淺談激光夜視攝像機近十年發(fā)展與應(yīng)用

隨著人們對安全防范意識的增強，對監(jiān)控攝像機的要求越來越高，紅外監(jiān)控攝像頭已經(jīng)達不到人們的要求，需要研發(fā)一種新型的產(chǎn)品來實現(xiàn)超越，于是激光監(jiān)控攝像機應(yīng)運而生，北京和普威視光電技術(shù)有限公司的激光攝像機專為遠程晝夜監(jiān)控領(lǐng)域設(shè)計，采用主動紅外激光作照明源，使用高分辨率低照度長焦攝像機，可進行晝夜連續(xù)監(jiān)控。夜間最遠可發(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)控攝像機看得清、看得遠，并提高產(chǎn)品的可靠性才是技術(shù)發(fā)展的重難點。針對這些難點本文將深度解讀激光攝像機的應(yīng)用與選購技巧，希望能給廣大用戶和工程商提供一些參考。

激光攝像機(激光夜視儀)與其他產(chǎn)品的對比

夜視監(jiān)控技術(shù)從技術(shù)類別上來分，可分為主動紅外監(jiān)控技術(shù)和被動紅外監(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：主動夜視監(jiān)控產(chǎn)品和被動夜視監(jiān)控產(chǎn)品。主動夜視監(jiān)控產(chǎn)品，常見的主要有普通紅外攝像機和激光攝像機;被動夜視監(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，普通紅外攝像機適用于監(jiān)控100米以內(nèi)的范圍，激光攝像機通常能看到3000米以內(nèi)甚至更遠的范圍，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)劣勢十分明顯

普通紅外攝像機，價格便宜，市場普及程度高，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)控的場所。同時也由于產(chǎn)品進入的門檻較低，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，圖象效果好，清晰可見?？稍?公里內(nèi)識別人，3公里內(nèi)發(fā)現(xiàn)人，真實還原現(xiàn)場情況。監(jiān)視距離遠，通用性強，適應(yīng)環(huán)境性強，使用壽命長，風(fēng)險低。(同時還需注意：激光攝像機的主動發(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的時候，人眼是不可以特近距離的對視于激光光源)。在透霧能力上，比起紅外攝像機有著絕對的優(yōu)勢，與紅外熱像儀相比，仍有一定差距。但就性價比來說，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)品價格也要昂貴很多。微光夜視儀對環(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距離可達40公里，常用于軍事領(lǐng)域。并且對使用環(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激光光源是人眼不可見光，有著一定隱蔽性優(yōu)勢及夜視監(jiān)控距離技術(shù)優(yōu)勢，近年來也逐步的被公、檢、法的技、刑偵領(lǐng)域錄像調(diào)查取證和電視臺新聞記者特殊錄像報道、軍事領(lǐng)域廣范采用。

由此可見，在安防夜視監(jiān)控領(lǐng)域，激光攝像機的應(yīng)用優(yōu)勢十分明顯，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、機場港口、油田油庫、長輸管線、大型廠礦區(qū)、邊海防線、海事漁政、生態(tài)保護、軍事基地等方面。

激光攝像機的應(yīng)用優(yōu)勢

激光攝像機是在監(jiān)控攝像機上配上激光燈源，激光燈采用光斑均勻強化技術(shù)、光斑自動聚焦技術(shù)，具有光度強，畫面更加均勻，照射：耗電少，使用壽命更長等優(yōu)點。

激光夜視技術(shù)是實現(xiàn)遠距離的夜視監(jiān)控的途徑之一，因為激光具有亮度高、相干性好、單色性好、方向性好、壽命長和CCD對其波長的感應(yīng)程度大于LED的特性決定了激光可以照射更遠的距離，而且光強度也比常規(guī)光源要強得多。

與普通紅外攝像機相比，激光攝像機的特點與優(yōu)勢主要體現(xiàn)在幾個方面：

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

第二是可自動調(diào)節(jié)鏡頭焦距，清晰度大大提高。紅外攝像機雖然在夜間會看到圖像，但是往往看不清人臉，另外，普通紅外的監(jiān)控距離有限，這在一些要求嚴格的安防監(jiān)控場所是非常遺憾的。激光攝像機則可以無視光線的強弱，通過激光紅外部件以及超低照度光元件，該攝像機可在完全黑暗的環(huán)境下實現(xiàn)近近距離都能高清夜視，同時保證成像清晰。不少激光攝像機具有一定的智能功能，它可以根據(jù)物體的遠近和移動速度自動調(diào)節(jié)鏡頭的長短，以便提供清晰的圖像質(zhì)量。

