和諧社會需要技術(shù)保障。在當(dāng)下，中國安防行業(yè)用戶對清晰度的追求一直以來都是一個永恒的主題，從模擬、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、到現(xiàn)如今的高清時代，行業(yè)都是奔著這個永恒的主題前行;與此同時，由于總總原因，僅可見光監(jiān)控已經(jīng)無法適應(yīng)一些特殊場合的需求，很多重要的場合像廣場、監(jiān)獄、銀行等等都要求做到24小時連續(xù)監(jiān)控，而在夜視方面頗具優(yōu)勢的紅外攝像機自然責(zé)無旁貸。因此，行業(yè)里一直在探索暗夜里纖毫畢現(xiàn)的技術(shù)手段，本期高清紅外攝像機產(chǎn)品專題共邀多位行業(yè)精英：杭州海康威視數(shù)字技術(shù)股份有限公司產(chǎn)品經(jīng)理劉明新、深圳波?？萍脊煞萦邢薰炯夹g(shù)總監(jiān)匡全慰、恒業(yè)國際集團(tuán)恒業(yè)智能安防(深圳)有限公司市場部經(jīng)理鞠培泉、天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司數(shù)字前端部產(chǎn)品經(jīng)理馬可威、廣州美電貝爾電業(yè)科技有限公司技術(shù)主管李少華、深圳市中瀛鑫科技股份有限公司市場總監(jiān)吳勇華、深圳市億維銳創(chuàng)科技有限公司技術(shù)總監(jiān)陳丹、深圳同尊數(shù)字技術(shù)有限公司產(chǎn)品經(jīng)理蔣吉勇，一同了解與思考高清紅外攝像機產(chǎn)品情況與未來走向。

　　高清紅外攝像機產(chǎn)品核心要點

　　為了滿足晝夜監(jiān)控的需求，我國生產(chǎn)廠家早在2001-2003年間就開始探索紅外攝像機領(lǐng)域。從最早的攝像機加紅外燈板的模組到攝像機和紅外燈的一體化設(shè)計，從LED紅外燈通電即亮模式到光敏電阻、雙濾光片的引入應(yīng)用，從基本的視頻監(jiān)控要求到防水防暴、強光抑制、人臉識別、隱私遮蔽等各式各樣結(jié)構(gòu)功能的出現(xiàn)，無不見證著我國紅外攝像機技術(shù)和市場的長足發(fā)展。2006年以后，隨著越來越多的生產(chǎn)廠家涌入該領(lǐng)域，紅外攝像機市場逐步形成了供大于求的局面，廠家間的競爭也愈發(fā)白熱化。身處安防行業(yè)群雄逐鹿的時代，紅外攝像機產(chǎn)品也和其他安防產(chǎn)品一樣，有著同樣的時代印記。國內(nèi)紅外攝像機三大生產(chǎn)基地分布在深圳、浙江、天津，并迅速在北京、長春、廣州等地發(fā)芽。除了以上邀請的企業(yè)外，三辰、宏天智、永暉、樂榮、翔飛、佳信捷、東日盈、深視音、泰視、安視佳、眾能達(dá)、柯尼達(dá)傳統(tǒng)槍機品牌也迅速在自有產(chǎn)品線中添加了紅外機的比重，接著，不僅是國內(nèi)中小廠，連臺資攝像機品牌敏通、悠克、慧友、杭特都加入了進(jìn)來，形成了祖國山河一片“紅”的局面。美電貝爾李少華認(rèn)為中國安防企業(yè)在紅外夜視這個領(lǐng)域一直走在世界前列，紅外攝像機在CCTV夜視監(jiān)控中占據(jù)了大部分的市場，而高清紅外攝像機面世不久，還沒有形成大規(guī)模應(yīng)用;國外品牌對紅外攝像機涉足較晚，一些國外知名品牌在市場需求的推動下，去年也陸續(xù)推出了紅外攝像機產(chǎn)品。而現(xiàn)今，高清化已是行業(yè)必然趨勢，面對產(chǎn)品系統(tǒng)架構(gòu)的轉(zhuǎn)變，紅外攝像機也勢必需要進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。由于高清攝像機目前主流方案為IPC與HD_SDI，其技術(shù)過于復(fù)雜，本文偏重高清紅外攝像機中的紅外技術(shù)，看其如何在高清架構(gòu)下發(fā)揮更佳的產(chǎn)品特性。

