自然界幾乎所有的物體都會發(fā)出紅外線，紅外線是自然界中存在最為廣泛的輻射。大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線，但是卻無法吸收3-5微米和8-14微米的紅外線光，紅外熱成像技術(shù)正是利用這一原理，我們利用紅外線的這兩個無法吸收的窗口，就可以再完全無光的夜晚或者煙云密布的不可見的環(huán)境下，仍然能夠清晰的觀察到前方的情況。隨著市場需求的發(fā)展及需求，現(xiàn)代高新技術(shù)幾乎在安防監(jiān)控領(lǐng)域中都有應(yīng)用或者即將應(yīng)用，現(xiàn)代傳感技術(shù)中發(fā)展迅速的紅外熱成像技術(shù)在安防監(jiān)控系統(tǒng)中也開始得到了應(yīng)用。

 熱成像：一種被動的紅外夜視技術(shù)

       熱成像技術(shù)是一種被動紅外夜視技術(shù)，普通的紅外監(jiān)控技術(shù)是主動紅外夜視技術(shù)，熱成像技術(shù)是利用自然界物體不同部位紅外熱輻射強度的不同來形成圖像，它根據(jù)目標與背景或目標各部分之間的溫差或熱輻射差來發(fā)現(xiàn)目標。由于該技術(shù)不隨周圍光照條件的變化而變化，所以可以在白天黑夜，甚至大霧，下雨等惡劣環(huán)境下提供視頻圖像。但是它無法實現(xiàn)較遠距離的監(jiān)控，且監(jiān)控畫面只能判別是否有可疑人員進入，而無法看清楚人臉及外貌特征。

       普通紅外攝像機是一種主動紅外技術(shù)，是通過主動發(fā)射紅外光，利用目標反射紅外光來實現(xiàn)攝像監(jiān)視的一種夜視技術(shù)，隨著第三代紅外陣列技術(shù)的應(yīng)用，主動紅外監(jiān)控的效果已得到了很好的提升，產(chǎn)品的品質(zhì)、壽命也更好，且制造工藝要求不高，成本低廉，其具有較廣闊的應(yīng)用前景。

紅外熱成像：完成普通監(jiān)控達不到的效果

        監(jiān)控場景不可能做到全天候有可見光，所以普通非紅外攝像機很難做到全天候監(jiān)控，而紅外熱成像攝像機是被動接受監(jiān)控目標自身的紅外熱輻射，其可配合可見光攝像機使用，無論白天黑夜24小時均可以處于運行狀態(tài)而正常工作;在雨、霧等惡劣的氣候條件下，由于可見光的波長短，克服障礙的能力差，因而觀測效果受損。而工作在8～14μm波長的長波紅外熱成像攝像機，其穿透雨、霧的能力較強，從而仍可以正常地觀測目標普通監(jiān)視攝像頭是無法看到被掩蓋下所隱藏的物體，如被埋藏的盜竊物品、尸體等。而紅外熱成像攝像機則可以檢測識別出來，因為當某處的表面被弄亂時，該表面的熱輪廓也會被破壞，如翻過的土壤熱輻射和壓實的土壤熱輻射是不同的; 由于紅外熱成像攝像機是反映物體表面溫度而成像的設(shè)備，因此除了夜間可以作為現(xiàn)場監(jiān)控使用外，還可以作為有效的防火報警設(shè)備;我國邊境線甚長，海洋也遼闊，由于野外環(huán)境的惡劣，特別在下雨、下雪、大霧、大風的日子，許多系統(tǒng)都不可能很好地擔當起防范作用，更不用說通過智能分析報警了。而采用人員巡邏，利用望遠鏡進行觀察，往往由于可見光波長短，使觀察效果不理想。利用紅外熱成像攝像機，可以探測到不同物體的紅外熱輻射，因而可以遠距離地進行觀察，尤其適用于風雨天氣; 對于被遺棄的行李包裹等遺留物體，普通監(jiān)控攝像頭只能看到行李包裹的外部特征，很難觀察到行李包裹內(nèi)所裝的物品，因而無法對其進行分析。而通過智能分析行李包裹的紅外熱圖像的特征，即可推斷出其內(nèi)部物品的特征，從而就可對其進行適當?shù)靥幹?。如可檢測分析識別出可燃物與爆炸物等。 熱成像攝像機和可見光攝像機不一樣，不能長時間開機，最好白天不開機晚上開機，且白天開機的話注意避免正對著太陽或很高溫度的物體，以免灼傷探測器。目前大部分廠家的做法是將熱成像攝像機和可見光攝像機搭配使用，白天采用可見光采集圖像，夜間采用被動紅外熱成像。