第三是壽命較長，激光監(jiān)控攝像機是普通紅外攝像機壽命的3倍。這一點在需要24小時監(jiān)控的環(huán)境下，更加具有突出的優(yōu)勢。

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

激光攝像機的技術(shù)特點與選購應(yīng)用

激光夜視技術(shù)在中國出現(xiàn)已有將近十年的時間，它屬于主動紅外夜視技術(shù)的一種，其原理是將激光點光源通過光學(xué)擴散，達到夜間照明的目的，其波長多在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攝像機采集圖像并輸出。照明系統(tǒng)、成像鏡頭、攝像機三者作為系統(tǒng)的核心部件，互相配合，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)瓶頸都會導(dǎo)致整套系統(tǒng)達不到理想的效果。

目前市場中常見的激光夜視一體化攝像機和激光夜視分體式攝像機，都是采用光機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)活動情況，晝視可達3000米以上。

激光攝像機的大功率半導(dǎo)體激光器應(yīng)用設(shè)計技術(shù)，在同等安裝體積下，激光凈輸出功率大，才能真正達到標(biāo)稱的監(jiān)視距離。攝像機模組二次開發(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，能解決夜間或者光線不足的情況下圖像自動聚焦速度慢或者反復(fù)聚焦的問題。在攝像機變焦過程中，激光照明區(qū)域可以智能自動充滿屏幕，無需人工干預(yù)，也可以手動遠程調(diào)節(jié)激光的照射強度和角度。

好的激光攝像機產(chǎn)品在激光安全性方面需充分考慮到，上電自檢時激光保持關(guān)閉，激光啟動時自動到最大分散角度。激光的功率密度可以自動控制，在確保滿足照明的前提下，對過高的功率密度進行了嚴格限制設(shè)計，符合國家安全激光功率密度標(biāo)準(zhǔn)。另外，可根據(jù)用戶定制，增加自動關(guān)閉功能，在維護檢測時，可自動探測到近距離的人和物體，并立即關(guān)閉激光，進一步確保了維護人員的安全。

對于這點，筆者請教了國內(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)驗和持有多項核心技術(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，一款真正的實用的激光夜視產(chǎn)品，必須連同云臺解碼器，護罩等一共五個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，也真正考驗了一個激光夜視生產(chǎn)型企業(yè)的技術(shù)實力。

翟經(jīng)理還做出了總結(jié)，目前相關(guān)技術(shù)人員意識到在夜視監(jiān)控系統(tǒng)搭配過程中，需要做到的有如下技術(shù)點：

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

2、根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，可考慮設(shè)置激光的手動開關(guān)，例如在廣場，燈開時，可以考慮關(guān)閉激光，效果會更好，路燈關(guān)閉后，打開激光，一樣保持好的效果，遠程后臺可控。

3、激光與鏡頭同步聯(lián)動，用戶只需控制鏡頭變焦，激光自動跟隨到合適的位置，避免變焦完后，又手動調(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，但一擴大效果立刻就很差。

4、護罩設(shè)計要充分考慮激光的散熱，激光的發(fā)熱是很大的，即便說真空充氮氣保護，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)，這個需求在聯(lián)動報警調(diào)用預(yù)置位的場合尤其重要。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，會給操作帶來極大的不便，但遺憾的是，目前在遠距離鏡頭上，具備紅外不偏焦功能的還很少，產(chǎn)品線嚴重不全，為此，只能開發(fā)大鏡頭的自動聚焦、機械調(diào)整或鍍膜調(diào)整等技術(shù)實現(xiàn)。

7、為保證激光的使用效率，鏡頭及護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、防強光等高級功能，盡可能的讓設(shè)備適用于任何環(huán)境。

激光攝像機的角度問題還需要改善，如果能做到像紅外燈這樣什么場所都可以使用的話，相信淘汰紅外燈指日可待了。激光監(jiān)控攝像機的憑借自身的優(yōu)勢，相信不久的將來將會是一片繁榮的景象。