所有的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)均有基本物理限制：需要在光線(xiàn)下工作,至少到目前為止是這樣。

　　當(dāng)然，部分網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)擁有日/夜轉(zhuǎn)換模式，可以在光線(xiàn)極暗的環(huán)境下工作，光線(xiàn)強(qiáng)度不到 1 勒克斯時(shí)也可以應(yīng)付。如果沒(méi)有自然光，則可以用電光替代，肉眼可見(jiàn)或紅外線(xiàn)可見(jiàn)均可。但是在某些情況下，這些解決方案的缺點(diǎn)也比較明顯，如價(jià)格昂貴、能耗高、照明會(huì)產(chǎn)生闖入者可以躲藏的陰影等等。

　　熱成像網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是所有專(zhuān)業(yè) IP 監(jiān)控系統(tǒng)的完美補(bǔ)充;它能夠無(wú)縫地集成到現(xiàn)有設(shè)備中，在完全黑暗的環(huán)境下監(jiān)控某個(gè)地區(qū)或周邊地區(qū)。

　　熱成像技術(shù) – 正在不斷升溫

　　熱成像并不是一項(xiàng)新技術(shù)。但是這項(xiàng)技術(shù)的花費(fèi)一直非常高，因此在軍事以外的其它領(lǐng)域應(yīng)用較少。直到最近，這種情況才有所改變。隨著新傳感器、新材料和其它改進(jìn)技術(shù)的推出，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍正在擴(kuò)展，價(jià)格也日趨合理。現(xiàn)在，在飛機(jī)制造業(yè)、航運(yùn)業(yè)和安防業(yè)等諸多行業(yè)均可以見(jiàn)到熱感攝像機(jī)的身影。熱成像技術(shù)在消防和執(zhí)法等公共服務(wù)中也得到了應(yīng)用。最近，消費(fèi)產(chǎn)品中也采用了這項(xiàng)技術(shù)，但通常是在豪華汽車(chē)等奢侈品行業(yè)。

　　即使在完全黑暗、濃霧、煙霧、雨、雪甚至強(qiáng)光刺眼的環(huán)境下，熱成像網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)仍能檢測(cè)到處于環(huán)境中的人和物體。

　　和其它攝像機(jī)一樣，熱感/熱成像攝像機(jī)收集形成圖像的電磁輻射。傳統(tǒng)的攝像機(jī)可捕捉波長(zhǎng)為400-700納米(0.4-0.7微米)的可見(jiàn)光;而熱感攝像機(jī)能檢測(cè)到波長(zhǎng)更長(zhǎng)的放射線(xiàn)，可達(dá)約1,400納米(14微米)。在這一電磁頻譜范圍內(nèi)的放射線(xiàn)被稱(chēng)為紅外線(xiàn)(IR);紅外波段又劃分成多個(gè)子波段。

　　近紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)約為0.7-1.5微米;肉眼無(wú)法觀(guān)察到近紅外線(xiàn)。而攝像機(jī)傳感器能檢測(cè)和利用這種放射線(xiàn)。所謂的“全天候”攝像機(jī)在白天借助紅外濾光片過(guò)濾紅外光，因此，它不會(huì)改變?nèi)搜鬯吹降膱D像的顏色當(dāng)這種攝像機(jī)在夜間模式工作時(shí)，不使用紅外濾光片。由于人眼無(wú)法看到紅外線(xiàn)，因此，攝像機(jī)以黑、白兩種顏色顯示圖像。近紅外線(xiàn)也需要某種光源，如月光這樣的自然光源或者路燈、專(zhuān)用紅外燈這樣的人工光源。

　　除可見(jiàn)光外，其它波段的紅外線(xiàn)通常分為以下幾類(lèi)：

　　> 短波紅外線(xiàn)(SWIR)，波長(zhǎng)約為1 - 3微米

　　> 中波紅外線(xiàn)(MWIR)，波長(zhǎng)約為3 - 5微米

　　> 長(zhǎng)波紅外線(xiàn)(LWIR)，波長(zhǎng)約為8 - 12微米

　　> 超長(zhǎng)波紅外線(xiàn)(VLWIR)，波長(zhǎng)約為12 – 25微米

　　> 遠(yuǎn)波紅外線(xiàn)(FWIR)，波長(zhǎng)約為25微米至1,000微米(或1毫米)

　　請(qǐng)注意5微米(MWIR)波段與8微米(LWIR)波段之間有一個(gè)間隔。由于大氣能強(qiáng)烈吸收這一波段的輻射，因此，這一波段實(shí)際上無(wú)法用于熱成像。[nextpage]

