詳解關于光(guāng)學透霧監控攝像機的(de)工作原理(lǐ)

     慧聰安防網訊 不同波段的(de)光(guāng)因爲波長(cháng)的(de)不同具有不同的(de)特性，霧氣、煙(yān)塵影(yǐng)響可(kě)見光(guāng)成像的(de)原因，而紅外線因爲擁有較長(cháng)的(de)波長(cháng)，在傳播時(shí)受氣溶膠的(de)影(yǐng)響較小，可(kě)穿透一定濃度的(de)霧霭煙(yān)塵，實現準确聚焦，這(zhè)就是光(guāng)學透霧的(de)依據...

    自然光(guāng)由波長(cháng)不同的(de)光(guāng)波組合而成，人(rén)眼可(kě)見範圍大(dà)緻爲390nm-780nm，波長(cháng)從長(cháng)到短分(fēn)别對(duì)應了(le)紅橙藍綠青橙紫七種顔色，其中波長(cháng)小于390nm的(de)叫做(zuò)紫外線，波長(cháng)大(dà)于780nm的(de)叫做(zuò)紅外線。不同波段的(de)光(guāng)因爲波長(cháng)的(de)不同具有不同的(de)特性，霧氣、煙(yān)塵影(yǐng)響可(kě)見光(guāng)成像的(de)原因，而紅外線因爲擁有較長(cháng)的(de)波長(cháng)，在傳播時(shí)受氣溶膠的(de)影(yǐng)響較小，可(kě)穿透一定濃度的(de)霧霭煙(yān)塵，實現準确聚焦，這(zhè)就是光(guāng)學透霧的(de)依據。

    1、鏡頭

    從原理(lǐ)可(kě)知光(guāng)學透霧的(de)重點在于對(duì)特定近紅外波段光(guāng)線的(de)截取與準确聚焦，而這(zhè)部分(fēn)工作大(dà)都由鏡頭完成，擁有透霧攝像機鏡頭專利的(de)富士能監控鏡頭中國總代理(lǐ)深圳中天銀河(hé)科技有限公司總經理(lǐ)何介紹了(le)透霧鏡頭誕生的(de)始末：“2005年青藏鐵路項目中開始有相應透霧需求出現，而當時(shí)市場(chǎng)上優質的(de)富士能鏡頭通(tōng)過内置處理(lǐ)器可(kě)選擇不同波長(cháng)，所以開始考慮利用(yòng)截取不同特定波段光(guāng)線的(de)方法實現透霧，最終在一系列試驗後研制出透霧鏡頭及透霧攝像機成品，并于06年投入生産，在随後的(de)07得(de)到專利批文，同時(shí)市場(chǎng)上也(yě)開始出現透霧鏡頭這(zhè)個(gè)概念。”


    可(kě)以說鏡頭的(de)好壞決定了(le)光(guāng)學透霧的(de)效果，日本圖麗株式會社市場(chǎng)推廣劉郭豔總結說到：“鏡頭設計的(de)難度首先在于光(guāng)學設計，其中包括對(duì)光(guāng)路的(de)把握以及濾波片的(de)選擇等，其次選材與工藝技術也(yě)決定了(le)成品的(de)效果。而透霧鏡頭最大(dà)的(de)不同在于能承載紅外波段的(de)寬度，即成焦面的(de)寬容度。從原理(lǐ)上，自然是可(kě)利用(yòng)的(de)近紅外波段越寬越好，但是受限于鏡頭光(guāng)路設計的(de)難度與CCD的(de)感光(guāng)能力，目前安防業内的(de)鏡頭已知能利用(yòng)的(de)最長(cháng)紅外波段爲1100nm。”


    2、濾波片


    了(le)解日夜轉換攝像機的(de)人(rén)對(duì)濾波片都不會陌生，一般此類型攝像機裝有兩塊濾波片，一塊負責在白天過濾掉可(kě)見光(guāng)之外的(de)光(guāng)波，令成像更爲清晰亮麗;一塊應用(yòng)在夜晚，負責放行CCD可(kě)以承載的(de)紅外波段，實現夜間的(de)紅外監控。


    專業透霧鏡頭内置有針對(duì)性很強的(de)濾波片，作用(yòng)是精确截取所需波段的(de)光(guāng)線，且爲了(le)适應特定環境狀況，常常會加載多(duō)片針對(duì)不同波段的(de)濾波片，并通(tōng)過485接口與攝像機聯動，實現切換。正常來(lái)說，配合透霧鏡頭的(de)攝像機在基礎成像性能上隻要具備日夜轉換功能即可(kě)，但是考慮到透霧鏡頭高(gāo)昂的(de)造價，部分(fēn)攝像機廠家也(yě)開始尋求更經濟實惠的(de)光(guāng)學透霧模式，特視瞰光(guāng)電科技(深圳)有限公司就率先使用(yòng)了(le)四濾色波長(cháng)切換裝置，其首席技術官蔣文來(lái)介紹道：“不同于過去兩濾波片的(de)日夜轉換攝像機，我們創新的(de)在攝像機裏邊加入了(le)四塊濾波片，除了(le)實現日夜轉換，還(hái)通(tōng)過增設一塊可(kě)選擇性過濾400nm-600nm波段光(guāng)線的(de)濾波片，實現了(le)強光(guāng)抑制;當然爲了(le)更精确截取适合成像的(de)近紅外波段，也(yě)特别增加了(le)透霧濾波片，以實現較爲經濟的(de)光(guāng)學透霧。此機械裝置可(kě)由攝像機自動控制，也(yě)可(kě)人(rén)工切換。而集光(guāng)學透霧和(hé)電透霧兩種透霧功能爲一身的(de)四濾色片光(guāng)電聯合智能透霧攝像機,能夠實現兩倍于能見度以上的(de)透霧。”


    3、瓶頸與發展


    因爲直接利用(yòng)可(kě)穿透霧霭的(de)近紅外波段光(guāng)線進行成像，光(guāng)學透霧雖然隻能得(de)到黑(hēi)白監控畫(huà)面，但是其成像效果突出，也(yě)已在海事、海洋有了(le)不錯的(de)運用(yòng);另一方面，受鏡頭高(gāo)昂成本的(de)限制，雖然近年來(lái)平安城(chéng)市等大(dà)型項目甚至民用(yòng)市場(chǎng)也(yě)出現了(le)一定透霧需求，但是其實際數量仍有限。


    與此同時(shí)，因爲技術方面已經較爲成熟，所以依靠鏡頭或說光(guāng)學完成更好的(de)透霧，就需要另辟蹊徑。據此圖麗劉郭豔也(yě)表達了(le)自己的(de)看法：“短期内鏡頭對(duì)波長(cháng)的(de)寬容度很難向1100nm以外延伸，但是如果不用(yòng)兼顧可(kě)見光(guāng)，在近紅外波段内還(hái)可(kě)做(zuò)到一定延伸;所以可(kě)以考慮在一套設備中加載兩套鏡頭，正常情況下(xià)使用(yòng)可(kě)見光(guāng)鏡頭，霧天則使用(yòng)專門的(de)透霧鏡頭，這(zhè)樣既可(kě)保留可(kě)見光(guāng)的(de)彩色畫(huà)面，還(hái)可(kě)把透霧鏡頭的(de)寬容度做(zuò)的(de)更好，并實現多(duō)畫(huà)面的(de)對(duì)比監控。”
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