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安防红外夜视技术驱动视频监控不断发展
2016/5/24 8:57:00      来源:《中国安防》    作者:吴学生

  近年来,随着视频监控产业的发展,其应用日益普及和深入,已得到市场的接受与广泛认同。这几年,随着视频监控市场需求不断提升,相应带动了监控技术的快速发展,智能化、网络化、高清化成为近年来视频监控发展的主要趋势。除此以外,笔者认为,夜视技术也是视频监控的一个重要方向,夜视技术的发展可以说使视频监控的发展又向前迈进了一大步。


  目前行业在高清、智能、网络化方面都发展得很快,比如在高清化方面,视频监控摄像机已从最初的低像素模拟信号发展到高清数字型号,再到现在的4K甚至8K,企业在高清化的道路上走得稳健而迅速。在智能化方面,从近两年的展会上就可以看出目前市场上进行智能视频分析研发的厂家越来越多,产品也越来越多,来势汹汹。相对于高清化与智能化的快速发展,夜视技术似乎不太经常被人提及与关注,发展也相对较慢。但是我们知道仅就安防监控行业来说,更重要的时间段其实是在晚上,更多需要被关注和记录的事件也大多发生在夜深人静的偏僻角落,夜间的视频监控效果显得尤其重要,所以夜视技术的发展可以被看做是安防技术发展最重要的方向之一。

  一、几种夜视技术的优劣对比

  目前安防行业较常用的四种夜视技术为:普通红外技术、激光技术、微光技术以及红外热成像技术,我们对四种技术的优势劣势做了一个简单的比较,见表1。

 

技术

优势

劣势

备注

红外摄像机

1.成本低

2.市场普及度高,对非重要区域的夜间监控是很好的补充 。

1.远距离检测效果差

2.图像不均匀,会形成光斑。

3.隐蔽性差

4.耗电量大

5.灯珠衰减严重,一般1-2

目前普及度最高

激光技术

1.监测距离较远

2.可观测细节,作为取证用

1.图像不均匀,会形成光斑。

2.激光头损耗严重,一般2年就要更换。

3.能量太高,有一定的危险性 。

在安防监控项目上有一定使用

微光夜视

技术

1.耗电量比主动红外低

2.远距离对人脸识别比主动红外要好。

1.成本高

2.市场很少使用

主要在军队上使用,安防领域应用很少

红外热成像

1.图像画面均匀,清晰

2.监测距离最远 (从几百米到十几公里)

3.隐蔽性好

4.无需任何光源,环境适应性最高。

5.抗眩光,无惧任何强灯光

6.对抗雾霾、烟尘等复杂气象条件,抗干扰。

7.功耗低

 

1.成本高

2.无法看清物体细节

未来的发展趋势,作为夜间监控最重要的补充

  在之前的工程应用中,我们知道最常用的夜视技术是普通红外摄像机,这得益于它的低成本优势,促使其得到了最广泛的应用,这类产品也是过去几年安防夜视技术最重要的代表。但受限于它的距离因素,在远距离的夜间监控需求上,激光技术得到了较多的应用。而作为夜间监控效果最好的红外热成像技术,由于过去成本过高、技术攻关难、核心部件进口受限、产业化进程缓慢等因素影响,并没有在安防监控行业得到很广泛的应用。近年来,随着红外热成像成本的大幅降低以及国内外一些厂家的不懈努力、积极探索,尤其是一些原本就在安防行业有较深积累的专业厂家如大立科技等不断推广和技术突破,红外热成像技术已经有了越来越多的实际应用,并且有逐年爆发的趋势。

  二、红外热成像探测器产品的发展

  红外热成像技术是以接收景物自身各部分辐射的红外线来进行探测,利用景物自身各部分辐射的差异获得图像的细节,其实是一种波长转换技术,即把红外辐射图像转换为可视图像的技术。由大气透红外性质和目标自身辐射所决定,红外热成像技术通常在3-5µm和8-14µm两个波段内工作。

  红外技术的核心是红外探测器,红外探测器按其特点可分为四代:

  第一代(1970s-80s):主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像;

  第二代(1990s-2000s):是以4x288为代表的扫描型焦平面;

  第三代:是凝视型焦平面;

  第四代:是目前正在发展的以大面阵、高分辨率、多波段、智能灵巧型为主要特点的系统芯片,具有高性能数字信号处理功能,同时具备单片多波段探测与识别能力。目前非制冷焦平面探测器的主流技术为热敏电阻式微辐射热计,根据使用的热敏电阻材料的不同可以分为氧化钒探测器和非晶硅探测器两种。两种探测器的温度稳定性都不错,非晶硅的实时流畅性比较好一些,所以目前主流热像仪厂家采用非晶体居多。红外热成像仪都是基于此类探测器类型,