　　微波的波長(zhǎng)大于1毫米。位于頻譜最遠(yuǎn)端的是無(wú)線(xiàn)電波，其波長(zhǎng)可達(dá)1米以上。在頻譜的另一端，波長(zhǎng)小于所有可見(jiàn)光波長(zhǎng)的放射線(xiàn)分別是紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)和伽馬射線(xiàn)。

　　傳統(tǒng)的攝像機(jī)僅可接收波長(zhǎng)在0.4-0.7微米之間的可見(jiàn)光。而熱感攝像機(jī)能檢測(cè)到紅外頻譜寬至約14微米的放射線(xiàn)(上圖中的頻譜距離不是按比例繪制的)。

　　工作原理是什么

　　人眼看到的圖像可以被視為不同物體所反射的光。沒(méi)有光線(xiàn)就不會(huì)產(chǎn)生反射，因此人眼在沒(méi)有光線(xiàn)的情況下看不見(jiàn)東西。然而，熱成像卻不依賴(lài)于可見(jiàn)光。相反，圖像來(lái)自于紅外線(xiàn)拍攝。由于周?chē)墓饩€(xiàn)強(qiáng)度不會(huì)對(duì)它產(chǎn)生影響，因此即使在完全黑暗的環(huán)境下它也可以良好運(yùn)行。

　　這一技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的原因在于，所有的物體，不論有機(jī)還是無(wú)機(jī)，均會(huì)由于自身的溫度作用而發(fā)射一定數(shù)量的紅外線(xiàn)。所有絕對(duì)溫度高于0開(kāi)(-273° C或-459° F)的物體都會(huì)發(fā)射一定數(shù)量的紅外線(xiàn)。這意味著即便是溫度極低的物體(如：冰、冬天在室外放置的鋼鐵等)也會(huì)產(chǎn)生熱輻射。

　　物質(zhì)能夠以輻射的方式向外導(dǎo)熱的能力被稱(chēng)為放射率。所有物質(zhì)都具備或高或低的放射率。物質(zhì)的放射率值為0至1，取決于物質(zhì)本身的屬性。1只適用于一種稱(chēng)之為黑體的理論上的物質(zhì)。通常，物體表面越粗糙、顏色越暗，它的放射率值越接近1。相反，反射能力越強(qiáng)的物質(zhì)，其放射率的值越低。例如，經(jīng)高度拋光的銀和銅的放射率分別為0.02和0.03。拋光后的鐵的放射率約為0.14至0.035;而紅褐色的鐵的放射率為0.61。一塊能有效地阻止熱輻射的普通玻璃的放射率為0.92。

　　有時(shí)，熱成像與色彩的亮度和對(duì)比度有關(guān)——這似乎有點(diǎn)奇怪，似乎對(duì)可見(jiàn)光光譜范圍外的光線(xiàn)也起作用。這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是攝像機(jī)以數(shù)字的方式記錄顏色，這些顏色被稱(chēng)為偽色。每種顏色或者每種色調(diào)的細(xì)微差別代表不同的溫度。通常，白色和紅色代表較高的溫度，綠色代表中間溫度，而藍(lán)色和紫色代表較低的溫度。究其原因，最重要的一點(diǎn)是人眼辨識(shí)色彩陰影的能力比辨識(shí)灰度的能力強(qiáng)。

　　熱成像探測(cè)器可大致分為以下兩種類(lèi)型：用于處理中波紅外線(xiàn)(MWIR)的制冷式熱成像儀和用于處理長(zhǎng)波紅外線(xiàn)(LWIR)的非制冷式熱成像儀。

　　溫度越低效果越好的制冷式探測(cè)器

　　通常，在溫度低于60~100開(kāi)(相當(dāng)于-210°C~-170° C或-346°F ~274° F)的真空密閉環(huán)境下，會(huì)用到制冷式紅外線(xiàn)探測(cè)儀。環(huán)境溫度決定成像效果。上述極端低溫環(huán)境可使用低溫制冷器形成。熱感應(yīng)噪聲需要通過(guò)冷卻來(lái)降低。在較高溫度的環(huán)境下，傳感器可能受自身產(chǎn)生的輻射影響，難以感知外部輻射。該設(shè)備導(dǎo)致探測(cè)器不僅笨重昂貴，而且能耗非常高。