　　我們行業(yè)里的紅外夜視技術(shù)，就是在夜視狀態(tài)下，攝像機會發(fā)出人們?nèi)庋劭床坏降募t外光線去照亮被拍攝的物體，關(guān)掉紅外濾光鏡，不再阻擋紅外線進(jìn)入CCD，紅外線經(jīng)物體反射后進(jìn)入鏡頭進(jìn)行成像，這時我們所看到的是由紅外線反射所成的影像，而不是可見光反射所成的影像，即此時可拍攝到黑暗環(huán)境下肉眼看不到的影像。紅外攝像機是由攝像機、防護(hù)罩、紅外燈、供電散熱單元等綜合為一體的攝像設(shè)備，主要是通過發(fā)出紅外線經(jīng)物體反射回來后采集成像。?？低晞⒚餍虏稍L中告訴記者，他們認(rèn)為一般紅外攝像機主通常由：感光芯片(CCD或CMOS)、DSP 處理芯片、紅外LED補光燈板、鏡頭、攝像機外殼、線纜等主要部件組成，衡量高清紅外攝像機從紅外部分考慮也主要是側(cè)重這幾大方面。

　　高清攝像機大部分采用CMOS傳感器，其在夜間監(jiān)控的視頻噪點較大，高清紅外攝像機如何解決夜晚視頻噪點大，視頻出現(xiàn)雪花點等問題成為關(guān)鍵，此外，如何繼續(xù)提高紅外光的利用率，有效防止紅外攝像機起霧結(jié)霜，保證紅外攝像機的全封閉，更加有效的散熱防水，徹底解決白天色彩還原不夠、臨界值點紅外燈反復(fù)跳變以及延長紅外燈使用壽命等等都是技術(shù)難題。波?？萍伎锶吭诓稍L中介紹，近兩年來，安防監(jiān)控的高清化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化趨勢明顯加快，作為安防監(jiān)控的前端設(shè)備，紅外攝像機也在朝著高清化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。2012年，紅外攝像機除了在紅外技術(shù)方面會有新突破外，還會朝著高清化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向，融合發(fā)展。當(dāng)然，從目前來看，紅外攝像機還存在著許多缺點，比如，雜光干撓、LED燈源壽命短、圖像畫面明暗不均、長距離產(chǎn)品體積太大、色彩失真等，這也是需要極待攻克與解決的技術(shù)問題。所以，在高清架構(gòu)下，我們需要紅外高清攝像機對每個部件進(jìn)行深一步的剖析：

