夜视监控技术发展的探讨

综论

安全系统的重要性**会高估！据《安全&自动化》杂志期刊预测：随着未来5年经济的持续增长及人民生活水平的提高，对安防需求越来越高，中国大陆安防市场年增长率**过50%。911事件后，**安全监控系统市场扩大了至少3倍，尤其在伊拉克战争后，**市场将更加继续扩大。

然而，在这个急剧扩大的行业中，有一个**的问题没有得到很好的解决——这就是摄像机的夜视问题。我们知道：现在市场上任一款摄像机就如同人眼睛一样，在光线太暗（或*黑暗）时是无法清晰地看清目标物的。

911以后不论在公或私的领域里，监控系统所用的摄像机都扮演着一个**增长的角色。不幸的是：目前多数的**摄像机要不就是。太贵，要不就是不能在持续变化的环境中正常操作，譬如说白天夜间的转换，夏天冬天的转换，雨与雾的转换…等等，为了更有效适应这些变化，**增添额外的附件或技术，如此便增加了成本又降低了效率。

经过多年的市场接触，本公司汇集了一些经验，愿在此与诸位分享。

夜视的技术

夜视，目前已经有许多不同的科技。归纳起来有三种方式。

**，卤素灯：它的发光功率非常强大，当然耗电量以及发热也会相对比较大，成本比较高，它的致命缺点是寿命非常短，一般都在一千小时以内，故很少有人将此技术用于闭路电视监视系统领域。

*二，微光放大：它把微弱的光线放大了近3,000倍，但同时杂讯也跟着放大了，一代一代的改良品就在于尽可能地去除杂讯，目前仅军方拥有此技术并不释放给民间。这种技术在美国已经比较成熟，目前发展到了*三代半，俄国目前是*三代，而国内目前达到了*二代的水准。值得注意的是：美国还没有对中国开放出口这项技术。微光放大的优点是可视距离比较长，但顾名思义，它的缺点就是比微小的光更暗的光就无法看到，它还有另一个在CCTV闭路电视监视系统领域里不适用的缺点就是：画面解析度较低，一般在十米以外就无法辨识物体或人员面貌，在要求“证据力”的监控系统行业里，无法使用此技术。

*三，红外技术：

红外技术的运用有两种方式，**种是被动红外热感应成像仪，它一般用于特殊场合，但画面仅为物体的轮廓，无法做为呈堂的证据，而且它的价格较为昂贵，一般在美金万元甚至十万元以上，故亦无人将此技术用于监控系统。*二种是主动发红外光的夜视产品，它是目前监控行业里95%以上使用的技术。红外线监控系统通过主动发出红外波长的光照亮物体（一般肉眼所接受的波长范围是在红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的范围内，红以外的，紫以外的，肉眼看不到，但摄像机可捕捉得到，这就是红外灯打开时，我们觉得依旧是漆黑，而荧光幕上却能看到的道理），红外光的亮度决定了看清的程度；同时由于不同CCD对于红外波长的较佳感应段不同，因此，如果采用不恰当的摄像机将会造成画面的不清晰。

红外线技术的沿革

主动红外技术早在60年代初期由美国贝尔实验室研发出来后，较早期的有效率仅为5%(即每输入一定能量，其中有5%用于发光，其余95%的能量变成热散掉而浪费了)，多用在遥控器等简单产品上，而用于夜视时多为红外灯泡，它的体积大，耗电也大，明显过大的体积和

高温使其不适于室内使用，而且其使用寿命只有一千小时，更不适于用来监控。后来红外线技术进化到LED，有效率提高为10%左右，目前医疗设备多为这一阶段的技术，用于夜视时把原有的体积大幅缩小，耗电量也由数百数千瓦降为数瓦，因此它可使用于室内，但同时也带来了一个明显的缺点，那就是受限于散热处理而发光功率大减，以至照射距离急剧缩减。在二十世纪九十年代末期开始出现高度集成的点阵式LED技术，可在较长距离内“看清”标的物，此项技术的优点在于：