紅外熱成像儀：監(jiān)控應(yīng)用涉及面廣泛

       采用紅外熱成像技術(shù)，探測目標物體的紅外輻射，并通過光電轉(zhuǎn)換、信號處理等手段，將目標物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像的設(shè)備，我們稱為紅外熱成像儀。紅外熱成像儀可分為致冷型和非致冷型兩大類。致冷型的熱靈敏度高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,一般用于軍事用途,而非致冷型靈敏度雖低于致冷型，但其性能已可以滿足多數(shù)軍事用途和幾乎所有的民用領(lǐng)域。由于不需要配備制冷裝置，因此非制冷紅外熱成像儀可靠性及性價比較致冷型的高。

       1、夜間及惡劣氣候條件下目標的監(jiān)控

       夜晚，由于眾所周知的原因，可見光器材已經(jīng)不能正常工作，如果采用人工照明的手段，則容易暴露目標。若采用微光夜視設(shè)備，它同樣也工作在可見光波段，依然需要外界光照明。而紅外熱成像儀是被動接受目標自身的紅外熱輻射，無論白天黑夜均可以正常工作，并且也不會暴露自己。同樣在雨、霧等惡劣的氣候條件下，由于可見光的波長短，克服障礙的能力差，因而觀測效果差，但紅外線的波長較長，特別是工作在8～14um的熱成像儀，穿透雨、霧的能力較高，因此仍可以正常觀測目標。因此在夜間以及惡劣氣候條件，采用紅外熱成像監(jiān)控設(shè)備可以對各種目標，如人員、車輛等進行監(jiān)控。

       2、防火監(jiān)控

       由于紅外熱成像儀是反映物體表面溫度而成像的設(shè)備，因此除了夜間可以作為現(xiàn)場監(jiān)控使用外，還可以作為有效防火報警設(shè)備，在大面積的森林中，火災(zāi)往往是由不明顯的隱火引發(fā)的。這是毀滅性火災(zāi)的根源，用現(xiàn)有的普通方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭。而應(yīng)用紅外熱成像儀可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，并且可以準確判定火災(zāi)的地點和范圍，透過煙霧發(fā)現(xiàn)著火點，做到早知道早預(yù)防，早撲滅。

       3、偽裝及隱蔽目標的識別

      普通的偽裝是以防可見光觀測為主。一般犯罪分子作案通常隱蔽在草叢及樹林中，由于野外環(huán)境的惡劣及人的視覺錯覺，容易產(chǎn)生錯誤判斷。紅外熱成像裝置是被動接受目標自身的熱輻射，人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都遠大于草木的溫度及紅外輻射，因此不易偽裝，也不容易產(chǎn)生錯誤判斷。

        4、智能交通

        紅外熱成像監(jiān)控攝像機廣泛應(yīng)用于智能交通領(lǐng)域，隨著前端設(shè)備市場的快速成熟，推動了智能交通應(yīng)用的發(fā)展。熱成像監(jiān)控攝像機不受低照度、太陽強光的干擾，能夠自動排除陰影和惡劣氣候帶來的影響，這是傳統(tǒng)監(jiān)控攝像機無法比擬的優(yōu)勢。無論白天還是夜晚，熱成像提供了清晰的視頻圖像，它不受陽光影響，幾乎不受外界環(huán)境控制。因此，熱成像檢測車輛和行人在路口的通行情況十分準確，滿足了7*24小時實時監(jiān)控需求