　　盡管這一技術(shù)的應(yīng)用成本高、需要維護(hù)，但它也有自身的優(yōu)勢(shì)。探測(cè)器可以探測(cè)到中波頻段的放射線(xiàn)，能提供更好的空間分辨率，因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)越短，產(chǎn)生的熱對(duì)比度越高。因此，制冷式探測(cè)器能分辨較小的溫度差別并產(chǎn)生高分辨率的清晰圖像。

　　探測(cè)器的另一大優(yōu)點(diǎn)是靈敏度較高，可支持使用光圈系數(shù)較高的鏡頭。因此，制冷式探測(cè)器是長(zhǎng)距離探測(cè)應(yīng)用(如：5千米~16 千米 [3~10 英里])的更好選擇。[nextpage]

　　性能出眾的非制冷式技術(shù)

　　非制冷式熱感攝像機(jī)的傳感器并未采用低溫制冷工作原理。在這種情況下，傳感器使用相對(duì)簡(jiǎn)單的溫度控制器件，使溫度穩(wěn)定在或接近于環(huán)境溫度。這種傳感器對(duì)長(zhǎng)波紅外線(xiàn)起作用。

　　在傳感器的設(shè)計(jì)中，普遍采用微測(cè)技術(shù)。這是硅元件上的一個(gè)小電阻，其阻值隨溫度產(chǎn)生變化，具有絕熱特性，并以電子方式顯示溫度。環(huán)境溫度改變后，輻射熱測(cè)定器的測(cè)定值隨之改變;該測(cè)定值可轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)，經(jīng)處理之后形成圖像。攝像機(jī)對(duì)紅外輻射的敏感程度(即辨別同一環(huán)境中不同溫度的能力)以NETD(噪聲當(dāng)量溫度差)值表示。最新一代的輻射熱測(cè)定器的NETD值可低至20 mK。

　　非制冷式熱感攝像機(jī)傳感器的體積較小，集成了較少量的可移動(dòng)部件。因此，與制冷式熱感攝像機(jī)傳感器相比，它們的成本更低、服務(wù)期限更長(zhǎng)。制冷式攝像機(jī)每工作8000~10000小時(shí)需要更換一次低溫冷卻劑，而非制冷式攝像機(jī)可連續(xù)工作多年。

　　風(fēng)雨無(wú)阻

　　熱感攝像機(jī)不僅可以在完全黑暗的環(huán)境下正常工作，在薄霧、灰塵、雨、雪和煙塵等苛刻的天氣條件下均可保持良好運(yùn)行。盡管如此，熱感攝像機(jī)的性能仍然存在物理限制。

　　空氣中的水滴或微小的灰塵顆粒會(huì)阻礙單一物體熱輻射的傳送，使得遠(yuǎn)距離監(jiān)控難上加難。薄霧和雨雪等天氣條件會(huì)影響攝像機(jī)的性能。水會(huì)限制熱輻射，空氣中的水分會(huì)使圖像中不同物體之間的溫差達(dá)到平衡。因此在大氣條件相似的情況下，與濕度通常較高的夏季相比，在天氣晴朗、天氣條件較好的冬季使用熱感攝像機(jī)拍攝出的圖像質(zhì)量更高，也更加清晰。

　　即使考慮到這些限制因素，熱感攝像機(jī)在各種苛刻天氣條件下的偵測(cè)效果也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)攝像機(jī)。

　　受到嚴(yán)密保護(hù)的技術(shù)

　　將熱感攝像機(jī)集成到傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)之中并不是一件容易的事，這需要克服技術(shù)、法律及其它方面的各種困難。

　　許多產(chǎn)品和技術(shù)既可以用于軍事領(lǐng)域，也可以用于商業(yè)應(yīng)用，因此稱(chēng)之為兩用產(chǎn)品與技術(shù)。自 1996 年起，這類(lèi)產(chǎn)品與技術(shù)的出口受到了國(guó)際《瓦森納協(xié)定》的監(jiān)管，旨在提高傳統(tǒng)武器轉(zhuǎn)讓以及兩用產(chǎn)品與技術(shù)轉(zhuǎn)讓的透明度，完善其問(wèn)責(zé)制度。

　　毫無(wú)疑問(wèn)，起初專(zhuān)為軍事領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的熱成像技術(shù)屬于兩用產(chǎn)品與技術(shù)。因此，只有最大幀速不超過(guò) 9 fps 的熱傳感器才能自由出口。用于監(jiān)控的大部分?jǐn)z像機(jī)也屬于這類(lèi)產(chǎn)品。在買(mǎi)方進(jìn)行注冊(cè)且可以追蹤的情況下，美國(guó)、歐盟和其它友好國(guó)家(地區(qū))可以出售最大像素為 111,000、最大幀速為 60 fps 的攝像機(jī)。

