浅谈监控摄像头加装红外灯的技术

摘 要：安全是一个社会和企业赖以生存和发展的基础，尤其是在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，加强现代化的安防技术就显得更为重要。视频监控系统是安防领域中的重要组成部分，是安全系统中最关键的子系统。随着社会的进步和经济的发展，对安全的要求也变为更加苛刻，因此要求视频监控系统能在各种恶劣的环境下进行全天候的实现实时监控。由于红外监控一体摄像机只经历了不到5年的发展阶段，如何在原有设备上实现夜视功能以至实现全天候的实时监控，成为企业技术改造的难点，针对这些问题，本论文提出了基于彩转黑摄像机加装红外灯的解决技术方案，最大化的利用了原有的监控设备实现全天候的实时监控。

关键词：视频监控系统；彩转黑摄像机；红外线

中图分类号：TP23

1 红外线及红外摄像技术

光是一种电子磁波，其波长范围为1纳米（1nm=10-9m）至1毫米（1mm=10-3m），人眼可以看见的光称为可见光。可见光的波长范围为380nm-780nm，可见光波长由长至短可分成红、橙、黄、绿、青、兰、紫七种，波长比紫光短的看不见的光称为紫外光，波长比红光长的看不见的光称为红外光。

红外摄像技术分为被动红外摄像技术和主动红外摄像技术两种。被动红外摄像技术是利用所有物体在绝对零度以上都有红外光发射的原理。由于人体和发热体发出的红外光较强，其它非发热物体发出的红光很微弱，因此，利用特殊的红外摄像机就可以实现夜间监控。被动红外摄像技术由于设备造价高且环境摄像效果差，在一般企业级应用不多。

主动红外摄像技术是利用半导体固体发光（LED）或红外线灯或热辐射红外灯人为产生红外辐射，发出人眼看不见的红外光去照射景物和环境，利用普通低照度CCD去感受周围环境反射回来的红外光，从而实现夜视功能

2 红外线和黑白CCD

在实际应用中，我们发现黑白摄像机比彩色摄像机具有更高的灵敏度，可以在较暗的环境里获得不错的图像，特别在有红外光源配合使用时更是可以做到0LUX（可见光）。

由于黑白CCD图像传感器具有很宽的感光光谱范围，其感光光谱不但包括可见光区域，还延长到红外区域，利用此特性，可以在夜间无可见光照明的情况下，用辅助红外光源照明也可使CCD图像传感器清晰地成像。而普通彩色摄像机为了能传输彩色信号，从CCD器件的输出信号中分离出绿蓝红三种基信号，然后合成彩色电视信号，其感光光谱只在可见光区域。

普通CCD黑白摄像机可以感受光的光谱特性如图3所示。

由图可见，黑白CCD它不仅能感受可见光，而且可感受波长大于760nm至400μm红外光。这就是利用普通CCD黑白摄像机、配合红外灯可以比较经济地实现夜视的基本原理。

3 红外灯的分类及产品特点

红外灯按红外光辐射机理分为半导体固体发光（LED）和红外线灯或热辐射红外灯两类。

3.1 热辐射红外灯的原理与特点。物体在温度较低时产生的热辐射都是红外光。当加热到500℃以上时，才会产生暗红色的可见光，随着温度的上升，光变得更亮更白。在热辐射光源中，通过加热灯丝来保证辐射不断的进行。辐射体在不同温度时，辐射出的峰值波长是不同的，其光谱能量的分布也是不同的。根据上述原理，热辐射红外灯，其红外光成分可达92%。功率可达到375W，使用寿命可达2000-5000d小时，辐射角可达60-80°。红外灯发射的红外光谱范围很宽，波长在800-2500nm之间，这与普通黑白摄像机感受的宽光谱范围相一致。

3.2 LED红外灯的特点。光谱功率分布比较集中的窄带分布，其中心波长为830-950nm，半峰带宽约为40nm，满足一般CCD黑白摄像机可感受范围。它的最大优点是可以完全无“红暴”。LED红外灯因其成本造价低，成为目前使用最多的红外产品，其使用寿命一般为6000小时。

4 监控摄像头加装红外灯的技术方案

红外灯的选择最重要的问题是红外灯与摄像机、镜头、防护罩，供电电源等成套性。

考虑系统设备的成套性时要特别注意以下几个问题：

4.1 加装对象必须是黑白摄像机或日夜两用型摄像机。黑白摄像机采用的CCD传感器有很宽的感光光谱范围，利用辅助红外灯照明就可在CCD传感器上清晰的成像，日夜两用型摄像机采用两个CCD进行切换或者采用一个CCD传感器，利用数字电路的切换也可以实现红外灯泡照射摄像。

4.2 要求红外灯与摄像机CCD尺寸规格要协调。目前市场上的CCD摄像机规格有1/2，1/3，1/4，如果红外灯标称的有效距离是在1/2摄像机条件下试验的，这时如使用1/3摄像机或1/4摄像机有效距离就一定受影响，因为l/3摄像机的光通量只有1/2摄像机光通量的44%。因此针对不同CCD尺寸建议选配相应有效距离的红外灯。

4.3 电源供电。红外灯对工作电流影响非常敏感，在距离较远的多个红外灯同时采用DC12V集中供电时，由于电路衰减可造成各红外灯供电电压高低不一致，影响发射功率，导致红外分布不均匀红外成像质量不高，因此在条件许可的情况下，尽量采用AC220V供电为宜。

5 红外灯的安装调试

5.1 摄像机设置为自动电子快门、自动增益控制等参数，以适应昼夜照度的变化。

5.2 应尽量避免红外摄像机视场内有全黑色物体、空旷处、水等容易吸收红外光线的物体，如果红外线光被吸收或减弱，将会大大削弱红外线的反射与摄像机的效果。

5.3 考虑被摄像景物的反光程度。红外线具有与可见光相同的反射、折射等特性，故在目标景物周围没有良好的反光环境（如建筑物、围墙、标牌）时应考虑一定的距离余量。

5.4 红外线灯不可直接面对摄像机，摄像机所见的红外光线如同人类看到的日光一样，会使影像出现反白现象。

5.5 红外线灯不一定与摄像机安装在同一位置，若摄像机离被照物体远可考虑将红外线灯安装在两者之间。同位置安装最佳方式是红外线灯与摄像机上下重叠架设。

5.6 红外线灯安装高度不应超过4米，太高会影响光线的反射率。角度应由上向下俯角20度为佳，仰角过大反射率降低。

5.7 必须保障红外线灯的工作指标，红外线灯的供电电源功率必须高于红外灯本身的工作功率

6 总结

随着经济的飞速发展，视频监控技术在工作生活中应用越来越广泛，视频监控也由原来的事后追朔朝着事前防范的功能转变。

本文结合目前企业监控系统的现状，提出了基于黑白摄像机或日夜两用型摄像机加装红外灯改造方案，最大化的利用了原有的监控设备进行了技术改造升级，实现全天候的视频监控。

参考文献：

[1]梁笃国.网络视频监控技术及应用[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[2]汪光华.视频监控全面解析与实例分析[M].北京：机械工业出版社，2012.

[3]田芊，廖延彪，孙利群.工程光学[M].北京：清华大学出版社，2007.

作者简介：杨振宇（1980.2-），男，硕士，中级职称，研究方向：大规模集成电路布局、企业安防监控平台改造、项目管理。

作者单位：广西中烟工业有限责任公司信息中心，南宁 530001