     監(jiān)控工程中的鏡頭選用及安裝要點

       鏡頭(Lens)是攝像機的眼睛，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到攝像機成像畫面是否清晰。因而若要實現(xiàn)攝像機的效能最大化，除了攝像機自身攝像組件與電路設(shè)計優(yōu)良外，還需為其選配一款適當?shù)溺R頭。鏡頭是由一組或多組光學玻璃鏡片所組成，其透過機械的結(jié)構(gòu)以光學原理形成物像。不同的鏡片組合，成像距離也各有長短。為滿足用戶對不同視覺距離與角度范圍的需求，廠商相應(yīng)產(chǎn)出不同類型的監(jiān)控攝像機鏡頭。然而由于鏡頭應(yīng)用環(huán)境各異及對其認知的缺失，部分工程商不僅在鏡頭選擇上費盡周折，在其安裝施工過程中也遭遇不少棘手的難題。本文即以筆者經(jīng)驗，就鏡頭在監(jiān)控系統(tǒng)工程上的應(yīng)用心得與業(yè)界同仁探討與分享。

監(jiān)控攝像機鏡頭應(yīng)用類型

       因鏡頭的重要性，在進行監(jiān)控工程設(shè)計規(guī)劃前，只有先摸清鏡頭的類型及其應(yīng)用方式，并了解其搭配應(yīng)用的特性，才能發(fā)揮鏡頭最佳成像。以目前國內(nèi)分類方式來說，鏡頭大致可以分為如下十種類型。

· 固定光圈鏡頭：定焦且固定光圈，主要用于環(huán)境光線固定的場所;

· 手動光圈鏡頭：定焦但光圈可調(diào)，主要用于環(huán)境光線固定但明暗不定的場所;

· 自動光圈鏡頭(DC-drive)：固定焦距，使用DC電壓驅(qū)動用于環(huán)境光線變化性的固定范圍場所;

· 自動光圈鏡頭(Video-drive)：固定焦距，使用視頻信號驅(qū)動用于環(huán)境光線變化性的固定范圍場所;

· 手動光圈變焦鏡頭：主要用于室內(nèi)環(huán)境光線程度不定且范圍大小不一的場所;

· 自動光圈變焦鏡頭：主要用于室外環(huán)境光線程度不定且范圍大小不一的場所;

· 板機鏡頭(on-Board)：以搭配紅外線攝像機為主，室內(nèi)外均適用;

· 魚眼全景鏡頭：主要用于室內(nèi)環(huán)境光線程度不定且范圍大小特定的場所;

· 電動變焦鏡頭：可遙控焦距景深及光圈，主要用于室內(nèi)外環(huán)境光線程度不定而且景深范圍大小可依要求調(diào)整的場所;

· 針孔鏡頭(Pin-Hole): 主要用于隱匿監(jiān)控及環(huán)境光線不定且范圍特定的場所。

       由以上鏡頭分類可看出，各類鏡頭的區(qū)別主要在其用途及應(yīng)用環(huán)境需求上。因此在實際應(yīng)用上，如何完美地搭配鏡頭，對工程商來說也是一大考驗。

鏡頭的目標攝像推算方式

       鏡頭取像成像的公式及推算方式很多，下面介紹說明其中一種相對簡易的方式。當然方式公式都不盡相同，以下僅供參考。

焦距的計算

1. 公式計算法：視界大小和焦距的計算。視界大小是指被攝像物體的大小，視界的大小則是以鏡頭至被攝像物體距離，鏡頭焦距及所要看到的成像大小確定的。

2. 鏡頭的焦距視界大小及鏡頭到被攝像物體的距離的計算如下。

基本公式：f=wL/W 另一反推`f=hL/H;

其中f：鏡頭焦距(mm);

