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红外线一体机技术

    随着监控技术在我们日常生活中的应用,摄像机技术的不断发展也就成为了监控行业发展的一个主要环节。广州奥奇曼科技有限公司,就是一家专业从事摄像机研发、生产的大行企业。根据整个行业的发展趋势,制造出适合各种环境安装、使用的摄像机是我们的主要宗旨。
     今天我通过这篇文章,结合我公司相关的技术、产品,向大家介绍下目前在整个监控行业中处于主导地位的摄像机——红外一体化摄像机,其形成的原因、分类及常见问题。
     红外一体机的形成及原理
    在大多数监控场合,24小时的实时监控成为了主要的监控手段。然而在夜间环境下,不可能每个地方都有充足的灯光来提供摄像机所需要的光源。如何在夜间看到物体?
     伴随这样一个急待解决的问题,监控行业里出现了两种不同的解决方式。
     第一种,SONY公司针对夜间监控这种需求,从摄像机的芯片入手,研发出超低照度DSP——SONY EXVIEW。这种芯片的问世后,在摄像机的产品线中,出现了所谓的“星光级”、“月光级”超低照度摄像机。但这种机器真的就能满足实际的需求吗?答案当然是否定的。在我们实际应用中,很多地方,尤其是野外,这种低照度摄像机并不能拍摄出清晰的图像。另外,EXVIEW芯片的摄像机在成本上也比其他摄像机要高很多,较高的价格也成了此类产品推广中的又一个瓶颈。
     第二种,在日常的监控中,我们会为了较好的取得夜间监控图像,往往在一些重要的场合,会在夜间开着灯,通过灯光来弥补夜间光线不足的问题。但这种方式,由于安装场合不同,夜间用电量的加大,往往只能在一些重要的位置使用。
     如何能够在日常各个监控场,都可以拍摄到清晰的画面?大家的解决办法不约而同的集中到了一个方向——加灯。可是我们日常用的灯都会存在几个问题,灯泡的使用寿命、照射的距离和耗电量大。
     于是,使用寿命长、照射距离远、耗电量大的红外灯,就成为了这种“红外一体化摄像机”的不二选择。为什么这样选,其实是和摄像机本身的特性有关的,首先我们了解以下几个问题:
     1、摄像机的CCD为什么能看到红外线?
    CCD本来就能看到红外线! 它本来就对红外光有感应。拿支黑白摄像机,关掉电灯,拿个红外灯一照,影像不就出来了!
     2、彩色CCD为什么看不到红外线?
    事实上,彩色CCD也看的到红外线, 就是因为它能感应到红外线,会干扰到D.S.P (影像处理主芯片)的运算,导致“偏色”。因此,得想个办法,让它不能接收红外线,方法就是:让CCD戴上“太阳眼镜”,只是人戴的太阳眼镜是隔离紫外线,而CCD戴的是隔离紫外线和红外线,这就是彩色CCD上头粘的那片滤光片。
     380nm-645nm,刚好就是可见光的范围(紫-靛-蓝-绿-黄-橙-红)。 600多nm是红色光,在它往右以“外”,就叫“红外线”,是“红色以外的光” 不是红色的光,因此眼睛已经看不到了;同样的道理,380nm左右我们眼睛看到的是紫色,在380nm往左以“外”,就叫“紫外线”,眼睛一样看不到。安装滤光片后,通过滤光片的光线已经把红外光和紫外光过滤掉了,只剩可见光进来。所以,彩色CCD就看不到红外线了。
     3、黑白CCD为什么不加滤光片,难到它不怕色干扰吗?
    黑白摄像机本来就没颜色,何来“色”干扰?所以在早期,红外线摄影机就是用黑白摄像机,加上红外投射灯就行了。后来彩色摄像机越来越普遍了,总不能白天用彩色摄像机,到了晚上再用黑白摄像机打红外灯吧,这就重复投资了。
     红外一体机的分类
     了解了上面的内容,大家应该都不难了解到,为什么摄像机会使用红外灯,作为夜间拍摄物体的主要发光源。但正如前面所说的,由于引入了红外光,红外摄像机在白天拍摄物体时,画面会出现偏色的现象。这一点也是红外摄像机最大的一个缺点。如何最大效率的解决这个问题?此时又有两种方式,我公司在产品上也涉及到了这两个方面。
     1、日夜型红外线彩色摄像机
     为了保证白天图像不受红外光的影响,晚上又能接收到红外光。最简单有效的办法,当有光线时用彩色摄像机,当没光线时,把CCD上头那片滤光片拿掉,再打上红外灯,“日夜型红外线彩色摄像机”就这样出来了。
     这很像读书时看到的老教授,他在看书时戴个老花眼镜,抬头看你时就把眼镜往头顶上一挪。所以,这种摄像机就是在CCD前装了个机械结构,用电磁阀把滤光片拉开或推回去,在作动时听的到“喀察”一声。这就是我们现在行业里所说的“双滤光片切换”。
     我公司所生产的夜间车牌红外摄像机,也是应用这种原理来制造的。DS-39WHR/6S这款强光抑制摄像机,也是由2个不同的滤光片进行切换来实现白天日常监视和夜间强光下拍摄车牌的作用。唯一不同的是,它夜间切换的滤光片透光范围更窄,只允许640nm以上的光进入,这样哪怕是再强的车头灯也没有半点影响了。
     2、彩色室内日夜型红外线摄像机
    因为上面提到的“双滤光片切换”,成本费用太高,一般只应用在一些特殊、高端的摄像机上。在最大限度考虑成本的条件下,办法依旧从滤光片下手,让850nm以内的那段红外光漏了进来。
     所以在晚上没灯光时,只要打上850nm的红外光,CCD就看的到了,这招真是既省钱又方便,换个滤光片就行了。但是因为850nm跟可见光波长很近, 850nm投射灯常会产生少量可见光成份,看到的是红色的,那就是“红曝”的来源。
     红外线夜视问题解决了,再来是白天的问题了,既然那滤光片会让850nm的红外线漏进来,就会产生色干扰,也就是“白天偏色”的由来,这只能用软件来调整DSP的程序,尽量减少色偏。但不可能做到没有丝毫的色偏。
     因为这种原因,所有每个生产厂家的产品,其产品的色彩都会有所不同。就像每个家中的电视一样,色彩调节也有所不同。我们公司生产的摄像机同样有自己的色彩标准,而这种标准的选择也是根据了摄像机的很多使用环境而定的。接入监视器、PC录像机、嵌入式录像机,根据3种接入形式的色彩综合调节,达
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