在低照度的環(huán)境監(jiān)控中,紅外熱成像不失為一種有效的監(jiān)控手段,本文就以紅外熱成像技術(shù)、紅外熱成像與其它低照度環(huán)境監(jiān)控技術(shù)比對試做分析
低照度環(huán)境產(chǎn)品優(yōu)劣概述
中國安防視頻行業(yè)的發(fā)展由最初的可見光低像素逐步發(fā)展到現(xiàn)在的高清和網(wǎng)絡(luò),而現(xiàn)今,夜視的需求也越來越大,特別在重要的一些場合,比如軍事、邊海防、重點(diǎn)庫房、監(jiān)獄等領(lǐng)域,普通的可見光監(jiān)控已經(jīng)無法滿足夜間的低照度監(jiān)控。于是就出現(xiàn)了紅外攝像機(jī)、激光攝像機(jī),以及
紅外熱成像儀等夜間的監(jiān)控產(chǎn)品。
目前國內(nèi)占有率最高的還是LED紅外攝像機(jī),也就是主動式紅外攝像機(jī)。它通過LED發(fā)出輔助光線,對目標(biāo)物體進(jìn)行照射,通過反射的紅外光成像。這類產(chǎn)品的優(yōu)勢就是價格便宜,但缺點(diǎn)也明顯,夜間觀察距離太短。性能好點(diǎn)的,也只能觀察到100米以內(nèi),而距離稍微遠(yuǎn)點(diǎn)的目標(biāo),就無能為力了。這類產(chǎn)品另一缺點(diǎn)就是不隱蔽,容易在發(fā)光的時候暴露自己。并且,它在夜間只能成黑白圖像。
而市場上已有的微光夜視技術(shù)需要一定的月光、星光和環(huán)境光才能看到物體,如果沒有光就什么也看不到。利用紅外燈輔助照明雖然也能看到目標(biāo),但都不能克服紅外光暴,不能隱蔽觀察,容易自我暴露目標(biāo),圖像受光波干擾,達(dá)不到預(yù)期的可視效果和清晰度。
市場上白光燈夜視攝像機(jī),是與紅外攝像機(jī)相對應(yīng)的產(chǎn)品。白光燈攝像機(jī)在晚上也能呈現(xiàn)出彩色圖像,不同于紅外攝像機(jī)只能拍出黑白圖像。白光燈夜視攝像機(jī)有調(diào)光技術(shù),燈光的強(qiáng)弱是由周界環(huán)境來決定,周界環(huán)境越暗,燈光越強(qiáng)。這種白光燈攝像機(jī)比較適合于人跡較少的偏遠(yuǎn)工廠,需要非常強(qiáng)的燈光作為輔助,所以實用性不強(qiáng)。
激光攝像機(jī)是在模擬攝像機(jī)上配上激光燈源,激光燈采用光斑均勻強(qiáng)化技術(shù)、光斑自動聚焦技術(shù),具有光度強(qiáng),畫面均勻照射、耗電少、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。而它的缺點(diǎn)也比較明顯。由于采用激光光源和可變焦鏡頭,激光監(jiān)控攝像機(jī)昂貴的價格是阻礙其普及的一個最重要的因素。其次,由于激光攝像機(jī)監(jiān)控距離大,因此視角比較小,大范圍監(jiān)控有時無法找到要觀察的目標(biāo)。第三點(diǎn)由于激光燈本身亮度太強(qiáng),所以近距離照射時效果會比較差,這是行業(yè)內(nèi)普遍存在的問題。雖然漸漸有一些近距離產(chǎn)品上市,不過效果并不理想,核心技術(shù)不到位是主要的原因。這也在很大程度上阻礙了它的市場普及。
紅外熱成像技術(shù)優(yōu)勢
而紅外熱像儀是被動紅外成像,自然界中一切溫度高于絕對零度(-273.16攝氏度)的物體都不斷地輻射著紅外線,這種現(xiàn)象稱為熱輻射。紅外線是一種人眼不可見的光波,但紅外線不論強(qiáng)弱,人們都看不到。紅外熱像儀就是利用紅外探測器、光學(xué)成像物鏡接收被測目標(biāo)的紅外輻射信號,經(jīng)過紅外光學(xué)系統(tǒng)紅外探測器的光敏源,利用電子掃描電路對被測物的紅外熱像進(jìn)行掃描轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)放大處理,轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號,通過電視屏或監(jiān)測器顯示紅外熱圖像。利用這種原理制成的儀器為紅外熱像儀。它通過探測微小的溫度差別,產(chǎn)生的圖像是熱圖像。
可見,紅外熱像儀在完全無光、距離較遠(yuǎn)時都可對物體成像,它不僅可在完全無光的情況下觀測,而且可以在黑夜或濃厚的煙幕、云霧中探測到目標(biāo),包括已偽裝的目標(biāo)和高速運(yùn)動目標(biāo),同時還要求在遠(yuǎn)距離識別目標(biāo),因而紅外熱像儀屬現(xiàn)今最高檔的夜視儀。被觀察物體一般都比周圍環(huán)境溫度高,因此也就成了熱像儀最好的觀察對象。在夜間以及惡劣氣候條件下,采用紅外熱成像監(jiān)控設(shè)備可以對各種目標(biāo),如人員、車輛等進(jìn)行監(jiān)視。夜晚可見光器材已經(jīng)不能正常工作,觀測距離大幅縮短,如果采用人工照明的手段,則容易暴露目標(biāo)。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,在城市中工作尚可,但在野外工作時,則觀測距離大幅縮短。而紅外熱像儀是被動接受目標(biāo)自身的紅外熱輻射,與氣候條件無關(guān),無論白天黑夜均可以正常工作,同時隱蔽性好。
