主頁（http://www.130131.com）：超遠(yuǎn)距離紅外激光夜視系統(tǒng)的研究(2)

激光的安全影響了使用
    為解決天氣對光波傳輸質(zhì)量的影響，往往加大激光二極管的功率。但超過一定功率電平的激光對人眼可能會產(chǎn)生影響，因此人體可能被激光系統(tǒng)釋放的能量傷害。所以，為增加夜視距離，激光功率不能無限制地加大。

超遠(yuǎn)距離的紅外激光夜視系統(tǒng)的幾個主要部件的選擇
紅外光源的選擇
    人的眼睛能看到的可見光波長從長到短為0.78μm、0.38μm，其顏色排列依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。比紫光波長更短的光叫紫外線，比紅光波長更長的光叫紅外線。利用紅外光源，能發(fā)出人們?nèi)庋劭床坏降募t外光線去照亮被拍攝的物體，紅外線經(jīng)物體反射后進(jìn)入鏡頭到CCD上成像，這時即可拍攝到黑暗環(huán)境下肉眼看不到的影像。

    目前市場廣泛使用的紅外光源有LED紅外燈、微陣列LED紅外燈、鹵素濾光型紅外燈等。但這幾種紅外燈在照射距離、功耗、效率等方面都存在一定局限性，而不適用于1km以上的超遠(yuǎn)距離夜視監(jiān)控。因此，這種系統(tǒng)必須采用近紅外大功率半導(dǎo)體激光光源照明，我們選用國產(chǎn)半導(dǎo)體激光二極管LD，其波長為808nm，功率根據(jù)所需距離有1W-10W等。

攝像機(jī)的選擇
    眾所周知，固體攝像機(jī)有CMOS與CCD兩種。同CCD一樣，CMOS圖像傳感芯片對紅外非可見光波也有反應(yīng)，但它在890-980nm范圍內(nèi)其靈敏度比CCD圖像傳感芯片的靈敏度要高出許多，并隨波長增加而衰減的梯度也慢一些。隨著CMOS圖像芯片的飛速發(fā)展，其噪音訊號進(jìn)一步壓低，星光級的CMOS攝像機(jī)也將面市。而低功耗、高集成、小體積只有CMOS圖像傳感器才能辦到，因而可作成襯衫鈕扣、西裝鈕扣般大小的CMOS攝像機(jī)。加上相應(yīng)的紅外光源更加小型化產(chǎn)品，以及高效能電池的推出，這樣第三只眼睛將會無處不在。帶上一副夜視眼鏡和一頂配有紅外光源和CMOS超微型攝像機(jī)的帽子，黑夜將如同白晝。顯然，這將改變我們整個社會生活的面貌。

    由于我們使用國產(chǎn)半導(dǎo)體激光二極管LD的波長為808nm，因此選擇CCD攝像機(jī)。但值得注意的是，1/4"CCD不能用于15m以上紅外夜視的有效距離，因為1/4"CCD的光通量只有1/3"CCD的50%。而CCD尺寸大，接受的光通量大；CCD尺寸小，接受的光通量就少。所以，超遠(yuǎn)距離的夜視攝像機(jī)多選1/2"的CCD。

    一般，夜視攝像機(jī)要求不加紅外燈時CCD的最低照度不超過0.02LUX，而有些攝像機(jī)制造商或銷售商虛報最低照度，使夜視有效距離大大降低，因此需要具體測試。月光級和星光級等增感度攝像機(jī)可在很暗的條件下工作，但有些反光系數(shù)小的地方還是達(dá)不到要求，如沙漠，綠地，林區(qū)等。在這種情況下，就需要采用由高性能成像增強(qiáng)器和CCIR制式的黑白CCD通過纖維面板和光錐直接耦合而成的微光夜視攝像機(jī)。

鏡頭的選擇
    攝像機(jī)鏡頭是紅外夜視監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，它的質(zhì)量（指標(biāo)）優(yōu)劣直接影響到整套系統(tǒng)的成像效果，因此，鏡頭選擇是否恰當(dāng)既關(guān)系到系統(tǒng)質(zhì)量，又關(guān)系到工程造價。普通的光學(xué)鏡頭，物體反射回鏡頭的紅外光不能有效聚焦到CCD靶面上，此時紅外夜視效果就會大打折扣，因而最好選用紅外鏡頭。

