激光夜視監(jiān)控系統(tǒng)的組成及其優(yōu)勢(shì)介紹

　　主動(dòng)紅外監(jiān)控是安防監(jiān)控的重要手段，目前市場(chǎng)上的主動(dòng)紅外攝像機(jī)主要有LED紅外和激光紅外兩類。LED紅外受光強(qiáng)度和技術(shù)水平限制，很難實(shí)現(xiàn)80m以上的夜視監(jiān)控，也很難實(shí)現(xiàn)50m以上的清晰照明；近年來(lái)，國(guó)內(nèi)激光紅外技術(shù)飛速發(fā)展，監(jiān)控距離和照明亮度都遠(yuǎn)超過(guò)LED紅外燈，且性能優(yōu)越。本文結(jié)合浪潮華光研究經(jīng)驗(yàn)，對(duì)國(guó)內(nèi)激光夜視的研究情況進(jìn)行了總結(jié)，介紹了激光紅外監(jiān)控的系統(tǒng)組成和激光紅外技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀，為客戶及工程商選擇合適的紅外監(jiān)控設(shè)備提供借鑒。

　　夜視監(jiān)控是指攝像機(jī)在夜晚或低照度的環(huán)境下呈現(xiàn)較為清晰的目標(biāo)畫(huà)面，該技術(shù)借助于光電成像器件實(shí)現(xiàn)夜間對(duì)目標(biāo)的監(jiān)控觀察［1］。夜視技術(shù)主要分為主動(dòng)紅外技術(shù)、被動(dòng)紅外技術(shù)、微光夜視技術(shù)，其中，在民用領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的當(dāng)屬主動(dòng)紅外夜視技術(shù)。主動(dòng)紅外技術(shù)自上世紀(jì)60年代由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室研發(fā)以來(lái)，技術(shù)水平經(jīng)歷了飛速發(fā)展，由光電轉(zhuǎn)換效率僅有5%的紅外燈泡，到現(xiàn)在發(fā)光效率高達(dá)60%以上的激光紅外照明模組?，F(xiàn)今主動(dòng)紅外夜視領(lǐng)域主要包括LED紅外技術(shù)及激光紅外技術(shù)。LED紅外技術(shù)主要是使用850nm附近波長(zhǎng)的LED紅外燈作為監(jiān)控?cái)z像機(jī)的照明光源，發(fā)光效率最高在30%左右；激光紅外技術(shù)主要是使用810nm、860nm、940nm等波長(zhǎng)的激光器作為監(jiān)控?cái)z像機(jī)的照明光源。

　　LED紅外技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前統(tǒng)治著民用安防照明市場(chǎng)。但由于LED紅外技術(shù)的局限性和LED發(fā)光效率的限制，不能實(shí)現(xiàn)80m以上的夜視監(jiān)控，且50m以上成像不夠清晰。這些問(wèn)題都需要激光夜視技術(shù)的推廣來(lái)解決。

　　近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)激光紅外技術(shù)研發(fā)速度的不斷加快和推廣力度的不斷加強(qiáng)，運(yùn)用激光紅外照明技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)幾十米甚至幾公里的監(jiān)控要求。本文總結(jié)了國(guó)內(nèi)激光夜視近年來(lái)在照明距離、光源壽命、鏡頭搭配等領(lǐng)域的發(fā)展成果。

　　2.激光夜視監(jiān)控的系統(tǒng)組成

　　激光夜視監(jiān)控系統(tǒng)主要由激光照明模組、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、機(jī)械線路及顯示部分組成。

　　2.1激光照明模組

　　激光照明模組是激光夜視的照明部件，半導(dǎo)體激光具有功率高、準(zhǔn)直性好的優(yōu)勢(shì)，所以激光照明距離遠(yuǎn)，可以輕松實(shí)現(xiàn)100米至幾公里的夜視監(jiān)控照明。激光照明模組使用半導(dǎo)體激光器，但大功率半導(dǎo)體激光器常采用寬條形結(jié)構(gòu)，存在光束發(fā)散角大、光強(qiáng)分布不對(duì)稱的問(wèn)題［2］，所以半導(dǎo)體激光器需要經(jīng)過(guò)光斑勻化。圖1為浪潮華光激光器經(jīng)過(guò)勻化技術(shù)后的激光光斑。

　　光斑勻化后，還需要使用光學(xué)擴(kuò)束鏡配合來(lái)實(shí)現(xiàn)激光照明。對(duì)于不同的環(huán)境要求，可以實(shí)現(xiàn)定焦照明和變焦照明。我公司激光器可實(shí)現(xiàn)30m、50m、100m等不同距離的定焦照明，也可實(shí)現(xiàn)從20m到200m或更遠(yuǎn)距離的變焦照明。

　　2.2激光夜視攝像機(jī)選擇

　　攝像機(jī)使用的光敏元件主要有兩種：CCD（ChargeCoupledDevice電荷耦合元件）、CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor金屬氧化物半導(dǎo)體元件）。兩種光敏元件都有較寬的感應(yīng)光譜，圖2為Si基CMOS的感應(yīng)光譜圖，圖3為黑白CCD的感應(yīng)光譜?？梢钥闯鰞煞N光敏器件在近紅外區(qū)域，光敏強(qiáng)度隨著波長(zhǎng)增加而降低?，F(xiàn)今民用激光照明光源波長(zhǎng)一般是810nm，LED紅外波長(zhǎng)為850nm，也就是說(shuō)相同光強(qiáng)度下，合適的攝像機(jī)對(duì)于激光波長(zhǎng)的感應(yīng)更敏感，成像更清晰。

　　為保證成像質(zhì)量，避免紅外光與可見(jiàn)光的相互干擾，攝像機(jī)的光敏元件前一般有濾光片，在選擇激光夜視攝像機(jī)時(shí)，其中的濾光片必須能透過(guò)810nm波長(zhǎng)附近的光。