　　感光芯片

　　感光芯片是一個攝像機的“眼睛”它的好壞直接決定著攝像機成像質(zhì)量，特別是紅外攝像機在夜晚光線不足的情況下，顯得尤為重要。感光芯片分為CCD和CMOS兩種，兩者基本上都是采用矽感光二極體進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。但由于兩者構(gòu)造不同：CMOS每個像素有獨立的放大器;CCD則采用電荷傳遞方式輸出信號，所有像素采用同一放大器進(jìn)行信號放大。這樣相同面積下像素點相同時，CMOS感光面積相對低于CCD，造成CMOS低照度效果相對CCD較差，再者CMOS每個放大器放大倍數(shù)都不同，造成夜晚圖像噪點過大，影響夜晚圖像效果;故相同像素下采用CCD作為感光元件的紅外攝像機較用CMOS做為采集圖像清晰度、低照度都會好些。再者同樣是CCD，采用超低照度的，會比普通的CCD更好些，但價格就會高很多。值得欣慰的是，隨著工藝的不斷更新，普通CCD低照度性能越來越好，目前sony主推的ICX639比07,08年主推的ICX409低照度性能提升了3倍。中瀛鑫科技吳勇華說，為了解決低照度下正常監(jiān)控的需要，出現(xiàn)了低照度技術(shù)和紅外夜視技術(shù)。國外采用的多數(shù)是低照度技術(shù)，而國內(nèi)主要采用的是紅外夜視技術(shù)。由于高清監(jiān)控的興起，各大安防企業(yè)也紛紛推出高清紅外攝像機，甚至國際品牌也針對中國的市場需求推出相應(yīng)的產(chǎn)品。目前，市面上的高清紅外攝像機從感光器件來分，有CCD和CMOS，CMOS是主流;從芯片來分，主要是TI和海思的方案，TI主要定位中高端，海思主要定位中低端;從形狀來分，有槍機、球機、半球等;從功能來分，防水型、恒溫型、寬動態(tài)型等;從清晰度來分，有百萬像素、兩百萬像素、三百萬像素等。高清紅外攝像機在整個攝像機系列里所占的比例還比較小，但增長速度很快，特別是IP高清紅外攝像機，將在未來的攝像機家族里占據(jù)重要的位置。億維銳創(chuàng)陳丹認(rèn)為，2012年高清紅外攝像機市場，低照技術(shù)，紅外智能距離開啟技術(shù)，紅外低功耗技術(shù)，以及實時720P/1080P的編碼的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品等將會會成為整個市場的主流。CCD類型的產(chǎn)品由于造價高，可擴展性小等特點，已經(jīng)無法滿足安防市場的需求，而目前CMOS的產(chǎn)品，在夜視效果上基本都表現(xiàn)得不好。要在產(chǎn)品的效果和性能上提升，目前的技術(shù)難點主在如何設(shè)計高性價比上的低照的成像模塊，解決低照度與感紅外的問題，如何設(shè)計紅外燈開啟后發(fā)熱量及衰減的問題。天地偉業(yè)馬可威采訪中說，1080P分辨率的高清紅外攝像機會逐漸成為市場主流，這類高清紅外一體機大多使用全新的1080P攝像機SENSOR方案，在明顯提升夜間效果表現(xiàn)的同時，又不會為客戶增加太多的額外成本。

　　DSP處理芯片

　　如果說感光芯片是攝像機的眼睛，那DSP就是攝像機的“大腦”，它不僅控制CCD信號的采集，而且對信號進(jìn)行頻譜分析、數(shù)字濾波、智能分析等。所以DSP功能的強弱直接影響著圖像質(zhì)量。但之前使用在攝像機上DSP片，一般 sony、sharp進(jìn)行捆綁CCD方式銷售，造成即使其它公司有好的DSP圖像處理技術(shù)，也難在安防攝像機領(lǐng)域以示拳腳。但隨著sharp，sony對 CCD單片銷售的放開，給各個DSP廠商提供了一個良好的競爭發(fā)展平臺，目前韓國的Nextchip，RJ，臺灣晶彩生產(chǎn)的DSP性能大大優(yōu)于原廠SONY推出的DSP，在實現(xiàn)基本功能的同時，增加了OSD，2d/3D降噪，寬動態(tài)，禎累積等功能，極大豐富了攝像機功能。DSP處理方案方面，不同廠家各有特色，如Sony的DSP方案在色彩還原度方面比較優(yōu)秀，而Canon、Nikon的DSP在補光模式和對焦速度上表現(xiàn)良好，近兩年，我國一些攝像機廠商也不斷開發(fā)出自己的DSP方案，為占領(lǐng)中低端市場奠定了基礎(chǔ)。[nextpage]

