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视频系统的各种设备详细介绍
发布者:  阅读:20次  2020-5-23发布
  前端摄像机
      红外摄像机:人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列依次为红橙黄绿青蓝紫。比紫光波长更短的光叫紫外线比红光波长更长的光叫红外线,人的肉眼是看不到红外线的。因为数码摄像机用CCD感应所有光线这就造成所拍摄影像和我们肉眼只看到可见光所产生的影像很不同。为了解决这个问题,数码摄像机在镜头和CCD之间加装了一个红外滤光镜,其作用就是阻挡红外线进入CCD,让CCD只能感应到可见光,这样就使数码摄像机拍摄到的影像和我们肉眼看到的影像相一致了。目前大多数的红外摄像机都采用LED红外发光二级管作为红外摄像机的主要材料 。
      红外摄像机的原理:
      在电视监控系统工程中,过去很少应用红外灯,但由于现今社会犯罪比率不断增加,红外线在夜间监视所扮演的角色更加突出,不仅金库、油库、军械库、图书文献库、文物部门、监狱等重要部门采用,而且也在一般监控系统中都被采用。甚至居民小区电视监控工程也应用了红外线摄像机。这说明人们对电视监控系统工程的要求愈来愈规范、愈来愈高。对重要的场所越来越要求做到24小时连续监控。
 
50米红外摄像机
实现夜视的方法,可以采用常规的可见光照明,但此法不仅不能隐蔽,反而更加暴露监控目标。隐蔽的夜视监控,目前都是采用红外摄像技术。红外摄像技术分为被动红外摄像技术和主动红外摄像技术。被动红外摄像技术是利用任何物体在绝对零度(一273℃)以上都有红外光发射的原理。由于人的身体和发热物体发出的红外光较强,其它非发热物体发出的红光很微弱,因此,利用特殊的红外摄像机就可以实现夜间监控。被动红外摄像技术由于设备造价高且不能反映周围环境状况,因此在夜视系统中不被采用。主动红外摄像技术是利用特制的"红外灯"人为产生红外辐射,产生人眼看不见而普通摄像机能捕捉到的红外光,辐射"照明"景物和环境,利用普通低照度CCD黑白摄像机或使用"白天彩色夜间自动变黑白"的摄像机或"红外低照度彩色摄像机"去感受周围环境反射回来的红外光,从而实现夜视功能。
红外线摄像机的原理特性
  光是一种电磁波,它的波长区间从几个纳米(1nm=10-9m)到1毫米(mm)左右。人眼可见的只是其中一部分,我们称其为可见光,可见光的波长范围为380nm~780nm,可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光,波长比紫光短的称为紫外光,波长比红外光长的称为红外光。通常人们将红外光划分为近、中、远红外三部分。近红外指波长为0.75~3.0微米;中红外指波长为3.0~20微米;远红外则指波长为20~1000微米。
红外灯有不同的功率及715、830nM两种波长,波长的不同决定了红外灯照明距离和效果。什么是红暴呢?红暴是由于所发射的红外线中包含可见光的成分。
  红外灯按其红外光辐射机理分为半导体固体发光(红外发射二级管)红外灯和热辐射红外灯两种。一般市场上主要采用红外发射二极管的红外灯,其原理及特性我们介绍如下: 由红外发光二级管矩阵组成发光体。红外发射二级管由红外辐射效率高的材料(常用砷化镓GaAs)制成PN结,外加正向偏压向PN结注入电流激发红外光。光谱功率分布为中心波长830~950nm,半峰带宽约40nm左右,它是窄带分布,为普通CCD黑白摄像机可感受的范围。其最大的优点是可以完全无红暴,(采用940~950nm波长红外管)或仅有微弱红暴(红暴为有可见红光)和寿命长。红外发光二极管的发射功率用辐照度μW/m2表示。一般来说,其红外辐射功率与正向工作电流成正比,但在接近正向电流的最大额定值时,器件的温度因电流的热耗而上升,使光发射功率下降。红外二极管电流过小,将影响其辐射功率的发挥,但工作电流过大将影响其寿命,甚至使红外二极管烧毁。针对这一情况,富士康公司FI-930C和FI-970C在设计时充分考虑了这个问题,采用高效率发光二极管,在摄像机里面内置散热系统,使摄像机稳定工作时间达到25000小时!
1.3红外摄像机的演变:当彩色CCD芯片面世后,红外摄像机面临了又一次的问题。白天严重偏色!
  为了解决这一问题,便在CCD上应用起了滤光片,专业术语叫(ICF),它的作用主要是用来滤除红外线和修整光线,当时的滤光片只能让波长(380NM-780NM)的可见光进入,白天偏色的问题解决了,但晚上却无法接收到红外线,摄像机晚上就无法工作了了。
 