 1、集成体具有更高标准的**等级且更**。

2、集成体使用金属制成，散热好，操作时易保持低温，不似传统LED的设计，热电不分离，仅靠两根细金属脚（pin脚）散热。

3、集成体使用特殊的材料，使得寿命增长许多倍。

4、发光体是单光源，使得照明光束均匀照射在目标的物上，发光角度可大可小，无手电筒效应。

5、高度集成的一体化设计 。      

LED Array 与LED的差别

1、亮度：单一个传统LED的光学输出一般约为5-15mW，现今虽有40-50mW或更大功率的LED问市，但依然无法与单颗点阵式LED 相比，且由于热电不分离的基本设计使它的散热处理不易。较大的点阵式LED的光学输出可达约2000mW以上，甚至更高。也就是说一两百个传统 LED的亮度总和相等于一个点阵式LED的亮度。故很小的零件体积却能在很长的距离看清标的物。

2、体积：由于点阵式LED为高度集成(highly integrated)的LED，故体积比相同亮度的LED总和小很多。

3、发光角度：传统LED受限与设计以至散热处理不佳，为迁就散热，单颗的发光无法太大，照射距离便受到了限制，故多以小角度制作，集中能量以期照得远一些，其发光角一般为8°- 30°角，故形成一道有如手电筒般的光束，*图像过亮而泛白而周围过暗看不清楚。点阵式LED的发光体原始的角度约为150°，可通过光学手段改变不同的角度，灵活度大。在室内可均匀照亮全部空间，而其它LED的光束无法做到，而使用在**长距离的室外，其整体产品的体积远小于一般传统LED产品。

 4、寿命长：由于点阵式LED的散热易处理及制作材料不同，其寿命约为传统LED寿命的五到十倍。在头近两年内，人眼几乎无法看出照度衰减。

5、点阵式LED的质量等级一般为**级，**工业级，当然**一般使用商业等级的LED。简单说，正常使用下它是不会坏的。

过去困扰夜视的障碍

1、“彩色不失真”与“夜视”同时存在是一大困难，由于IR Cut技术的问市已得到解决。

2、由于可见光与红外光波长不同，故聚焦点不同，形成了日夜画面无法同时清晰。近年来发展出镀膜技术的红外镜头亦解决了聚焦问题。

现在LED夜视产品仍存在的缺点

1.        杂光干扰：现时生活中，要想寻找*黑暗的场所非常难，或多或少都会有诸如路灯、车灯等可见光存在，这些可见光对红外夜视而言是干扰而非辅助。

2.        寿命短：由于散热处理及制作材料地局限，使得红外光衰减得非常快。一般在6个月至1年后，画面效果已模糊不清。

3.        手电筒效应：绝大多数的LED角度太小，能量过度集中，造成画面*过亮而泛白，周围能量不足而过暗，形成手电筒般的光圈。

4.        长距离产品的体积仍太大：为求远处能看得清而需要较大的发光功率，LED的个数加多而造成整体产品体积多大。

平安城市的要求

平安城市使得中国安防市场急剧扩大，市场规模在**比例中，从三年前的不到4%至如今的20%。但平心而论，量的增加并不代表进步，多数城市安装的安防系统效果不彰。

犯罪分子多数在夜间作案，要想确实起到吓阻作用且能真正协助破案，加强夜视效果应是当务之急。

结论

一、                        摄像机的技术日新月异，如彩转黑、、**低照度、场积累、降噪等，带给夜视一定程度的进步，尤其是场积累功能，但它仅适宜监控静态目标，无法看清移动物体，故欲取得夜间满意的图像，仍需藉助辅助光源---红外光。

二、                        现时生活中，欲找到*黑暗的处所，几乎不太可能，或多或少都有一些诸如路灯、车灯等的可见光存在，这些可见光对红外夜视而言是干扰而非辅助。运用滤片及IR Cut的延伸使用，可在白天得到不失真的彩色画面，而晚上又能取得良好的夜视效果并防止了杂光干扰。

三、                        结合点阵式LED的技术和上述IR Cut滤片的构想，将大大的改善夜视的效果。这样的结合将引起CCD监控界的一场变革，使人们的监控视野由白天扩展到伸手不见五指的黑夜，从而满足不**业对所需监控的目标区域实现全天候的监控。

四、                        在点阵式LED生产成本下降至接近LED的水平时，点阵式LED全面取代LED应是顺理成章的结果。试想，付出约略相同的代价而取得五到十倍寿命的产品，有谁不愿？　

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