小寫w：影像的寬度(被攝像體在攝像機CCD上成像的寬度mm);

大寫W：被攝像體的實體寬度;

L：被攝像體到攝像機鏡頭的距離;

小寫h：影像高度(被攝像體在攝像機CCD上成像高度);

視界高度(可看到的攝取場景);

H：被攝物體的高度;

CCD規(guī)格尺寸：單位mm 規(guī)格

 一體化攝像機如何長遠立足于安防行業(yè)

        嚴格來說，快速球型攝像機、半球型攝像機與一般的一體機不是一個概念，但所用攝像機技術(shù)是一樣的，因而一般也會將其歸為一體化范疇。現(xiàn)在通常所說的一體化攝像機應(yīng)專指鏡頭內(nèi)建、可自動聚焦的一體化攝像機。本文重點介紹一體化攝像機高清化發(fā)展趨勢及其市場現(xiàn)狀。

一體化監(jiān)控迎來高清時代

         在安防市場迅猛發(fā)展的今天，一體化攝像機以其獨特的優(yōu)勢向前穩(wěn)步發(fā)展。相對于普通攝像機，一體化攝像機體積精巧，設(shè)計簡潔美觀，適合于高檔次的應(yīng)用場合，可與精美的裝潢相得益彰。而其內(nèi)在性能更具明顯特點，首先是自動聚焦功能，使得圖像非常清晰，實現(xiàn)快速準確的實時監(jiān)控。尤其在高速公路監(jiān)控中，由于車輛速度較快，容易出現(xiàn)監(jiān)控圖像模糊、拖尾等現(xiàn)象，高品質(zhì)的一體化攝像機可對車輛圖像進行自動聚焦，并能達到很好的定焦效果，為道路監(jiān)控和交通管理提供理想的監(jiān)控圖像。

       除此之外，一體化攝像機監(jiān)控范圍更廣，特別適用于各類大范圍監(jiān)控場所。對于高溫、雨雪等惡劣的室外環(huán)境，通過良好的防爆、防水等功能的配置，能夠解決用戶室外監(jiān)控的后顧之憂。另外，對于特殊環(huán)境的需求，一體化攝像機同樣有著出色表現(xiàn)，有專門用于生化環(huán)境的防腐蝕一體化攝像機、有可用于海底的防水一體化攝像機，還有為應(yīng)對室外高溫天氣而研制的，具有散熱功能的一體化攝像機等?？梢詷酚^地預(yù)計，隨著一體化攝像機功能優(yōu)勢的全面發(fā)揮，將會給各類安防應(yīng)用帶來更積極的監(jiān)控體驗。

       面對視頻監(jiān)控高清化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的發(fā)展趨勢，一體化攝像機同樣需要在這條道路上長遠發(fā)展。在高清被廣泛談及的安防領(lǐng)域，一體化攝像機的高清時代也已來臨，只有積極迎合這種趨勢，不斷滿足行業(yè)用戶的高清監(jiān)控需求，才能在安防這條道路上越走越寬，開辟出屬于自己的一片天地。IP攝像機在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用，為一體化攝像機的IP化道路指明了方向，無人實時監(jiān)控的模式會全面涉及各個行業(yè)，屆時IP一體化攝像機的獨特優(yōu)勢將會發(fā)揮得淋漓盡致。不僅如此，如隱私區(qū)域遮蔽、圖像翻滾、移動偵測等智能功能的嵌入，使其實用性更強，應(yīng)用領(lǐng)域更廣。