  非制冷焦平面阵列探测器的发展,其性能可以满足部分的军事用途和几乎所有的民用领域,目前其真正实现了小型化、低价格和高可靠性,成为红外探测成像领域中极具前途和市场潜力的发展方向。之前世界上只有美国、法国、日本、以色列四个国家拥有非制冷焦平面探测器产业化生产的能力,其核心技术仅有美国和法国两个国家掌握,日本和以色列则由美国取得技术许可。如今,随着我国大力发展核心探测器技术,尤其是像大立科技等核心厂家的不懈努力和积累,已经掌握了核心技术并实现量产,我国已经跨入了实现焦平面探测器产业化的少数国家之列。

  三、热成像的代表性行业应用

  红外热像技术早期只局限于军事领域的应用,伴随着冷战的结束,其开始大规模走入民用领域。目前红外测温、红外成像已在工业、交通、电力、石化、农业、医学、遥感、安全监控与防范和科学研究等民用领域广泛应用,成为自动控制、在线监测、非接触测量、设备故障诊断、资源勘查、遥感测量、环境污染监测分析、人体医学影像检查等重要方法。系统级产品种类和量产规模的不断扩大导致了红外器件成本的降低,这个发展趋势不但促进了这项技术在民用领域能够不断地探寻更多的应用用途,同时又拉动了这项技术本身所牵引的基础行业的发展。我们一起来看看比较有代表性的行业应用:

  电力行业:电力是目前红外热成像应用最成熟的行业,其主要是用于检测电厂、发电厂、变电站等企业的电力设备、在线监测、检查运行故障等,这对于及时发现、处理、预防重大事故的发生可以起到非常关键而有效的作用。大立科技的红外智能在线实时监测系统是集可见光、红外热成像和嵌入式处理技术于一体的实时监控、监测系统,系统可对运行中的变电站设备进行自动巡检、实时监测、自动预警、实时获取设备故障状态的热信息,并自动生成相应的温度变化报表,具有不停电、远距离、安全可靠、检测精度高等特点,是实现在线监测和设备状态检修非常有效的方法,目前已经在诸多电力项目中得到成功应用。

  石油石化行业:石油化工行业的许多重要设备都在高温、高压条件下工作,而且大多数是流程作业,周期运行长,再加上石油化工生产本身固有的危险性(易燃、易爆),该工业生产部门历来都非常重视对生产工艺过程进行严格的在线监测,如设备本身的可靠性及安全性的检查以及定期的停产检修。大立科技石油石化行业解决方案可以为石化企业在厂区设备热故障检测、供电系统热故障检测、危险气体泄漏、消防救援和安防监控等方面提供很好的帮助。

  海洋海事行业:红外热成像仪可以用于对海洋环境、海洋资源和海上船只、漂浮物等进行全天候观察、搜索、监视,对船上的机电设备状态检测,消防救助以及海上救助救援等,辅助航行,安全防范,具有广泛应用。

  检验检疫(人体测温)行业:近些年,随着SARS、禽流感、埃博拉、MERS等传染疫情的肆虐,疫情防治工作尤显重要。为确保出入境旅客的安全通关以及提高口岸出入境人员的传染病筛检能力,大立专门针对卫生检疫部门研发了红外热成像体温快速筛检系统,配合检疫部门做好疫情防控工作,让疫情防控更加高效。

  森林防火行业:国家在近几年对林火防控的投入非常大,各地也越发重视森林火灾的防治。由于红外热像仪是反映物体表面温度而成像的设备,因此除了夜间可以作为现场监控使用外,还可以作为有效防火报警设备,在大面积的森林中,火灾往往是由不明显的隐火引发的,这是毁灭性火灾的根源,用现有的普通方法很难发现这种隐性火灾苗头。红外热成像技术能进行全天候、远距离、宽范围的实时监测,及时准确地发现火情并告警,为灭火行动做快速、有效的指导。

  轨道交通行业:铁路系统是一个非常庞大复杂的系统,有着数不胜数的电力机车、配套电气设备、接触网线和信号系统等,对铁路系统中的这些重大装置设备采用有效地预测性维护非常有必要。红外热成像可在电路供电系统检测、机车系统装置温度监测、夜视安全辅助驾驶等方面发挥重要的作用。

  除了以上这些应用,红外热成像技术在机场、警用观察、工业检测、消防救援等等行业也有着很好的应用。

  结语

  近年来,伴随视频监控市场的快速发展,红外成像、红外/可见光融合的智能视频监控报警系统也获得了较大的进步,应用细分市场越来越多。随着红外夜视技术的重要性不断得到体现以及越来越多厂家加入到这个领域中,相信在不久的未来,红外热成像的价格会更加亲民,应用也会更加完善,届时将不断创造出更多的市场需求和机会,而企业要把握住机会则需要在技术、产品、解决方案、服务等各个环节下更多功夫。

编辑:侯雨婷
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