　　紅外LED補光燈板

　　目前紅外攝像機常用三種光線波長的紅外補光燈，紅外波段為 810nm，850nm，940nm。810nm一般用于激光紅外燈板，由于激光出光角度小，光線集中，故激光紅外燈一般使用在夜晚中遠(yuǎn)距離監(jiān)控。 850nm，940nm波段紅外燈板，一般由可發(fā)出相應(yīng)波長的LED通過不同的串并電路組合而成，850nm由于近紅光波段，會出現(xiàn)紅曝現(xiàn)在，而 940nm波長較長，無紅曝現(xiàn)象。由于CCD的感光特性，550nm以上波長隨著波長增加，CCD的感光度下降，所以大家一般都采用850nm的LED作為主要光源，940nm的紅外燈板只有客戶要求無紅曝的情況下才會使用。美電貝爾李少華告訴記者，最新LED紅外燈技術(shù)為LED陣列紅外技術(shù)，紅外燈的內(nèi)核為LEDIRArray。LEDArray是指發(fā)光二極管陣列，是高效長壽的紅外夜視設(shè)備。區(qū)別于傳統(tǒng)LED紅外燈，陣列紅外燈的突出特點是使用壽命長、2~3年內(nèi)光線無明顯衰減，光線均勻，畫質(zhì)細(xì)膩，清晰度高，陣列式攝像機的夜視圖像比較明亮，雪花點少，無暗角，圖像均勻無暗角，很大程度解決了畫面的手電筒效應(yīng)，可大幅提升攝像機夜視效果，同時大幅降低數(shù)字錄像文件體積，節(jié)省硬盤錄像機空間。億維銳創(chuàng)陳丹認(rèn)為，最新一代陣列紅外燈，通過面狀發(fā)光芯片，在局部區(qū)域形成光線反射，增加了光線的使用率;同時在各個方向都有光線射出，在實際環(huán)境使用過程中，完全解決了紅外燈線“強光手電筒”的問題。最新一代陣列紅外燈采用的硅膠封裝材料，不易斷裂，不易氧化;同時使用集成散熱片，散熱性能良好，大大增加紅外燈的使用壽命。同尊蔣吉勇說，從主流技術(shù)分析，今年高清紅外攝像機傳感器依然會以CMOS實現(xiàn)720P/1080P高清為主。從光源來看，激光仍然是解決遠(yuǎn)距離夜視監(jiān)控的主流技術(shù)，而基于點陣紅外的攝像機也趨于主流。同時在紅外球中用到的紅外角度自動跟隨一體機視角變化技術(shù)也有很大空間。要做好高清紅外攝像機，還需解決一些實際的問題。一方面是傳統(tǒng)紅外攝像機經(jīng)常面臨的問題：“手電筒效應(yīng)”、散熱、紅外光利用率不足、攝像機起霧起霜、日間圖像還原度不夠、臨界點紅外燈跳轉(zhuǎn)、紅外燈壽命仍較短等。另一方面，隨著1080P高清時代的來臨，如何將高清傳感器、紅外鏡頭與光源做良好的匹配，實現(xiàn)最佳的高清紅外效果，也是需要高清廠商做研究的。