       高清時代，諸如智能交通、數(shù)字城市、平安校園等領(lǐng)域?qū)σ曨l監(jiān)控攝像機高清晰圖像質(zhì)量的要求越來越嚴格。以智能交通為例，部署于重要道路、十字路口、出入口等地的視頻監(jiān)控攝像機需要清晰記錄下車輛的信息，在一定的車速下，快門時間過長，會造成圖像模糊不清，難以有效識別車牌信息，快門時間過短，則會造成曝光不足，圖像亮度不夠，同樣缺少有用的車牌信息，給實時交通監(jiān)控帶來了很大困擾。而高清一體化攝像機則可通過光學變焦，使圖像更清晰。光學變焦是依靠光學鏡頭結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)變焦，光學變焦倍數(shù)越大，能拍攝的景物就越遠。一體化攝像機變焦倍數(shù)已有從22倍、26倍、27倍到30倍、36倍，甚至更高，這對于在大范圍內(nèi)捕捉高清晰度圖像有著重要意義。

       談到高清，就不得不提到分辨率，一體化攝像機的分辨率由上面談到的核心技術(shù)CCD的像素數(shù)量決定，在目前的行業(yè)應(yīng)用中，多以480線和520線為主，有些一體化攝像機的分辨率達到了540線或者更高，足見一體化攝像機向著高清晰度發(fā)展的強勁態(tài)勢。面對高清浪潮，安防廠商不僅要在高清晰度方面有所作為，還要考慮到低照度，提高CCD的靈敏度，實現(xiàn)夜間監(jiān)控的高清化。

       在IP化方面，與常規(guī)型攝像機一樣，一體化攝像機也逐漸涉及IP功能。通過嵌入一體化攝像機內(nèi)部的IP模塊，來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接和圖像上傳，以實現(xiàn)遠程監(jiān)控。另一方面，隨著民用安防市場的興起，用戶越來越看中一體化攝像機的實用性，促使安防廠商不斷研發(fā)具有更多智能功能的一體化攝像機。如通過對智能分析模塊的特定設(shè)置，可對飛機場、火車站等人群密集地的可疑人員、遺棄物進行自動偵別、鎖定、跟蹤及報警。

一體化攝像機如何在業(yè)內(nèi)長遠立足

       在高清一體化攝像機逐漸步入市場的同時，一體化攝像機只有積極迎合這種發(fā)展趨勢，不斷滿足行業(yè)用戶的高清監(jiān)控需求，才能在安防這條道路上立足長遠。

       攝像機在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用，為一體化攝像機的發(fā)展道路指明了方向，無人實時監(jiān)控的模式會全面涉及各個行業(yè)，屆時一體化攝像機的獨特優(yōu)勢將會發(fā)揮得淋漓盡致。不僅如此，如隱私區(qū)域遮蔽、圖像翻滾、移動偵測等智能功能的嵌入，使其實用性更強，應(yīng)用領(lǐng)域更廣。

       除此之外，一體化攝像機監(jiān)控范圍更廣，特別適用于各類大范圍監(jiān)控場所。對于高溫、雨雪等惡劣的室外環(huán)境，通過良好的防爆、防水等功能的配置，能夠解決用戶室外監(jiān)控的后顧之憂。另外，對于特殊環(huán)境的需求，一體化攝像機同樣有著出色表現(xiàn)，有專門用于生化環(huán)境的防腐蝕一體化攝像機、有可用于海底的防水一體化攝像機，還有為應(yīng)對室外高溫天氣而研制的，具有散熱功能的一體化攝像機等。可以樂觀地預(yù)計，隨著一體化攝像機功能優(yōu)勢的全面發(fā)揮，將會給各類安防應(yīng)用帶來更積極的監(jiān)控體驗。

       在安防市場迅猛發(fā)展的今天，一體化攝像機以其獨特的優(yōu)勢向前穩(wěn)步發(fā)展。相對于普通攝像機，一體化攝像機體積精巧，設(shè)計簡潔美觀，適合于高檔次的應(yīng)用場合，可與精美的裝潢相得益彰。而其內(nèi)在性能更具明顯特點，首先是自動聚焦功能，使得圖像非常清晰，實現(xiàn)快速準確的實時監(jiān)控。尤其在高速公路監(jiān)控中，由于車輛速度較快，容易出現(xiàn)監(jiān)控圖像模糊、拖尾等現(xiàn)象，高品質(zhì)的一體化攝像機可對車輛圖像進行自動聚焦，并能達到很好的定焦效果，為道路監(jiān)控和交通管理提供理想的監(jiān)控圖像。