　　拋開(kāi)這些限制，熱感攝像機(jī)的分辨率通常比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)低很多。這主要是由于熱成像中涉及的傳感器技術(shù)花費(fèi)更高。由于熱感攝像機(jī)的首要用途是偵測(cè)而非識(shí)別，因此大部分監(jiān)控應(yīng)用的幀速較低不是什么問(wèn)題。[nextpage]

　　玻璃可阻擋放射線(xiàn)

　　從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，有一點(diǎn)困擾，即不存在適用于熱感攝像機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)。焦距的調(diào)整或特殊視角的處理都必須在工廠(chǎng)完成。由于普通玻璃能有效地阻擋熱輻射，因此，不能使用常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)和鏡頭(例如：標(biāo)準(zhǔn)的CS-mount或C-mount)。因此，生產(chǎn)廠(chǎng)家不得不依賴(lài)于其它材料。目前，在熱感攝像機(jī)光學(xué)系統(tǒng)中常用到鍺。鍺是一種非常昂貴的非金屬物質(zhì)，其化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似于錫和硅，它可以在允許熱感輻射通過(guò)的同時(shí)屏蔽可見(jiàn)光。

　　當(dāng)然，對(duì)熱感攝像機(jī)的外殼也有同樣的要求，不能在室外熱感攝像機(jī)中使用標(biāo)準(zhǔn)外殼。外殼和鏡頭一樣，必須使用熱感攝像機(jī)專(zhuān)用外殼。

　　熱感攝像機(jī)創(chuàng)新

　　盡管熱感攝像機(jī)的投資成本非常高，但它在安全和監(jiān)控領(lǐng)域已獲得了認(rèn)可。這種攝像機(jī)主要用于對(duì)安全性有極高要求的建筑物和地區(qū)，例如：核電站、監(jiān)獄、機(jī)場(chǎng)、管道及敏感鐵路路段。

　　但迄今為止，要將熱感攝像機(jī)集成到傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，并不容易做到。當(dāng)然，隨著熱成像網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的發(fā)展，兼容性問(wèn)題將會(huì)被消除。例如，新設(shè)備將更容易整合到已有的視頻管理系統(tǒng)中。

　　IP監(jiān)控帶來(lái)的諸多益處還包括：互聯(lián)網(wǎng)供電(PoE)、分布式智能視頻、標(biāo)準(zhǔn)化視頻壓縮技術(shù)和音頻支持。

　　PoE是一種通過(guò)以太網(wǎng)來(lái)同時(shí)安全傳輸電力和數(shù)據(jù)的技術(shù);它不需要使用電纜，因此安裝成本大大降低。智能視頻指在解決方案中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)能自動(dòng)對(duì)捕獲到的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析(如動(dòng)作檢測(cè)、音頻檢測(cè)和虛擬圍欄)，或在攝像機(jī)被破壞或被惡意拆改時(shí)報(bào)警。在熱成像網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中，這一分析功能可以提高攝像機(jī)的工作效率、增強(qiáng)其可擴(kuò)展性。

　　完美的補(bǔ)充

　　隨著熱成像設(shè)備的價(jià)格逐漸降低且成為 IP 監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，它在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸成為可能，在價(jià)格上也更加易于接受。熱感攝像機(jī)在很多情況下均可以很好地補(bǔ)充傳統(tǒng)攝像機(jī)的性能不足。

　　當(dāng)然，熱感攝像機(jī)在完全黑暗環(huán)境中的性能是無(wú)以倫比的。在沿海地帶、海港或所有其它寬闊的開(kāi)放水域等難以提供有效照明的地區(qū)，熱感攝像機(jī)也是很好的選擇。相似地，人工照明不僅存在暴露攝像機(jī)安放位置的風(fēng)險(xiǎn)，從而使攝像機(jī)被破壞或避開(kāi)，還會(huì)產(chǎn)生投射陰影，從而導(dǎo)致闖入者利用陰影避開(kāi)偵測(cè)。

　　此外，探照燈除了照明以外，也會(huì)遮擋光線(xiàn)。因此在各種交通條件下，不論是鐵路軌道、飛機(jī)跑道還是普通街道，不依賴(lài)于光線(xiàn)的攝像機(jī)都是首選。此外，熱感攝像機(jī)在強(qiáng)光或激光束下不會(huì)失去監(jiān)控能力。

　　總而言之，熱成像網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)能夠完美地補(bǔ)充和完善網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)，確保物體、人和事件得到全天候監(jiān)控。