǎn)的距離，而且光強(qiáng)度也比常規(guī)光源要強(qiáng)得多。

與普通紅外攝像機(jī)相比，激光攝像機(jī)的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：

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

第二是可自動(dòng)調(diào)節(jié)鏡頭焦距，清晰度大大提高。紅外攝像機(jī)雖然在夜間會(huì)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(yán)格的安防監(jiān)控場(chǎng)所是非常遺憾的。激光攝像機(jī)則可以無視光線的強(qiáng)弱，通過激光紅外部件以及超低照度光元件，該攝像機(jī)可在完全黑暗的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)近近距離都能高清夜視，同時(shí)保證成像清晰。不少激光攝像機(jī)具有一定的智能功能，它可以根據(jù)物體的遠(yuǎn)近和移動(dòng)速度自動(dòng)調(diào)節(jié)鏡頭的長(zhǎng)短，以便提供清晰的圖像質(zhì)量。

第三是壽命較長(zhǎng)，激光監(jiān)控?cái)z像機(jī)是普通紅外攝像機(jī)壽命的3倍。這一點(diǎn)在需要24小時(shí)監(jiān)控的環(huán)境下，更加具有突出的優(yōu)勢(shì)。

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

激光攝像機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)與選購(gòu)應(yīng)用

激光夜視技術(shù)在中國(guó)出現(xiàn)已有將近十年的時(shí)間，它屬于主動(dòng)紅外夜視技術(shù)的一種，其原理是將激光點(diǎn)光源通過光學(xué)擴(kuò)散，達(dá)到夜間照明的目的，其波長(zhǎng)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(biāo)反射光成像，再用低照度的CCD攝像機(jī)采集圖像并輸出。照明系統(tǒng)、成像鏡頭、攝像機(jī)三者作為系統(tǒng)的核心部件，互相配合，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)瓶頸都會(huì)導(dǎo)致整套系統(tǒng)達(dá)不到理想的效果。

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

激光攝像機(jī)的大功率半導(dǎo)體激光器應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)，在同等安裝體積下，激光凈輸出功率大，才能真正達(dá)到標(biāo)稱的監(jiān)視距離。攝像機(jī)模組二次開發(fā)優(yōu)化技術(shù)，同等照明條件下，圖像清晰度高。圖像高速聚焦算法設(shè)計(jì)，能解決夜間或者光線不足的情況下圖像自動(dòng)聚焦速度慢或者反復(fù)聚焦的問題。在攝像機(jī)變焦過程中，激光照明區(qū)域可以智能自動(dòng)充滿屏幕，無需人工干預(yù)，也可以手動(dòng)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)激光的照射強(qiáng)度和角度。

好的激光攝像機(jī)產(chǎn)品在激光安全性方面需充分考慮到，上電自檢時(shí)激光保持關(guān)閉，激光啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)到最大分散角度。激光的功率密度可以自動(dòng)控制，在確保滿足照明的前提下，對(duì)過高的功率密度進(jìn)行了嚴(yán)格限制設(shè)計(jì)，符合國(guó)家安全激光功率密度標(biāo)準(zhǔn)。另外，可根據(jù)用戶定制，增加自動(dòng)關(guān)閉功能，在維護(hù)檢測(cè)時(shí)，可自動(dòng)探測(cè)到近距離的人和物體，并立即關(guān)閉激光，進(jìn)一步確保了維護(hù)人員的安全。

對(duì)于這點(diǎn)，筆者請(qǐng)教了國(guó)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(wù)經(jīng)驗(yàn)和持有多項(xiàng)核心技術(shù)專利的高新技術(shù)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(shí)用的激光夜視產(chǎn)品，必須連同云臺(tái)解碼器，護(hù)罩等一共五個(gè)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(diǎn)，也真正考驗(yàn)了一個(gè)激光夜視生產(chǎn)型企業(yè)的技術(shù)實(shí)力。

翟經(jīng)理還做出了總結(jié)，目前相關(guān)技術(shù)人員意識(shí)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(shù)點(diǎn)：

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

2、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，可考慮設(shè)置激光的手動(dòng)開關(guān)，例如在廣場(chǎng)，燈開時(shí)，可以考慮關(guān)閉激光，效果會(huì)更好，路燈關(guān)閉后，打開激光，一樣保持好的效果，遠(yuǎn)程后臺(tái)可控。

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

4、護(hù)罩設(shè)計(jì)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?dú)獗Ｗo(hù)，也很難保證完全不衰減，散熱快、循環(huán)風(fēng)冷必不可少，特殊場(chǎng)合甚至需要考慮加裝微型空調(diào)。

5、激光應(yīng)具備預(yù)置位功能。目前云臺(tái)位置，甚至鏡頭變焦聚焦都已經(jīng)有成熟的預(yù)置位功能，如果調(diào)用預(yù)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(gè)需求在聯(lián)動(dòng)報(bào)警調(diào)用預(yù)置位的場(chǎng)合尤其重要。系統(tǒng)預(yù)置位的精準(zhǔn)度也應(yīng)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(shè)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(huì)給操作帶來極大的不便，但遺憾的是，目前在遠(yuǎn)距離鏡頭上，具備紅外不偏焦功能的還很少，產(chǎn)品線嚴(yán)重不全，為此，只能開發(fā)大鏡頭的自動(dòng)聚焦、機(jī)械調(diào)整或鍍膜調(diào)整等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

7、為保證激光的使用效率，鏡頭及護(hù)罩前擋玻璃的鍍膜技術(shù)也非常關(guān)鍵，好的鍍膜技術(shù)，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(qiáng)光等高級(jí)功能，盡可能的讓設(shè)備適用于任何環(huán)境。

激光攝像機(jī)的角度問題還需要改善，如果能做到像紅外燈這樣什么場(chǎng)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?cái)z像機(jī)的憑借自身的優(yōu)勢(shì)，相信不久的將來將會(huì)是一片繁榮的景象。