紅外監(jiān)控與紅外熱成像之差別
 

       由于視頻監(jiān)控領(lǐng)域產(chǎn)品線劃分復(fù)雜，且根據(jù)不同產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域、特性等又進行了細致歸類，導致很多出初學者十分困擾。盡管對于大多數(shù)人對監(jiān)控還十分陌生，隨著人們自我保護意識增強，"證據(jù)"的作用也體現(xiàn)得淋漓盡致，因此監(jiān)控自然而然的就被大家所接受。
在監(jiān)控應(yīng)用中，存在一種容易混淆的概念：夜視監(jiān)控中紅外成像與熱成像，下面將講述兩者的不同。
　　尋找"熱"源-熱成像與紅外監(jiān)控區(qū)別
　　不喜歡用過于咬文嚼字的方式介紹紅外監(jiān)控與紅外熱成像之間的概念。簡單地說，紅外熱成像技術(shù)可以生成圖像，必須要尋找熱源，在沒有任何溫度差的情況下，熱成像與紅外成像效果幾乎相同。
　　熱紅外依靠檢測物體熱輻射的紅外線特定波段信號，特別適用于目標偵測，在幾乎零光線的環(huán)境下，熱成像能夠探測出百米甚至千米以外的移動物體，相比較紅外夜視，其探測距離更遠、定位更準確。

　　紅外熱成像捕捉的圖像

　　紅外監(jiān)控受距離影響
　　相比較紅外熱成像，紅外夜視監(jiān)控受距離限制。當然，不排除熱紅外受大霧和雨天天氣影響。首先在相同環(huán)境下，前者探測距離不過百米，但若要抓拍清楚，恐怕還需要更近的距離。不同夜視監(jiān)控攝像機采用了不同的捕捉圖像的技術(shù)，紅外LED燈、ICR自動切換，若紅外燈數(shù)量過多，攝像機內(nèi)部工作溫度過高，圖像質(zhì)量大打折扣。
夜視監(jiān)控成像效果區(qū)別大
　　兩款不同的監(jiān)控攝像機，在成像效果上有很大的區(qū)別。不同的技術(shù)所詮釋圖像的意義也不同。紅外夜視監(jiān)控圖像以黑白為主，雖然無法辨別衣帽顏色，但部分細節(jié)仍可以通過高分辨率圖形看清楚，熱成像則只有人體輪廓，根據(jù)溫度不同，呈現(xiàn)的顏色不同，溫度越高則為紅色，溫度越低，則偏向藍色。

　　紅外溫度感應(yīng)追蹤：只需余溫即可判斷是否有人經(jīng)過

　　主動與被動紅外對號入座
　　從使用方面角度出發(fā)，熱成像屬于被動紅外夜視技術(shù)，依靠目標物體發(fā)出的信號進行判斷。普通的紅外監(jiān)控攝像機則依靠主動紅外技術(shù)，主動發(fā)射紅外光，利用目標反射紅外光來實現(xiàn)攝像監(jiān)視的一種夜視技術(shù)。
　　夜視紅外監(jiān)控捕捉效果
　　由于二者所應(yīng)用的技術(shù)有本質(zhì)區(qū)別，加之熱成像對溫度較為敏感，因此在森林防火、地質(zhì)探測，以及行李違禁物品檢測時，都善于使用熱成像監(jiān)控。由于熱成像攝像機比較脆弱，因此避免白天使用及高溫灼熱發(fā)生。主動與被動紅外技術(shù)的結(jié)合，成為未來監(jiān)控的主要趨勢。
　　熱成像技術(shù)可以彌補紅外監(jiān)控無法完成的工作，完成普通監(jiān)控攝像機達不到的效果。即便兩者都屬于紅外監(jiān)控范疇，其本質(zhì)技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域及成像效果也有很大的區(qū)別。