《電子技術(shù)應(yīng)用》
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安防對擂:主動紅外技術(shù)與被動紅外技術(shù)
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摘要: 智能視頻監(jiān)控技術(shù)是計算機視覺和模式識別技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用,。它能對視頻圖像中的目標進行自動的監(jiān)測、識別,、跟蹤和分析,,從而通過電腦程序的自動篩選,,能夠過濾掉大量的用戶不關(guān)心的視頻監(jiān)控錄像,通過分析,、理解視頻畫面中的內(nèi)容,,為用戶提供對監(jiān)控和預(yù)警有用的關(guān)鍵信息。由此可見,,智能視頻監(jiān)控技術(shù)改變了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控的被動接受感受模式,,變被動為主動地對監(jiān)控現(xiàn)場的視頻錄像進行實時地分析。
Abstract:
Key words :
  智能監(jiān)控" title="監(jiān)控">監(jiān)控">視頻監(jiān)控技術(shù)是計算機視覺和模式識別技術(shù)在視頻監(jiān)控" title="視頻監(jiān)控">視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用,。它能對視頻圖像中的目標進行自動的監(jiān)測,、識別、跟蹤和分析,,從而通過電腦程序的自動篩選,,能夠過濾掉大量的用戶不關(guān)心的視頻監(jiān)控錄像,通過分析,、理解視頻畫面中的內(nèi)容,,為用戶提供對監(jiān)控和預(yù)警有用的關(guān)鍵信息。由此可見,,智能視頻監(jiān)控技術(shù)改變了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控的被動接受感受模式,,變被動為主動地對監(jiān)控現(xiàn)場的視頻錄像進行實時地分析,。

  主動紅外技術(shù)

  主動紅外的應(yīng)用以LED紅外和陣列紅外、激光紅外三種紅外技術(shù)為主,。

  LED紅外燈

  LED紅外燈" title="紅外燈">紅外燈由紅外發(fā)光二級管矩陣組成發(fā)光體,。紅外發(fā)射二級管由紅外輻射效率高的材料制成PN結(jié),外加正向偏壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光,。使用該技術(shù)制作出來的紅外攝像機,,以制作成本低廉見稱,而且技術(shù)門檻低,,目前絕大部分安防" title="安防">安防廠家都有所選用,。

  使用該類技術(shù)的廠家和用戶都知道,LED紅外燈的照射距離,、長時間使用后的散熱,、紅外燈的壽命,監(jiān)視畫面亮度不均勻等一直是困擾大家的問題,。同時,,該紅外技術(shù)的應(yīng)用也有一定局限性,該技術(shù)主要是以室內(nèi)環(huán)境監(jiān)視及室外短距離為主,,如像一些室內(nèi)通道、走廊,、房間,、庫房等,像室外短距離干道,、走廊,、路口、出入口等,,比較適用監(jiān)視面積較小,、較短區(qū)域,在這些區(qū)域的LED紅外燈表現(xiàn)效果能夠讓用戶接受,,在某種程度上還可以代替超低照度攝像機,,實現(xiàn)夜間監(jiān)視。

  雖然經(jīng)過很多紅外LED廠家的改良,,在壽命及單LED的照射距離方面都有了很大的改善,,但仍然遠遠不能滿足目前監(jiān)控的需求,所以最終也難逃被淘汰的命運,。

  陣列式紅外燈

  陣列式LED紅外技術(shù)在原有LED紅外技術(shù)的基礎(chǔ)上,,采用了先進的封裝技術(shù),將幾十個高功率,、高效率的紅外晶體原封裝在一個平面上,。陣列紅外燈的出現(xiàn)彌補了LED的缺陷,,改善了LED使用壽命短、紅外夜視距離短,、紅外效果不理想的現(xiàn)狀,。特別是在一些幾十米到上百米不等的中短距離、監(jiān)控面積較廣的夜間監(jiān)視場所,,如平安城市里道路監(jiān)控,、工廠、小區(qū),、監(jiān)獄圍墻,、較空曠廣場、體育場館監(jiān)控等等,。

  采用該紅外技術(shù),,在照射距離及畫面亮度均勻程度比LED均有提升。在照射距離方面,,一個陣列式紅外燈的光學輸出可達約2W,,相當于傳統(tǒng)的兩百個LED發(fā)出的亮度,真正能夠?qū)崿F(xiàn)室外達到上百米的實際照射距離;在畫面的亮度均勻處理方面,,由于陣列式紅外燈發(fā)光體原始的半功率角約為150°,,可通過光學手段改變不同的角度,發(fā)光角度可大可小,,使得照明光束均勻照射在目標物上,,使整個畫面亮度均勻。

  此外,,陣列式紅外燈在使用壽命方面也有很大的改進,,陣列式紅外燈的集成體使用金屬制成,散熱好,,操作時易保持低溫,。雖然該技術(shù)在市場逐步被推廣但由于成本較高的原因,一定程度上影響了該類型產(chǎn)品推進的步伐,,隨著制作成本大幅度下降,,在未來一至二年內(nèi)該技術(shù)應(yīng)該會逐漸有所普及。

