详解关于光学透雾监控摄像机的工作原理173
不同波段的光因为波长的不同具有不同的特性，雾气、烟尘影响可见光成像的原因，而红外线因为拥有较长的波长，在传播时受气溶胶的影响较小，可穿透一定浓度的雾霭烟尘，实现准确聚焦，这就是光学透雾的依据... 自然光由波长不同的光波组合而成，人眼可见范围大致为390nm-780nm，波长从长到短分别对应了红橙蓝绿青橙紫七种颜色，其中波长小于390nm的叫做紫外线，波长大于780nm的叫做红外线。不同波段的光因为波长的不同具有不同的特性，雾气、烟尘影响可见光成像的原因，而红外线因为拥有较长的波长，在传播时受气溶胶的影响较小，可穿透一定浓度的雾霭烟尘，实现准确聚焦，这就是光学透雾的依据。 1、镜头 从原理可知光学透雾的重点在于对特定近红外波段光线的截取与准确聚焦，而这部分工作大都由镜头完成，拥有透雾摄像机镜头专利的富士能监控镜头中国总代理深圳中天银河科技有限公司总经理何介绍了透雾镜头诞生的始末：“2005年青藏铁路项目中开始有相应透雾需求出现，而当时市场上优质的富士能镜头通过内置处理器可选择不同波长，所以开始考虑利用截取不同特定波段光线的方法实现透雾，最终在一系列试验后研制出透雾镜头及透雾摄像机成品，并于06年投入生产，在随后的07得到专利批文，同时市场上也开始出现透雾镜头这个概念。” 可以说镜头的好坏决定了光学透雾的效果，日本图丽株式会社市场推广刘郭艳总结说到：“镜头设计的难度首先在于光学设计，其中包括对光路的把握以及滤波片的选择等，其次选材与工艺技术也决定了成品的效果。而透雾镜头最大的不同在于能承载红外波段的宽度，即成焦面的宽容度。从原理上，自然是可利用的近红外波段越宽越好，但是受限于镜头光路设计的难度与CCD的感光能力，目前安防业内的镜头已知能利用的最长红外波段为1100nm。” 2、滤波片 了解日夜转换摄像机的人对滤波片都不会陌生，一般此类型摄像机装有两块滤波片，一块负责在白天过滤掉可见光之外的光波，令成像更为清晰亮丽;一块应用在夜晚，负责放行CCD可以承载的红外波段，实现夜间的红外监控。 专业透雾镜头内置有针对性很强的滤波片，作用是精确截取所需波段的光线，且为了适应特定环境状况，常常会加载多片针对不同波段的滤波片，并通过485接口与摄像机联动，实现切换。正常来说，配合透雾镜头的摄像机在基础成像性能上只要具备日夜转换功能即可，但是考虑到透雾镜头高昂的造价，部分摄像机厂家也开始寻求更经济实惠的光学透雾模式，特视瞰光电科技(深圳)有限公司就率先使用了四滤色波长切换装置，其首席技术官蒋文来介绍道：“不同于过去两滤波片的日夜转换摄像机，我们创新的在摄像机里边加入了四块滤波片，除了实现日夜转换，还通过增设一块可选择性过滤400nm-600nm波段光线的滤波片，实现了强光抑制;当然为了更精确截取适合成像的近红外波段，也特别增加了透雾滤波片，以实现较为经济的光学透雾。此机械装置可由摄像机自动控制，也可人工切换。而集光学透雾和电透雾两种透雾功能为一身的四滤色片光电联合智能透雾摄像机,能够实现两倍于能见度以上的透雾。” 3、瓶颈与发展 因为直接利用可穿透雾霭的近红外波段光线进行成像，光学透雾虽然只能得到黑白监控画面，但是其成像效果突出，也已在海事、海洋有了不错的运用;另一方面，受镜头高昂成本的限制，虽然近年来平安城市等大型项目甚至民用市场也出现了一定透雾需求，但是其实际数量仍有限。 与此同时，因为技术方面已经较为成熟，所以依靠镜头或说光学完成更好的透雾，就需要另辟蹊径。据此图丽刘郭艳也表达了自己的看法：“短期内镜头对波长的宽容度很难向1100nm以外延伸，但是如果不用兼顾可见光，在近红外波段内还可做到一定延伸;所以可以考虑在一套设备中加载两套镜头，正常情况下使用可见光镜头，雾天则使用专门的透雾镜头，这样既可保留可见光的彩色画面，还可把透雾镜头的宽容度做的更好，并实现多画面的对比监控。” |