红外摄像机
于是有人开始在滤光片上做文章,让滤光片既能接收某一波长的红外线,又能滤除大部分红外线,这其实也是“关大门开小窗”的做法,有需求便会有市场,市面上出现了专让波长850NM~940NM红外线进入了滤光片,时称“双通滤光片”,双通滤光片往CCD上一粘,白天偏色不是很严重,晚上也能接收红外线,这种做法在“红界”广为流传,大家也将之称为“红外一体机”,目前市场上主要流通和应用的也是这种红外摄像机。
  “红外一体机”由于白天也能让波长850NM~940NM的红外线进入,而一旦有红外线进入时,就会引起DSP运算错误,这就决定了红外一体机一定会偏色,只是比之前较轻而已。当然,也有部分厂家具备调整芯片内部RGB色调的能力,以此来弥补DSP的运算错误。然而,冷暧色调也是“众目难调”,生产厂家只是将颜色处理得相对真实一点,事实上,“红外一体机”在偏色问题处理上,只是治标不治本。
  何使得摄像机白天不偏色,晚上又能清晰接收红外线呢?很多安防企业都在思考这个问题,于是彩色日夜两用型摄像机应运而生。这种摄像机多加了一个机械装置,白天加上滤光片,晚上将之移除,换上普通的玻璃片来修整光线,就像给CCD戴上了太阳眼镜,也极像一个戴着老花眼镜的先生,在阅文写字时,目光是经过眼镜的,但在看人时,却是从镜框的上方射出目光,这也是“IR CUT”红外摄像机的雏形。
  由于机械装置的耐磨性并不是很高,并且在傍晚时分,红外灯开启的临界状态时,人们总能从摄像机内部听出不断的“咔嚓咔嚓”声音,再好的原料也顶不住这样日夜的磨损,当很多摄像机镜片切换不了时,就又回到了白天严重偏色或是晚上不能看到图像的原始问题。后来的“IR CUT”摄像机经过电磁开关、继电器开关等的改良,但皆因其机械精密程度,甚至导致要改变掉滤光片的厚度,尽管在偏色问题上“IR CUT”摄像机作出过贡献,但其到目前还是无法占领市场。
  市场上出现了一种红外摄像机可以做到颜色逼真,用专业术语讲叫色彩还原度高,这就是“双CCD红外摄像机”。
  双CCD红外摄像机,顾名思义有两个CCD板,其实也便是两台摄像机组合在一个外壳内,并且有两个单独的摄像头,双CCD红外摄像机的原理其实很简单,只是两台摄像机拼合在同一个外壳内,利用一个光敏电阻进行切换,白天所用的一个CCD上粘有完全滤除红外线的滤光片,晚上开启的那台没有滤光片,只是普通玻璃片修整光线,它的原理等同于“IR CUT”,只是用光电转换代替了机械切换。同时,两台摄像机在一块轮流上岗,一个白班,一个晚班,能够延长摄像机的使用寿命。 
 
随着市场的推广,双CCD红外摄像机的问题也随之明显。首先,光线照度在光敏电阻设定的照度时,红外灯在临界点上会不停地开启和闪烁,而电流的切换和开启另一个CCD板成像还有几微秒的时间差,因此,在傍晚时分,光线照度处于临界点的几分钟内,这种摄像机会不停地听到电流“嘀嗒”切换声,严重时会引起没有画面。
针对这个问题,三辰科技在双CCD红外摄像机上加上一个延时电路,当接受到光线变化后,延时3秒钟再进行切换,可以消除这种现象,也从根本上解决了因光线变化不停切换的问题。热设计,因而能达到远距离夜视(最远可达220米)和红外灯寿命长的效果。
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