  激光紅外燈

  激光紅外燈屬于半導(dǎo)體激光器,,是利用半導(dǎo)體材料在空穴和電子復(fù)合的過程,,以及電子能級的降低而釋放出電子來產(chǎn)生光能的,然后光子在諧振規(guī)范光子的傳播方向形成激光,。激光有良好的方向性,,表現(xiàn)為光束的角度小、能量集中,,傳播到較遠的距離仍有足夠的光照強度,,所以非常適合遠距離照明,。

  常規(guī)產(chǎn)品照射距離100-500米,最遠可達3000米,。想要現(xiàn)實中遠距離的監(jiān)控就需要采用新的技術(shù),,那就是紅外激光夜視技術(shù),如大面環(huán)境監(jiān)控,、森林防火,、景區(qū)監(jiān)控、港口碼頭監(jiān)控,、油田監(jiān)控等,,這些區(qū)域主要特點是監(jiān)控距離長,一般都長達幾百米甚至1至2公里不等,,監(jiān)視范圍較大,,風險系數(shù)高,而激光紅外燈技術(shù)的推出,,完全可以解決上述在遠程夜監(jiān)視的問題,,實現(xiàn)遠距離的照射,達到監(jiān)控目的,。激光紅外燈的生廠工藝不像LED紅外燈一樣,,其生產(chǎn)工藝要求非常高。同時激光紅外燈生產(chǎn)需要投入龐大的資金,,也是一般廠家所不能完成的,。激光紅外技術(shù)生產(chǎn)需要改進,生產(chǎn)成品需要降低,,隨著市場推進,激光紅外燈產(chǎn)品大約在未來三至五年內(nèi)會像LED紅外燈一樣普及,。最終會成為主流的紅外夜視產(chǎn)品,。

  被動紅外技術(shù)

  紅外熱成像技術(shù)原理是基于自然界中一切溫度高于絕對零度(-273℃)的物體,每時每刻都輻射出紅外線,,同時這種紅外線輻射都載有物體的特征信息,,這就為利用紅外技術(shù)判別各種被測目標的溫度高低和熱分布場提供了客觀的基礎(chǔ),利用這一特性通過紅外探測器將物體發(fā)熱部位輻射的功率信號轉(zhuǎn)換成電信號后,,成像裝置就可以一一對應(yīng)地模擬出物體表面溫度的空間分布,,經(jīng)電子系統(tǒng)處理傳至顯示屏幕上,得到與物體表面熱分布相對應(yīng)的熱像圖,,即紅外熱圖像,。

  由此可見,通過紅外熱成像技術(shù)所看到的目標的熱圖像和目標的可見光圖像不同,,它是人眼不能直接看到的目標的表面溫度分布所轉(zhuǎn)變而來的代表目標表面溫度分布的熱圖像,。利用這種技術(shù),,可以使人們在完全無光的夜晚、煙云密布的戰(zhàn)場,,或者是在雨雪霧風的惡劣氣候下,,清晰地觀察到前方的情況,正是基于這個特點,,紅外熱成像技術(shù)為安防監(jiān)控領(lǐng)域提供了先進的夜視裝備,,并為安防監(jiān)控工程裝上了全天候的監(jiān)視系統(tǒng)。

  1,、對被遺棄的行李包裹等遺留物體進行有效的檢測

  對于被遺棄的行李包裹等遺留物體,,普通監(jiān)控攝像頭由于受自然光成像的局限,只能看到行李包裹的外部特征,,很難觀察到行李包裹內(nèi)所裝的物品,,也無法對其進行分析。利用紅外熱成像技術(shù),,可以輕而易舉的對行李包裹的內(nèi)部物品進行透視與分析,。

  

 

 

  由于物體產(chǎn)生的熱量在發(fā)出紅外輻射的同時,還在物體周圍形成了一定的表面溫度分布場,,不同物體的發(fā)熱功率也不盡相同,。因而,不同的物體內(nèi)部所發(fā)出的熱擴散和物體表面溫度也是不同的,,通過紅外熱成像技術(shù)所觀察到的行李包裹的紅外熱圖像必然會呈現(xiàn)出其不同的表面溫度特征,,在通過分析行李包裹的紅外熱圖像的特征,即可推論出其內(nèi)物品的特征,,從而對其進行適當?shù)奶幹谩?/p>

  2,、對周邊入侵進行監(jiān)測、報警

  傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控技術(shù)只是對周圍的現(xiàn)象進行實時的監(jiān)控與記錄,,在非智能的狀態(tài)下,,無法完成有效的預(yù)警、報警" title="報警">報警功能;而傳統(tǒng)的紅外對射技術(shù),,雖然能夠?qū)θ肭终哌M行適時報警,,卻無法認識入侵對象到底是什么,這可能造成每一次報警都是虛驚一場,,而導(dǎo)致無效報警,。

  利用紅外熱成像技術(shù)對周邊入侵進行監(jiān)視,不僅能夠適時報警,,而且能夠在報警的同時,,察看當時所入侵者的紅外監(jiān)控圖像,從而對入侵者對象做出分析,,達到一般監(jiān)視系統(tǒng)不易達到的效果,。

