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按照功能分为测温型和非测温型
红外探测器
探测器是红外热像仪的心脏,它可以将红外辐射转变为电信号。
探测器的分辨率
分辨率是衡量热像仪探测器优劣的一个重要参数,表示了探测器焦平面上有多少个单位探测元。
目前市场主流分辨率为160×
120,384×
288等,此外还有320×
240,640×
480等。
分辨率越高,成像效果也就越清晰。
探测器尺寸
探测器尺寸指探测器上单个探测元的大小,一般的规格有25μm,35μm等。
探测元越小,则成像的质量越好。
焦距
透镜中心到其焦点的距离。
焦距的单位通常用mm(毫米)来表示,一个镜头的焦距一般都标在镜头的前面,如f=50mm(这就是我们通常所说的“标准镜头”),28-70mm(我们最常用的镜头)、70-210mm(长焦镜头)等。
焦距越大,可清晰成像的距离就越远。
视场角(FOV)
视场角是由镜头系统主平面与光轴交点看景物或看成像面的线长度
时所张的角度,通俗的说,镜头有一个确定的视野,镜头对这个视野的高度和宽度的张角称为视场角。
噪声等效温差(NETD)
热像仪对测度图案进行观察,当系统的基准电子滤波器输出的信号电压峰值和噪声电压的均方根之比为1时,黑体目标和黑体背景的温差称为噪声等效温差。
NETD越小,表示成像画面质量越好。
第二部分:
红外热像仪应用于安防监控领域
1.红外热像仪是安防监控视频的升级
和视频安防、RFID标签识别相似,红外成像行业也属于物联网应用。
下图为物联网三大分支:
视频安防、RFID标签识别、红外热成像
红外成像行业脱胎于安防视频行业,其产品的基本功能都是对人体、物体等进行实时探测、监控,但由于红外成像相比于可见光成像,具有全天候、穿透力强、能反映温度信息等特点。
因此,红外成像有其独特优势:
红外成像与视频安防行业的比较
红外成像
视频安防像红外线成
像图像图像和温度白天或有照明件、硬盘录像机控工业、电力、边防监控等全天候,包括黑夜红外镜头、红外焦平面与风沙、大雾天气探测器、存储器
红外热成像监控装置可见光视频安防装置
可见光视频安防使用的光学成像的原理是,光电敏感元件(CCD、CMOS)对各种颜色的光线呈现出不同的感光特性,实现拍照或拍摄;
红外成像的原理是,不同温度的物体向外界辐射出不同波长的红外线,被红外线敏感元件(如红外焦平面探测器)检测到,经过后续电路(如图像处理电路),最终还原出图像。
两种监控设备对同一场景的拍摄效果如下面的两张图所示:
红外热成像效果图可见光视频安防效果图
2.红外热像仪在安防监控行业的需求:
随着安防监控行业的发展以及社会对安防需求的日益提高,夜晚可见光器材由于观测距离短,而如果采用人工照明的手段,增加观测距离,则容易暴露目标,其已经不能满足人们对夜晚监控的需求。
在安防领域,红外热像仪是一个非常有效的设备,可以远距离探测和发现目标,弥补红外摄像机的不足。
在国外,红外热像仪已广泛应用于安全防范系统中,成为安全监控系统中的明星。
而在国内,现阶段发展也非常迅速。
由于红外热像仪具有隐蔽式探测功能,
因为没有光的需要,所以省去了您制造可见光的费用,入侵者甚至无法知道他们正在被监视。
而且具有穿透烟、雾、雨水、烟云等恶劣情况持续工作,可视距离达数公里,非常适合边境巡逻、暴力防御、夜间侦察、工业安防、设备安防、码头港口安防、商业安防等领域。
3.红外热成像技术优势
(1)红外热成像技术是一种被动式的非接触的检测与识别,隐蔽性好。
(2)红外热成像技术不受电磁干扰,能远距离精确跟踪热目标,精确制导。
(3)红外热成像技术能真正做到24H全天候监控
(4)红外热成像技术控测能力强,作用距离远
(5)红外热成像技术可采用多种显示方式,把人类的感官由五种增加到六种
(6)红外热成像技术能直观地显示物体表面的温度场,不受强光影响,应用
广泛。
4.红外热像与其他安防监控技术的比较
可见光监控与红外监控技术比较
概述
全天候视频监控系统是由摄像、传输、控制、显示、记录登记5大部分组成。
摄像机通过同轴视频电缆将视频图像传输到控制主机、监控器和录像机,同时可将需要传输的语音信号同步录入到录像机内。
控制主机可以对接收到的视频进行数据处理。
通过控制主机,操作人员可向控制器发出指令,对摄像机的上、下、左、右的动作进行控制及对镜头进行调焦变倍的操作,并可通过控制主机实现在多路摄像机之间的切换。
利用特殊的录像处理模式,可对图像进行录入、回放、处理等操作,使录像效果达到最佳。
系统功能图
组成设备
全天候视频监控系统产品包含视频矩阵,硬盘录像机,监控摄像机,镜头,支架。
视频监控系统组成部分包括监控前端、监控管理中心、PC客户端。
各组成部分的说明如下:
监控前端:
用于采集被监控点的监控信息,并配备报警设备。
监控摄像头+本
地监控管理中心。
监控摄像头包含彩色CCD摄像机,微光CCD摄像机,红
外CCD摄像机。
原始视频信号传到计算机,经计算机处理后,以TCP/IP协
议通过网络传至其他终端显示设备。
监控摄像机:
是用在安防方面的准摄像机,它的像素和分辨率比电脑的视频头要高,比专业的数码相机或dv低。
监控摄像机大多只是单一的视频捕捉设
备很少具备数据保存功能。
监控摄像机从外型上主要区分为枪式、半球、
高速球型,另外还有模拟监控和IP网络监控的区分,广泛应用于银行、交
通、平安城市等多个安保领域。
监控管理中心:
承担所有前端设备的管理、控制、报警处理、录像、录像回放、
用户管理以及将监控视频上传到网络等工作。
PC客户端:
在监控管理中心之外,也可以由PC机接到网络上进行远程监控。
CCD摄像机的工作原理简介
1.