在選擇鏡頭時一般應(yīng)注意以下幾點：
    鏡頭的成像尺寸應(yīng)與攝像機(jī)CCD靶面尺寸一致，即選1/2或以上尺寸的鏡頭
根據(jù)攝像機(jī)被監(jiān)控目標(biāo)的距離，選擇鏡頭的焦距(其計算公式可參見本人編著的《電視監(jiān)控技術(shù)》第一章第三節(jié))，鏡頭焦距確定后，則由攝像機(jī)靶面決定視野。

鏡頭的分辨率與透光率要達(dá)到要求
    合適的光圈或通光量此外，除攝像機(jī)鏡頭外，還要根據(jù)觀察場景的大小與距離選擇合適的激光擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡頭，使激光束能照亮所需監(jiān)控的場景，以便監(jiān)控場景的反射光能被CCD攝像機(jī)所接收。
傳輸系統(tǒng)的選擇
一般監(jiān)控視頻圖像的傳輸通常采用下述四種方法：
網(wǎng)絡(luò)傳輸
無線傳輸
同軸電纜傳輸
雙絞線傳輸這四種方法各自的優(yōu)劣，業(yè)內(nèi)工程技術(shù)人員均已熟知，就不加介紹了。一般監(jiān)控中心距離近，多采用同軸電纜傳輸，至于其他的傳輸方式，則看當(dāng)時當(dāng)?shù)氐臈l件了。

監(jiān)視器的選擇
監(jiān)器的選擇標(biāo)準(zhǔn)有兩條：
黑白與彩色要與攝像機(jī)相配
    所選用的監(jiān)視器的清晰度要高于(最好高一檔)所選用的攝像機(jī)的清晰度指標(biāo)需要注意的是，不要認(rèn)為攝像機(jī)的清晰度指標(biāo)為400線，則選用清晰度為400線的監(jiān)視器就夠了。如果這樣配置的話，那所顯示的圖像清晰度就會只有300線左右。因為所謂400線的清晰度是指在用攝像機(jī)攝取標(biāo)準(zhǔn)測試卡時，在測試卡上400線時的視頻信號輸出幅度為在100線時視頻信號幅度的40%左右，而監(jiān)視器的清晰度也是如此定義的。因此，將它們相配時就會使得在400線時的視頻信號輸出幅度只有16%，而40%的位置就會降低移至300線左右了。所以，要想充分顯示攝像機(jī)的清晰度性能，就應(yīng)當(dāng)選用高一檔清晰度的監(jiān)視器。雖然價格要貴一些，但能充分顯示出系統(tǒng)的優(yōu)勢和指標(biāo)特色。

防護(hù)罩的選擇
    防護(hù)罩對紅外燈的效果也有影響，紅外光在傳輸過程中，通過不同介質(zhì)，其透射率和反射率也不同。不同的視窗玻璃，特別是自動除霜鍍膜玻璃，對紅外光的衰減也不同。因超遠(yuǎn)距離夜視系統(tǒng)的運用場合都比較特殊，所以對防護(hù)罩的產(chǎn)品質(zhì)量及防護(hù)要求都比較高。因此，在選擇防護(hù)罩時，都應(yīng)綜合進(jìn)行考慮。

超遠(yuǎn)距離的紅外激光夜視系統(tǒng)的應(yīng)用
    超遠(yuǎn)距離紅外激光夜視系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用在：邊防夜視監(jiān)控、海防夜視監(jiān)控、海事遠(yuǎn)距離監(jiān)視(如港口黑夜監(jiān)控近海輪船等)、防汛遠(yuǎn)距離監(jiān)視、森林防火了望監(jiān)控、城市環(huán)境檢測遠(yuǎn)程監(jiān)視、油田夜間監(jiān)視、海堤長距離監(jiān)視、公安夜間監(jiān)視、監(jiān)獄圍墻（Blooming）的夜間監(jiān)視、鐵路火車機(jī)場全天候監(jiān)視等需要遠(yuǎn)距離夜視監(jiān)控的場所。

    現(xiàn)以濟(jì)南神戎電子有限公司所研發(fā)的超遠(yuǎn)距離軍用激光紅外夜視系統(tǒng)在邊防、海防、軍事設(shè)施和車載夜視偵察、指揮系統(tǒng)的應(yīng)用為例，說明其應(yīng)用的廣泛與重要性。

邊防、海防夜視監(jiān)控
    超遠(yuǎn)距離紅外激光夜視系統(tǒng)，可應(yīng)用于邊防、海防夜視監(jiān)控。系統(tǒng)為日夜監(jiān)控的需要，主要由紅外激光照明、彩色與黑白攝像機(jī)以及圖像信號輸出裝置組成。
(中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮)