红外摄像机

红外摄像机是集摄像机、防护罩、红外灯、电源和散热单元等为一体的摄像设备。红外摄像技术是安防监控领域常用的夜视技术。实现夜视的基本原理是普通CCD黑白相机可以感受到红外光的光谱特性（即可以感受到可见光和红外光），配合红外灯作为“照明光源”进行夜视成像。1800年发明后，红外技术被应用到生活中。经过近二十年的快速发展，安全监控的应用在技术上已经成熟。 www.qwbaike.cn

红外相机的发展趋势将是数字化、智能化、网络化和集成化。它将更方便地链接其他安全设备，如温度、湿度、烟雾、入侵等探测器，同时可以链接报警、锁等动作装置，这便于形成强大的安全系统。

为了满足昼夜监控的需求，中国厂商早在2001-2003年就开始探索红外相机领域。自2003年以来，该技术逐渐得到改进，红外摄像机逐渐大规模进入市场。由于其丰厚的利润和广阔的市场前景，许多制造商已经开始致力于红外摄像机的研发和生产。随着安防行业的不断发展和技术的不断更新，用户对24小时监控的需求越来越强烈。因此，配备红外光源的前端视频采集设备在视频监控领域的作用更加突出。

到2006年初，红外相机的整体格局基本形成，近年来红外相机应用中暴露出的起雾、进水、整机温度过高、稳定性差等诸多问题正在逐步得到解决或改善。
www.qwbaike.cn

2006年之后，红外相机市场逐渐形成了供大于求的局面，厂商之间的竞争日趋激烈。
www.qwbaike.cn

2007年前后，一些IP监控厂商开始推出早期的IP红外摄像机，但这批IP红外摄像机普遍只支持CIF分辨率，并且没有双滤镜设计。红外灯只使用了最常见的技术，这是早期的实验产品。

www.qwbaike.cn

2008年和2009年，视频编码处理技术的应用越来越成熟，支持D1分辨率的IP红外摄像机开始出现，随着网络视频监控的普及，它们得到了越来越多的应用。这批IP红外摄像机采用专业LED红外技术，红外工作距离可覆盖15米至80米。 www.qwbaike.cn

www.qwbaike.cn

2010年，随着高清视频监控的迅速兴起，新一代IP红外摄像机——高清红外网络摄像机开始崭露头角。这些摄像头不仅实现了720p和1080p的高清效果，还采用了最新一代的红外灯技术，配备了高端的双滤镜设计。 www.qwbaike.cn
www.qwbaike.cn

红外相机分为主动型和被动型，但它们在工作原理和应用范围方面有很大不同。 www.qwbaike.cn

主动红外摄像机：光是一种电磁波，其中可见光为380 ~ 780纳米，红外光为0.78 ~ 1000微米..主动红外相机技术是利用特殊的“红外灯”人工产生红外辐射，发射红外光照亮物体，并利用成像元件（CCD或CMOS）感受周围环境反射的红外光，从而实现夜视功能。物体表面的红外灯反射的红外光也可以转化为光电电荷，黑白CCD图像传感器可以感应这些光电电荷以生成黑白图像。红外灯是一种发射红外线的光源。它主要使用五组具有基本颜色的发光二极管，即红色、橙色、黄色、绿色和蓝色。其发光方式可分为直下式和反射式。 www.qwbaike.cn

红外发光二极管属于发光二极管。它是一种能将电能直接转化为近红外光（不可见光）并辐射出去的发光器件，主要用于各种光电开关和遥控发射电路中。红外发射管的结构和原理与普通发光二极管相似，但使用的半导体材料不同。红外发光二极管通常由GaAs和砷化镓等材料制成，封装在全透明或浅蓝色黑色树脂中。光谱功率分布的中心波长为830 ~ 950纳米，半峰带宽约为40纳米，为窄带分布，普通CCD黑白相机即可感受到。它最好的优点（使用940 ~ 950纳米是它可以完全没有红色爆发，波长红外管）或只有微弱的红色爆发（红色爆发有可见的红光）和长使用寿命。

被动红外摄像机：只要温度高于绝对零度（-273℃），自然界中的任何物质都能发出红外线。被动红外相机是一种探测目标自身发出的红色热线并根据红外辐射的分布生成图像的设备。由于目标的红外辐射与其温度密切相关，被动红外相机也称为热像仪或热成像相机。只要温度高于绝对零度（-273℃），自然界中的任何物质都能发出红外线。被动红外相机是一种探测目标自身发出的红色热线并根据红外辐射的分布生成图像的设备。由于目标的红外辐射与其温度密切相关，被动红外相机也称为热像仪或热成像相机。 www.qwbaike.cn

成像的原因是光学图像经过转换后，将转换为电信号，这将成为信号源，而视频记录系统将通过电磁转换系统将信号源发出的电信号转换为磁信号，然后记录在录像带上。如果相机需要用回放系统播放这些画面，只需要操作相关的操作键，将磁信号变成电信号，放大后就可以成像了。

www.qwbaike.cn

红外相机主要由以下几部分组成:镜头、滤光片、图像传感器、信号处理器、耐热外壳等。其中，图像传感器由CCD或CMOS材料制成，可将红外信号转换为数字信号输出。信号处理器负责调整和处理图像，以确保拍摄的图像层次清晰、色彩真实。

红外线灯板：红外光是一种波长大于780纳米的不可见光。目前红外摄像机的红外灯一般有两种类型。红外发光二极管（LED）或LED阵列用于产生红外光。该设备通过砷化镓（GaAs）半导体中电子和空穴的复合产生红外光。使用红外激光二极管LD也可用作红外光源。然而，需要将较低能量状态的电子激发或泵浦到较高能量状态，并通过大量粒子的反转和共振来维持受激红外辐射。通电后，PCB电路板将电流传输到可将电能转化为光能和热能的红外灯芯，红外灯发出红外光并投射到物体上。

镜头：红外灯投射到物体上后反射的红外光被收集、聚焦并成像，然后传输到相机主板的感光组件（CCD/CMOS）。 www.qwbaike.cn

相机主板：光敏元件（CCD/CMOS）将接收到的红外图像转换为电流信号，通过PCB电路板传输到工作ic的电子元件进行处理，最后由微处理器芯片（DSP）转换为视频信号输出。 www.qwbaike.cn

摄像机外壳：固定上述组件的组合，保护上述组件，并实现防水、防尘和防撞击的功能。同时，整个产品更加美观。 www.qwbaike.cn

图像声音传感器：图像传感器有两种模式:CMOS和CCD。CMOS不仅是互补金属氧化物半导体，而且是由硅和锗制成的半导体，其基本功能是通过CMOS上带负电荷和带正电荷的晶体管来实现的。由这两种互补效应产生的电流可以被处理芯片记录并解释为图像。CMOS用于CCD的主要优点是非常省电。与由二极管组成的CCD和CMOS电路不同，几乎没有静态功耗。

模数转换器：A/D转换器的功能是将图像和声音等模拟信号转换为数字信号。基于CMOS模式的图像传感器模块具有用于直接数字信号输出的接口，无需A/D转换器。基于CCD模式的图像传感器模块如果具有直接的数字输出接口，则不需要A/D转换器，但由于该模块主要是为模拟相机设计的，并且只有一个模拟输出接口，因此需要进行A/D转换。 www.qwbaike.cn

图像和声音编码器：A/D转换后的图像和声音的数字信号按照一定的格式或标准进行编码和压缩。编码和压缩的目的是促进音频/视频信号和多媒体信号的数字化；在计算机系统、网络和万维网中传输上述信号而不失真是很方便的。

支架：摄像头支架一般是小型支架，包括注塑支架和金属支架，可以直接或通过保护盖固定摄像头。所有摄像机支架都具有通用调节功能。通过调整支架，相机的镜头可以准确地对准要拍摄的场景。云台支架一般用于有云台的场合，有些支架用于无云台的场合与中大型保护罩配合使用。支架前端配有可上下调节的底座。大型户外云台一般使用摄像机支架。 www.qwbaike.cn

在红外相机飞速发展的同时，产品类型也在不断多样化。在市场上，具有普通LED红外灯、LED阵列、点阵式红外阵列、激光红外摄像机等的产品层出不穷。

www.qwbaike.cn

LED红外摄像机：LED红外灯是由一定数量的红外发光二极管组成的发光体。红外发射二极管由具有高红外辐射效率的材料制成（通常为砷化镓GaAs），施加正向偏置电压将电流注入PN结以激发红外光。光谱功率分布为830 ~ 950纳米，半峰带宽约为40纳米，为窄带分布，可被相机感知。LED红外摄像机一般适用于10 ~ 100米的中短距离，市场占有率最高。但存在光照不均匀的问题，它们主要适用于走廊、大厅、仓库等建筑物、小区、道路等中短距离的室内监控。

www.qwbaike.cn

LED阵列红外摄像机：阵列红外灯的核心是led阵列。与传统LED相比，阵列红外灯具有亮度高、电光转换效率高、体积小、寿命长等优点，但其有一个明显的不足，即“偏心”。由于其发光角度可以达到120-180度，因此需要减小通过镜头的光发送角度以匹配相机镜头，因此很多光不可避免地偏离镜头中心，导致光发送效率较差。阵列红外灯的核心是LEDArray，这是一种战略LED，它的中央圆形发光部分比指甲盖还小，但在这么小的范围内发出的光非常大。产品的光路结构采用非球面光学玻璃透镜，投射的光斑非常均匀，大大提高了夜视画面的清晰度，达到了识别人脸的新阶段。

红外摄像机

卤素红外照相机：卤素灯的发光功率很强，当然功耗和发热也会比较大，成本也会比较高。其致命缺点是体积大，散热不足，使用寿命非常短，通常在1000小时以内，并且红色风暴现象特别严重，因此不适合民用夜视监控。卤素红外相机功率大，滤光片光热转换大，发热问题特别严重，维护成本高，寿命短。 www.qwbaike.cn

点阵红外照相机：使用点阵红外光源。点阵红外灯中使用的第三代红外发光元件是在第二代产品-阵列红外灯的基础上发展而来的，因此也称为第二代led阵列。与上一代相比，第二代LED—Array具有体积小、散热好、衰减慢、寿命长等优点，额定使用寿命为5万小时。 www.qwbaike.cn

激光红外照相机：激光红外相机的最远照射距离一般可达300~5000米。由于能量集中，角度小，不适合短距离，目前成本仍然较高。它更适用于监测森林防火、油田、铁路、水利、景区、军事、水产养殖、港口和安全市场。随着成本的进一步降低，它已应用于包括住宅区在内的许多需要夜视监控的领域。因此，红外相机需要根据具体的使用环境，尤其是夜间环境来确定相机类型。

大多数红外相机都是螺栓和半球，近两年来，红外球异军突起，成为红外相机中的明星产品。激光红外一般更多出现在云台相机中。红外螺栓机大多安装在室外，所以一般要求防水。圆顶产品大多是海螺形的，近年来，它们开始与防暴和防拆除结构合作。球机产品内置机芯，红外灯组要与机芯相乘，红外距离远，一般可达80米以上。激光云台多用于远程监控场景，激光离线一般可达300-400米甚至更远。红外摄像机的产品分类根据其功能还可以分为安全监控摄像机和热感摄像机。 www.qwbaike.cn

安全监控摄像头：家庭监控的概念在几年前就出现了，直到最近两年这个概念才逐渐成为新的消费热点。家庭保障不仅是一种产品，更是一种全新的生活方式。

www.qwbaike.cn

热成像仪：红外热像仪是一种利用物体的红外辐射特性来区分物体表面温度和热量分布的热成像设备。红外热像仪具有应用范围广、探测区域广、探测速度快、携带方便、探测结果实时显示等优点。它可以用于维护工作，例如空气泄漏检测和液体泄漏检测。

优势

红外摄像机可以避免光线不足导致的监控图像质量低下，在状态监控过程中得到广泛应用。 www.qwbaike.cn

高分辨率：在夜间或光线不足的情况下，红外相机仍然可以输出清晰和高质量的图像。红外相机的画面分辨率一般都很高，可以达到1080P甚至更高。 www.qwbaike.cn

精确的色彩再现：一个品牌的实时水平分辨率约为660-680 t VL。然后放上24色再现测试卡，再将测试卡与相机处理得到的图像效果进行对比，直观感受到色彩再现基本准确。在4000K左右的暖光环境下，准确还原了机器的色彩。

良好的隐蔽性：红外热成像技术是一种被动的非接触式探测和识别，具有良好的隐蔽性，使用热像仪不易被发现。

快速响应速度：每秒50HZ的图像输出可以完全穿透浓烟并部分减弱浓雾。不需要可见光，晚上的图像清晰度甚至比白天更高。

对温度敏感：根据温度，图像可以定量识别温度数据，用户可以定义温度报警限值。不仅有森林的红外温度图像显示，同时还有温度数据显示，以及温度异常报警信号输出。

大型监控区域：红外热像监控头工作时，被动探测画面中所有目标的红外热辐射。它有76，800个探测器单元，同时测量整个画面中76，800个图像点的温度数据，形成温度分布的热图像。探测角度为水平24°、垂直18°，有效探测面积与距离有关。红外热像监控头属于面阵探测设备，监控面积极大。目前，手持热成像仪和安装在轻武器上的热成像仪可以让用户清楚地看到800米以上的人体；而瞄准射击的作用距离为2 ~ 3公里；在船上观察水面可达10公里；地面上个别士兵的活动可以在1.5公里高的直升机上发现；在20公里高的侦察机上，可以发现地面上的人和车辆，并分析海水温度的变化，以探测水下潜艇。 www.qwbaike.cn

劣势

由于特殊的成像技术，价格相对较高，并且在显色方面与传统的监控设备略有不同。

防水效果差：一般红外相机都是密封的，防护等级达到IP66。然而，当红外灯开始工作时，它会产生大量的热量。同时，由于外壳散热效果不足和机器本身密封性不好，使用一段时间后机器内或多或少会有苏打水存在（这种现象主要集中在北方地区），会影响监测效果。在这一部分，有些制造商采用通风设计，增加通风阀以方便与外部温度的交换，有些则使用氮气填充以确保机器内部为惰性气体以确保没有水蒸气。

夜视没有效果：这种现象主要表现在手电筒的效果或者距离不足等等。其实这个问题主要是红外灯的角度和功能造成的。红外相机中使用的红外灯的峰值波长为850，角度可以在5-60度之间选择。当红外发射管的角度越小，照射距离越远时，手电筒的效果越明显。相反，如果角度较大，则不会有手电筒效果，但距离会大大减少。要解决这个问题，主要看厂家想追求什么样的效果和成本。当然，红外线发射灯的功率和价格是成功的。天地叶巍的红外摄像机产品均采用业内一流的红外灯和镜头，以确保夜视效果并完全消除手电筒效应。 www.qwbaike.cn

图像色偏：所有黑白相机都对红外光敏感。在可见光下，红外光对彩色相机来说是一种杂散光，会降低彩色相机的清晰度和色彩还原度。为了解决红外摄像头监控图像的偏色问题，我们通过在CCD上调试RGB色调来做DSP处理，这是治标不治本的方法，也不是每个厂商都有这种芯片处理能力；通过切换滤光器，白天使用所有的红外滤光器，晚上使用普通的应时片来调整光线；通过改变型号，用双CCD红外相机代替IRCUT相机，可以延长红外相机的使用寿命，白天不会出现偏色现象。 www.qwbaike.cn

易变的：这是因为一些相机，无论是配备IRCUT双滤镜还是双峰滤镜，都无法在一些复杂的光线环境下稳定工作。同时，由于大多数制造商使用光敏电阻传感器等简单方法来控制IRCUT双模滤波器的工作状态，因此其临界点的重复跳跃无法令人满意。这部分彻底的解决方案是光敏联动内部传感器，该传感器由智能芯片控制，其模糊逻辑能力可以有效控制IRCUT双过滤器的工作状态。 www.qwbaike.cn

散热：由于配置了发热量较高的红外灯，红外灯启动后，在整个工作期间（12小时），红外相机前部会出现热量集中现象，即腔体内前部温度较高。用低功耗的红外灯代替高功耗的红外灯降低了散热，但在远距离照射时效果肯定不如后者。在机器内部添加散热风扇肯定会有一些效果，但对风扇的测试会非常严格，并且添加风扇也是对外壳设计的考验，因此需要确保美观性和实用性。 www.qwbaike.cn

安全监控：在家里安装红外摄像头可以监控家庭安全，保护家庭财产。广泛应用于商场、社区、银行、仓库等安全敏感区域的视频安防监控，尤其是夜间监控。 www.qwbaike.cn

工业制造：红外摄像机用于检测温度分布，监控机器的运行状态，防止机器过热。石油化工行业很多重要设备需要在高温高压环境下工作，容易造成安全隐患。根据安全生产的要求，需要对其进行实时监控，及时消除隐患。使用红外热成像技术可以检测产品传输和管道、耐火和保温材料以及各种反应器的腐蚀、开裂、变薄、堵塞和漏气情况，从而收集相关的检查信息。炼油厂使用热成像技术检测潜在的安全隐患，如催化裂化装置、反应器排气设备和熔炉、安全阀和蒸汽疏水阀，以及地下管道的暴露和浅埋。它可以在早期快速准确地检测安全风险。

消防警察：它用于地震、火灾、交通事故、飞机事故、海难和其他事故中的搜索和救援。警察可以在夜间或隐蔽条件下进行搜索、观察或跟踪。 www.qwbaike.cn

医学检疫：通过观察患者或病变组织的温度差异，我们可以在组中区分患者并对其进行检查。2003年“非典”期间，外热像仪在禽流感、甲型H1N1流感和新冠肺炎肺部疫情的防治中的应用，为及时发现患者、避免疫情扩散发挥了重要作用。

www.qwbaike.cn

环境保护：在环保领域，热成像改变了秸秆焚烧监测中探测火情的模式，由过去的人工巡查变为设备自动巡检，大大提高了管理和处置的效率，并发挥了增强的警示作用，大大降低了秸秆焚烧事件发生率，有效保护了大气环境。

军事用途：红外摄像机具有夜视能力，广泛用于军事拍摄、侦察和监视任务。在地面武器系统中，红外成像克服了主动近红外成像和微光夜视的困难。配备红外热瞄准镜的反坦克导弹和步枪可以在夜间精确定位、跟踪和射击目标。配备红外夜视镜的坦克等车辆可以在夜间关闭车灯，协助车长进行夜间观察和指挥，并帮助炮手进行夜间瞄准射击。 www.qwbaike.cn