红外摄像机概述

    随着红外摄像机的大量普及，红外摄像机的发展趋势更加清晰，同时其产品所存在的弊病也越来越明显。作为从业14年的安防人，目睹了红外摄像机的兴起，也比较了解目前红外摄像机的问题，本文将着重分析红外摄像机的兴起、应用及问题。
起源
    最早的摄像机并不带红外灯，要想做到晚上监控，只能通过辅助光源。在当时也没有人想到用红外线来当辅助光源，用的都是发可见光的照明用光源，如白炽灯、囱素灯、白光LED等等。当用可见光源作为摄像机晚上工作的必备配件时，很少有人想到摄像机还能带上红外，即使有人在研究CMOS和CCD有光谱特性能接收红外线，也没有想到将之应用到摄像机领域。直至2001年全世界第一台红外摄像机诞生。
    关于红外摄像机的起源，还有一段小故事。话说十几年前，国内一位年轻人在帮人做安防工程，当天晚上他在测试摄像机效果，而主人家正在看电视，当用遥控器在选台时，整个监控画面顿时会清晰一闪。这个现象令年轻人好奇不已并就此问题不断钻研，他将电视遥控器上的红外发射管集中在一起通电测试，便出现了红外摄像机最初的雏形。再经过多番改进，最终诞生了第一台红外摄像机。
    其实，大多数的消费级数码相机都能够进行红外拍摄，但在通常情况下，数码相机对红外的感应会影响正常的彩色成像质量。因此，在每个数码相机前面均有一个可以遮挡红外线的滤镜，安防界将之称为滤光片，专业术语叫ICF。通过滤光片将红外线过滤掉，但是，大多数数码相机的红外滤镜都没有做到100%的过滤，因而可以说，每个人手中的数码相机都或多或少都具有接收红外线的能力，只是接收的幅度不同罢了。
原理
    红外线是一种光波，它的波长区间从几个纳米（nm）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，波长比红光长的称为红外光。红外光线的波长在780nm~1000μm之间，介于无线电波与可见光之间。
    红外摄像机其实就是将摄像机、防护罩、红外灯、供电散热单元等综合成一体的摄像设备。目前监控工程中最常用的红外摄像机是主动红外，由LED发出红外线，利用CCD或CMOS可以感受红外光的光谱特性（即可以感受可见光，也可以感受红外光），配合红外灯作为“照明源”来夜视成像。市场上以发射波长850nm和940nm的红外LED为主。早期的红外夜视系统不是用在民用的，主要应用于军事方面，但由于主动红外夜视系统发射红外线，易于被敌军发现，因而在军事上已基本被淘汰。军事领域主要用红外热成像仪（即被动红外摄像机），其摄像系统能感应绝对零度（-273℃）以上的物体发出的红外线辐射，物体的温度越高，辐射出的红外线越多并且容易成像。由于目标市场和制造成本问题，目前很少有生产民用摄像机的安防厂家生产被动红外摄像机。

光源
    红外灯是红外摄像机的核心部件，目前市场主要有两种类别，一种是传统型的圆珠LED灯，是比较传统和常用的一种红外光源，后来封装不同的“食人鱼”红外灯，也可将之划分为传统红外灯；另一种是两年前风靡一时的“阵列式”红外光源，其原理是将诸多发光芯片加以集成，光电转化效率比普通的要高，普通LED的光电转换率是10%，而“阵列式”红外摄像机的光电转换率可提升到25%以上，这也正是“阵列式”红外摄像机照使所有物体“太白”的原因。夜间，人脸和衣服在图像上很难区别开来。另外，其发热量无法像传统红外灯一样固定在摄像机的镜头周围，市场上所见到的“阵列式”红外摄像机，多为灯板与镜头分离，红外灯分别固定在上下或是左右两侧。
    红外光源关系到摄像机的寿命和距离，一般来说，红外灯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。因此要求工作电流准确、稳定，否则影响辐射功率的发挥及其可靠性。辐射功率随环境温度的升高(包括其本身的发热所产生的环境温度升高)会使其辐射功率下降。红外灯特别是远距离红外灯，热耗是设计和选择时应注意的问题。
红外摄像机的应用