CCD是ChargeCoupledDevice(电荷耦合器件)的缩写,它是一种半导体成像器件,因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。
CCD器件及其应用技术的研究始于70年代,经过80年代的成长阶段、90年代的快速发展阶段,CCD制造工艺经历了各种改进,技术已比较成熟。
它作为一种新型光电转换器已被广泛应用,特别是在图像传感和非接触式测量领域的应用更为迅猛。
CCD具有体积小、重量轻、功耗小、启动快、成本低、低噪声、寿命长、可靠性高、分辫力高;
便于像素寻址和改变扫描速度,畸变小,几何重现性好;
像元几何尺寸精确。
测量精度高;
灵敏度高,动态范围宽,易与微光像增强器级联耦合;
有数字扫描能力,可实现模拟和数字等不同形式输出;
不同材料的CCD光谱响应可覆盖紫外、可见光、近红外、中红外等较宽的波段范围等特点,因而被广泛地被应用在微光电视摄像,信息存储和信息处理等方面。
与CMOS相比,亦有灵敏度高、分辨率高、噪声小、技术成熟等优势,因此具有非常广阔的应用前景。
CCD有两种基本类型:
一是电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面,并沿界面传输,这类器件称为表面沟道CCD(简称SCCD);
二是电荷包存储在离半导体表面一定深度的体内,并在半导体体内沿一定方向传输,这类器件称为体沟道或埋沟道器件(简称BCCD)。
CCD的突出特点以电荷为信号的载体,其基本工作过程主要是信号电荷的产生、存储、转移和检测。
2.CCD摄像机的工作方式
被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上,CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷,各个像素积累的电荷在视频时序的控制下,逐点外移,经滤波放大处理后,形成视频信号输出。
视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。
3.分辨率的选择
评估摄像机分辨率的指标是水平分辨率,其单位为线对,即成像后可以分辨的黑白线对的数目。
常用的黑白摄像机的分辨率一般为380-600,彩色为380-480,其数值越大成像越清晰。
一般的监视场合,用400线左右的黑白摄像机就可以满足要求。
而对于医疗、图像处理等特殊场合,用600线的摄像机能得到更清晰的图像。
4.成像灵敏度
通常用最低环境照度要求来表明摄像机灵敏度,黑白摄像机的灵敏度大约是0.02-0.5Lux(勒克斯),彩色摄像机多在1Lux以上。
0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合;
在夜间使用或环境光线较弱时,推荐使用0.02Lux的摄像机。
与近红外灯配合使用时,也必须使用低照度的摄像机。
另外摄像的灵敏度还与镜头有关,0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2相当于3.4Lux/F1.参考环境照度:
夏日阳光下100000Lux阴天室外10000Lux电视台演播室1000Lux距60W台灯60cm桌面300Lux室内日光灯100Lux黄昏室内10Lux20cm处烛光10-15Lux夜间路灯0.1Lux
5.电子快门
电子快门的时间在1/50-1/100000秒之间,摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式,可根据环境的亮暗自动调节快门时间,得到清晰的图像。
有些摄像机允许用户自行手动调节快门时间,以适应某些特殊应用场合。
6.外同步与外触发
外同步是指不同的视频设备之间用同一同步信号来保证视频信号的同步,它可保证不同的设备输出的视频信号具有相同的帧、行的起止时间。
为了实现外同步,需要给摄像机输入一个复合同步信号(C-sync)或复合视频信号。
外同步并不能保证用户从指定时刻得到完整的连续的一帧图像,要实现这种功能,必须使用一些特殊的具有外触发功能的摄像机。
光谱响应特性
CCD器件由硅材料制成,对近红外比较敏感,光谱响应可延伸至1.0um左右。
其响应峰值为绿光(550nm),分布曲线如右图所示。
夜间隐蔽监视时,可以用近红外灯照明,人眼看不清环境情况,在监视器上却可以清晰成像。
由于CCD传感器表面有一层吸收紫外的透明电极,所以CCD对紫外不敏感。
彩色摄像机的成像单元上有红、绿、兰三色滤光条,所以彩色摄像机对红外、紫外均不敏感。
CCD芯片的尺寸
CCD的成像尺寸常用的有1/2"
、1/3"
等,成像尺寸越小的摄像机的体积可以做得更小些。
在相同的光学镜头下,成像尺寸越大,视场角越大。
芯片规格成像面大小(宽X高)对角线1/28mm1/36mm
9.像素:
这个是常见的参数。
在芯片确定的情况下,像素越高,灵敏度越低,两者是反比关系,所以像素不是越高越好,在像素够用的情况下应尽量优先确保灵敏度。
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- 全天候 视频 原理