　　波?？萍伎锶扛嬖V記者，紅外技術(shù)因其在夜間零照度環(huán)境下能實現(xiàn)畫面的清晰拍攝，在近些年來，被廣泛地運用于安防監(jiān)控領(lǐng)域。紅外攝像機需要輔助光源，才能在夜景或零照度環(huán)境下完成監(jiān)控工作，從早期的大功率鹵素?zé)簦l(fā)展到現(xiàn)在的LED陣列式紅外燈，紅外攝像機的技術(shù)在日益發(fā)展與進(jìn)步，以滿足安防監(jiān)控的市場需求。天地偉業(yè)馬可威說，高清紅外攝像機在圖像采集上的技術(shù)革新之外，配套的補光紅外燈也由傳統(tǒng)的LED向陣列式紅外燈系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。陣列式紅外燈是為高清紅外攝像機專門設(shè)計優(yōu)化的，相比傳統(tǒng)點陣LED，具有更大的發(fā)散角、亮度，有助于提升攝像機在夜間大場景時全局畫面的補光效果。高清紅外一體化攝像機目前的技術(shù)難點主要在彩轉(zhuǎn)黑同步控制及補光紅外燈的優(yōu)化方面。恒業(yè)國際鞠培泉向記者介紹，紅外燈技術(shù)目前市場上有幾種，比如第一代LED紅外燈，以及后來的陣列式紅外燈和激光紅外燈等。主流方向依然是陣列式紅外燈，其內(nèi)核為LEDArray，采用40mil大功率晶片陣列技術(shù)，產(chǎn)品光路結(jié)構(gòu)上使用非球面光學(xué)玻璃透鏡，投射光斑非常均勻，大大提高了監(jiān)控夜視畫面清晰度，達(dá)到可識別面貌的新階段。陣列紅外的優(yōu)勢是亮度高、電光轉(zhuǎn)換效率高、體檢小、壽命長，而且光線均勻，LEDArray發(fā)光體可生產(chǎn)(180°形狀)的發(fā)光面，解決了普通LED室內(nèi)空間無法均勻照亮及夜視畫面中易出現(xiàn)的“手電筒效應(yīng)”。?？低晞⒚餍路治稣f，紅外攝像機從像素方面看，肯定向高清方面發(fā)展;從LED發(fā)展看，隨著單顆LED封裝越來越小而出光功率不斷提高，攝像機肯定會向小型化發(fā)展，但散熱仍然會成為LED紅外攝像機發(fā)展的瓶頸。中瀛鑫科技吳勇華也持同樣觀點，認(rèn)為紅外LEDArray(陣列紅外燈)由于其發(fā)熱量小等優(yōu)點，得到迅速的應(yīng)用。

　　鏡頭

　　高清紅外攝像機選擇鏡頭，除了高清外，首先是必須選用帶IR功能的紅外鏡頭，如果采用普通不感紅外鏡頭，會由于白天可見光和夜晚補的紅外光波段不同，造成鏡頭成像焦點偏移，圖像白天清晰夜晚模糊的現(xiàn)象;再者在焦距一定的情況下，盡量選用光圈F小的鏡頭，光圈越小，進(jìn)光量越大。例如同一個CCD系統(tǒng)在相同的補光情況下，F(xiàn)2.0光圈鏡頭會比F1.0光圈鏡頭進(jìn)光量減少4倍。最后，能用定焦鏡頭的不要用變焦鏡頭，定焦鏡頭的光圈F值一般也是固定的，盡量選用F值小的鏡頭即可，但變焦鏡頭即使在小焦距段光圈為F1.0此時夜晚補光效果很好，到如果調(diào)節(jié)到大焦距段時，鏡頭的光圈F值會隨著焦距變大而變大，造成進(jìn)光量減少，紅外效果下降，攝像機抓取圖片偏暗。目前我國市場上的高端鏡頭主要被日本廠商所掌握，如Canon、Camputar、Avenir、Tamron、Pantax、Fujinon等，在紅外機領(lǐng)域使用最多的是 Avenir鏡頭，國產(chǎn)的福州福光、廈門力鼎近兩年的市場份額也在穩(wěn)步上升。攝像機感光能力如何，即靈敏度是紅外夜視系統(tǒng)重要參數(shù)之一。另外，鏡頭的孔徑?jīng)Q定了鏡頭的通光量，鏡頭f值越小，通光量越大，顯示效果越清晰。不同f值鏡頭紅外夜視效果相差很大，紅外距離也有明顯的差距。如果要想獲得較好的夜視效果，通光量大的大孔徑的鏡頭當(dāng)然是不二的選擇。

　　攝像機外殼

　　高清紅外攝像機外殼主要起三個作用：1，固定相關(guān)PCB;2.對 PCB進(jìn)行防水保護(hù);3.對LED進(jìn)行散熱;固定PCB功能毋庸置疑，對PCB的防水性能則大有講究，現(xiàn)在有兩種設(shè)計思路，要么外殼全部堵牢，水汽一點都不能進(jìn)入，要么留出通氣孔，保證攝像機內(nèi)部和大氣能很好對流通過蒸發(fā)使攝像機內(nèi)部水汽盡快散去。