尤其在雨、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,甚至不能工作,但紅外線的波長較長,克服雨、雪、霧的能力較高,因此仍可以在較遠(yuǎn)的距離上正常觀測目標(biāo)。因此在安防領(lǐng)域紅外熱像儀是一個非常有效的設(shè)備。
紅外熱像儀的工作波段可達(dá)到中、遠(yuǎn)紅外區(qū)域,但由于大氣對波長為3~5微米和8~14微米以外的紅外線有強(qiáng)烈的衰減作用,所以實際上熱像儀主要工作在3~5微米和8~14微米兩個紅外波段。
現(xiàn)階段,在安防上應(yīng)用的紅外熱像儀技術(shù)較成熟的廠家還不多,僅為數(shù)不多少數(shù)幾個廠家。在安防方面的應(yīng)用包括了防火監(jiān)控、偽裝及隱蔽目標(biāo)的識別、夜間以及惡劣氣候條件下的治安巡邏、重點(diǎn)部門、建筑、倉庫的保安、防火監(jiān)控、陸上和港口交通安全保障、機(jī)場監(jiān)控、檢驗檢疫人體溫度監(jiān)控等領(lǐng)域。
在一些非常重要的單位,例如:機(jī)場安全監(jiān)測、民航設(shè)施、重要的行政中心、銀行金庫、機(jī)要室、軍事要地、監(jiān)獄、文物、槍支彈藥庫、危險物品庫等重要場所,為了防止被盜,必須采取監(jiān)控措施。而這些場所,由于消防、防爆,防光對文物的腐蝕或者其它一些原因,不允許用燈光照明,就得考慮采用夜視器材,所以特別適合采用紅外熱像儀,可以24小時處于運(yùn)行狀態(tài)。
紅外熱像儀在安防領(lǐng)域的具體應(yīng)用
1、防火監(jiān)控
由于紅外熱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)用紅外熱像儀可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火,并可準(zhǔn)確判定火源地點(diǎn)和范圍,做到早知道、早預(yù)防、早撲滅。
2、偽裝及隱蔽目標(biāo)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,這時如果采用可見光的觀察方式,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(biāo)自身的熱輻射,人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都遠(yuǎn)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。另外,一般人員也不了解避開紅外監(jiān)視的方法。因此紅外熱成像裝置在識別偽裝及隱蔽目標(biāo)這方面的效果明顯。
3、夜間以及惡劣氣候條件下的道路監(jiān)控
由于紅外熱成像系統(tǒng)在觀察、識別目標(biāo)方面有著眾多優(yōu)點(diǎn),在許多發(fā)達(dá)國家的高速公路、鐵路夜間安全保衛(wèi)巡邏、夜晚城市交通管制等領(lǐng)域中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
4、重點(diǎn)部門、建筑、倉庫的保安、防火監(jiān)控
由于紅外熱成像設(shè)備是反映物體溫度而成像的設(shè)備,因此在夜間可以作為重點(diǎn)部門、建筑、倉庫、小區(qū)現(xiàn)場監(jiān)控使用,并且由于該種設(shè)備是一種成像設(shè)備,因此工作可靠,可以大幅減少虛警率。
5、陸上和港口交通安全保障
在我國,隨著城市交通的擴(kuò)大,公路、鐵路和水路的延伸,交通安全成為極大的問題,尤其在夜間或多霧、多雨的惡劣環(huán)境下的安全行駛,便成為問題。如今裝有紅外熱像儀的汽車或船舶,就可以避免在夜間或惡劣環(huán)境下的交通事故。
6.紅外熱成像在機(jī)場的應(yīng)用
隨著航空事業(yè)的不斷發(fā)展,各地都在興建、擴(kuò)建機(jī)場,飛機(jī)出行已成為中國百姓商務(wù)旅行的首選,飛機(jī)高效、快捷的運(yùn)輸手段在帶來方便的同時也成為治安事件及恐怖襲擊的重點(diǎn)區(qū)域。因此,機(jī)場的安全防范建設(shè)歷來是中國乃至世界關(guān)注的熱點(diǎn)。且由于機(jī)場占地面積非常龐大,監(jiān)控布置是非常艱巨的任務(wù),面對非法入侵甚至恐怖襲擊,確保所有乘客的安全對商業(yè)航空公司是非常重要的事情。當(dāng)然不只是乘客,機(jī)場工作人員和價格昂貴的儀器設(shè)備都需要保護(hù)。紅外熱成像儀能在機(jī)場夜間監(jiān)控起到非常大的作用,機(jī)場將變得更加安全。
7.紅外熱像儀在檢驗檢疫體溫監(jiān)控中的應(yīng)用
近年來,機(jī)場航空業(yè)務(wù)發(fā)展十分迅猛,每日出入境旅客達(dá)千余人,各國出入境機(jī)場、口岸的人員流動量大、繁忙擁擠、情況復(fù)雜,與之對應(yīng)的出入境人員的檢驗檢疫工作任務(wù)十分繁重。同時,近年來,隨著SARS、禽流感等傳染病疫情的流行和肆虐,傳統(tǒng)的檢驗檢疫工作面臨越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為確保新形勢下出入境旅客的安全順暢通關(guān),需采用技術(shù)先進(jìn)、自動化程度高的紅外體溫監(jiān)測系統(tǒng),以有效提高口岸出入境人員的傳染病檢測能力,樹立檢驗檢疫的良好社會形象。
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