    同是2003年，在国内并没有被人看好的红外摄像机，在国外迎来了第一个春天！红外摄像机以其独有的功能和价格优势受到了国外的欢迎，红外摄像机的外销订单不传地传来国内企业，很多企业至今为止外贸订单仍占公司半边天，同时国内也慢慢改变了对红外摄像机的看法。
    据2007年底在北京市场调查的真实数据，工程案例中红外摄像机的占有率已经超过58%，至2008年底，已达到63%，并且还有逐年上升的趋势。之前做一些政府的大型项目，对成本问题考虑不多，基本都是选择国外的枪机或一体机型。近年来由于政府的财政预算和竞争压力，对物美价廉的红外摄像机也日益亲睐。如厂房、出租屋、连锁店、旅馆、酒店、餐厅、网吧等娱乐场所的客户会主动要求用晚上能看到的红外摄像机，并且“平安城市”和“科技强警”项目也开始应用红外摄像机。另外，学校、银行、高速路口、边检站等重要设施对红外摄像机的应用也非常多。
距离和寿命受关注
    红外摄像机无论如何升级改版，始终无法逃脱使用寿命和红外距离两大困扰。

虽然目前红外摄像机的距离和使用寿命还不能用“成反比”来形容，但要红外线发射得远，就得采用大功率LED，而当功率过大，红外发热便会影响到LED的衰减，如果热量散发不出去，便会影响到摄像机CCD芯片的工作。LED本身封装可以耐受高低温，但CCD每种芯片的耐热温度不一样，所以很多生产红外摄像机的厂家在改进摄像机寿命时，都在围绕着两个问题转：如何让红外摄像机不发热？如何让红外摄像机的热散出去？
    他们也研究出了一些比较有效的方法， 如采用恒流源控制LED电流，或采用脉冲电路的方法。但这些都无法从根本上改变“有光就有热”这一原理，在机壳上留有通风孔，会影响到防水防尘，至于在机身上装散热片或是风扇做法，也只能说是治标不治本。即使是经过无数次升级改版的产品亦无法从根本上解决距离和寿命问题，红外摄像机也并没有真正摆脱距离和寿命的软肋。
    尽管国家在1990年曾颁布过一部名为GB12338-1990 《黑白通用型应用电视摄像机测量方法》，也能在GB/T 5465.2-1996《电气设备用图形符号》这部国标之中能找到电视摄像机的专用图形符号，但关于红外摄像机国家标准至今还未出台，以致各企业所制定的企业标准大有出入，也无所谓行业标准。
    “红外摄像机能照多远”本身就是个十分主观的问题，就算两个人视力相当，但取景关注点不一样，也会导致结果不一样。例如您是要看到墙上有没有贴一幅画？还是要看清画中树林下小屋门前坐着的那个人的眼晴？因此红外摄像机在距离参数的标识方面也是多样的。又如红外摄像机的红外距离标识为30米，到底是说能看清楚30米的大象还是小虫呢，没有人会给消费者更多的承诺，更有甚者，很多工程人员都无法看明白厂商所标注的红外摄像机的参数，或者厂商干脆来个“天下文章一大抄”，将别人的彩页拿过来，改个商标和联系方式直接面市。因此，在标准这方面，红外摄像机其实是“比较乱”的。
    而红外摄像机的寿命问题，更是不同厂家有不同承诺。你敢说保修一年，有人便敢说两年，有人敢说保五年，还有说终身保修者。其实，摄像机是否真能用上五年，或者这个企业五年后是否存在，这都有待考证。红外灯是有寿命的，经过长期的观测，目前市场上用上两年后晚上还能看得清的红外摄像机已经很不错了。
选购时正确看待产品参数
    红外摄像机最基本的选购标准是：白天不能偏色严重，晚上成像清晰。于是很多不正当的竞争手段都在围绕这一衡量标准展开，有些增加红外LED的电流，虽然晚上够清晰了，但寿命也因此大大衰减，所以红外摄像机并非晚上越清晰越好。还有许多企业在红外摄像机的红外距离上做文章，即便大家知道在不同环境中，其红外光线的反射是有强弱之分的，也还是要标榜自己的红外摄像机有多少米等。
    其实，选购红外摄像机应当根据具体安装环境而定，例如：室内可以选择功率较小的近距离红外摄像机，走道围墙应选择功率较大的红外摄像机。当然，摄像机镜头的选择和红外灯的发射角度也要按要求配置好才可以。如果是安装在室外，不单要考虑到环境是否会吸收红外线而影响红外光反射，如绿色植物、黑色物体或水面等，还要考虑到摄像机本身的防尘防水，特殊场合还得考虑防雷等级。
    在选购红外摄像机时，不要轻信业务人员的说辞或是产品的参数标识，测试样品很重要。另外，厂家的市场信誉应当排在首位，厂家的产品合格率再高，也会出现“次品”。因此选择信誉好的厂家，及时保修是非常重要的。