　　目前?？凳彝猱a(chǎn)品基本都選擇第一種防水方式，對外殼縫隙進(jìn)行全部封堵，避免水汽進(jìn)入，從08到目前看此方案效果不錯，由于漏水返修的紅外產(chǎn)品比較少。留有通氣孔的外殼設(shè)計，一般開有大面積窗口，實現(xiàn)內(nèi)部和外部空氣對流，萬一有水分可盡快排出，但這種方式導(dǎo)致水分容易進(jìn)入，電路板受潮加速老化，再者連續(xù)陰雨天存在一定的積水風(fēng)險。

　　對LED補光燈進(jìn)行散熱是外殼結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計時需重點考慮的因素，LED半導(dǎo)體材料，對熱量非常敏感，溫度過高會造成LED波長偏移，內(nèi)部發(fā)光點永久失效，封裝膠體變形影響出光效率等問題。目前做的比較好的散熱都是把燈板直接和外殼連在一起，通過攝像機外殼對LED燈板進(jìn)行散熱。最好能在設(shè)計外殼前，利用熱設(shè)計對其整機熱量進(jìn)行分析評估，減少后期溫度過高，調(diào)整結(jié)構(gòu)的被動局面。

　　再者好的外殼設(shè)計，在滿足防水，散熱的需求外，也要對紅外漏光，反光問題進(jìn)行處理。之前紅外攝像機經(jīng)常出現(xiàn)白天圖像正常，晚上圖片白茫茫一片，看不到任何東西。除了攝像機安裝環(huán)境方面造成的紅外光直接反射回來進(jìn)入CCD 外，外殼內(nèi)部CCD周圍存在縫隙，玻璃未采用雙環(huán)玻璃設(shè)計，遮陽罩未進(jìn)行涂黑處理等原因都會造成紅外漏光，反光直接進(jìn)入CCD造成圖像偏白問題。所以紅外攝像機夜視效果不僅僅受制于CCD、DSP芯片方面限制，受機構(gòu)影響還是很大的，需引起足夠的重視。

　　線纜

　　談到線纜可能大家感覺對紅外攝像機沒什么影響，但恰恰示這段線對紅外攝像機防水，圖像品質(zhì)，壽命方面有著很大的影響。防水方面，如果攝像機輸入輸出線纜沒有使用防水線纜，就像給攝像機插入一根吸管，水分會隨著這根管子進(jìn)去攝像機內(nèi)部，造成攝像機漏水起霧;圖像品質(zhì)方面，如果此段線纜未采用屏蔽線纜，很容易造成電源和視頻之間干擾，出現(xiàn)水波紋，噪點等問題。

　　結(jié)束語

　　視頻監(jiān)控夜視需求一直很強烈，紅外攝像機一直是解決晝夜24小時監(jiān)視的主要前端設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計，紅外攝像機總銷量占整個前端攝像機銷量近60%。當(dāng)視頻監(jiān)控高清化趨勢真正到來后，客戶對高清紅外攝像機的需求也隨之增加。目前國內(nèi)、外各高清攝像機廠商，基本都有覆蓋高清紅外產(chǎn)品線。特別近兩年，一些國際一線品牌也相繼推出了多款高清紅外攝像機，國際廠商開始重視紅外攝像機市場，一方面說明紅外攝像機市場空間巨大且紅外技術(shù)已經(jīng)到達(dá)一定的成熟度，同時國際巨頭的加入加劇了高清紅外攝像機的市場競爭。誠然，競爭加劇，大浪淘沙。在信息化時代，安防企業(yè)大體模式相同，如果要在安防市場處于不敗之地必須要掌握技術(shù)、獨立生產(chǎn)、降低成本、控制品質(zhì)，才是出路。