  另外,,眾所周知,小區(qū)的防范主要是嚴防罪犯進入,,一般的監(jiān)視系統(tǒng),,安裝時很容易產(chǎn)生監(jiān)視死角,不利于全面控制監(jiān)控面,。利用紅外熱成像技術(shù),,安裝紅外熱成像儀,可以克服普通監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)視死角這個難題,。

  3,、對被盜事物和被埋葬物、尸體等進行有效的檢測發(fā)掘

  普通監(jiān)視攝像頭是無法看到發(fā)光物體表面掩蓋下所隱藏的物體的,,但利用紅外熱成像技術(shù)所研制的紅外熱成像儀則可以看出來,。因為當某處的表面被弄亂時,該表面的熱輪廓也會被破壞,,如翻過的土壤熱輻射和壓實的土壤熱輻射是不同的,。通過紅外熱成像儀的這種功能可以找到被藏或被埋的東西。曾有過這樣一個案例,,一男子在搶銀行之后,,為掩蓋罪證,該男子將搶來的錢偷偷的埋在了小區(qū)公園的偏僻之處,,并用草皮蓋住了埋錢地點,,該男子自以為做得天衣無縫,但警察通過紅外熱像儀所監(jiān)控到的小區(qū)公園圖像,,很快發(fā)現(xiàn)了被埋藏在公園內(nèi)的贓款,。

  4、對重要區(qū)域進行全天候的智能視頻監(jiān)控

  普通的視頻監(jiān)控鏡頭可能很難對某些重點監(jiān)控區(qū)域做到全天候的監(jiān)控,,如重要的行政中心,、銀行的金庫、機要室,、軍事要地、監(jiān)獄等地,。這些重要的監(jiān)控區(qū)域不可能完全做到全天候的有可見光,,而沒有了可見光,普通視頻監(jiān)控鏡頭也就失去了其監(jiān)控功能,。這些地方特別適用這種紅外熱成像儀,,它可以晝夜24小時處于運行狀態(tài),并隨時對背景資料進行分析,,一旦發(fā)生變化,,可以及時發(fā)出警報,,并可以通過其他智能設(shè)備的處理,自動對有關(guān)情況進行處理,,并隨時將情況上報,,取得進一步的處理意見。

  5,、對邊防的有效監(jiān)控

  大家都很清楚,,邊界防衛(wèi)是一件非常困難的事情。我國邊境線甚長,,海洋也遼闊,,由于野外環(huán)境的惡劣,特別是在下雨,、下雪,、大霧、大風的日子,,許多系統(tǒng)都不可能很好地擔當起防范作用,,更不用說通過智能分析報警了。如果采用人員巡邏,,利用望遠鏡進行觀察,,往往由于可見光波長短,因而觀察效果也不會理想,,也不可能做到全天候,,這樣難免不造成漏查、誤查和失查的現(xiàn)象,。

  紅外熱成像儀可以探測到波長較短的紅外線,,因而可以遠距離進行觀察,特別適用于風雨天氣,。香港警方曾在某一邊境地區(qū)放置了五套紅外熱成像儀,,在使用過程中,成功地破獲了多起非法入境者案件,,效率大大高于原來用人工巡查,。

  在海岸港口等地方,用紅外熱成像儀,,可以迅速地跟蹤來往船只?,F(xiàn)在海邊走私,常常利用“大飛”來進行,,這些“大飛”無燈光,,馬力大,機動性強,往往容易擺脫緝私人員和邊防人員的追蹤,,普通視頻監(jiān)控攝像頭更是對其無可奈何,,而有了紅外熱成像儀,就可以遠距離跟蹤這些“大飛”,,就是在雷達的死角,,這個系統(tǒng)也可以正常運行,特別是在黑夜和惡劣的天氣下,,均可以充分發(fā)揮其良好的特點,。

  6、在消防領(lǐng)域的有效監(jiān)控

  對于消防的安全監(jiān)控和預(yù)警,,以及事后搜救,,普通視頻監(jiān)控攝像機也許無能為力,而對于紅外熱成像儀卻正是大顯身手的大好時機,。

  如在大面積的森林中,,火災(zāi)往往是由不明顯的隱火引發(fā)的,這是毀滅性火災(zāi)的根源,。用現(xiàn)有的普通監(jiān)視系統(tǒng),,很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭。 然而采用紅外熱成像儀,,則可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火,,把火災(zāi)消滅在萌芽階段,做到未雨綢繆,。

  在住宅小區(qū),、機場、碼頭,、學校等人流密集的場所,,使用紅外熱成像儀能及時監(jiān)測到火災(zāi)苗頭并報警,觀察人員通過紅外熱圖像,,能迅速找到火災(zāi)源頭,,及時采取行動進行處理。即使是在火災(zāi)過后,,消防人員也能通過現(xiàn)場紅外熱成像儀的監(jiān)視圖像,,開展對火災(zāi)現(xiàn)場卓有成效的搜救工作

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