网络高清红外球的特征及趋势

    【CPS中安网 cps.com.cn】随着安防监控的不断发展，用户对昼夜24小时的连续监控需求愈发强烈，这给摄像机技术的研发带来更高的要求，由于夜间大部分场景光线都很差，仅凭自然光很难让摄像机获取好的图像效果。

　　在这一背景下，红外摄像机应运而生，07年前后，部分IP监控厂商开始推出了早期的IP红外摄像机。但是这一批IP红外摄像机一般都只支持到CIF分辨率，也没双滤光片设计，红外灯也采用最普通的技术，属于早期试验性的产品。

　　到08、09年，视频编码处理技术的应用日益成熟，支持D1分辨率的IP红外摄像机开始比较多的出现了，并且随着网络视频监控的普及获得了越来越多的应用。这一批IP红外摄像机采用专业的LED红外技术，红外工作距离可覆盖15米到80米。

　　2010年，随着高清视频监控的快速崛起，新一代的IP红外摄像机——高清红外网络摄像机开始涌现，这些摄像机不仅图像清晰度实现了720p、1080p高清效果，而且也采用了最新一代的红外灯技术，配备了高端的双滤光片设计。

　　一直以来，红外摄像机以枪机和半球居多，但球机相较于固定类IPC有PTZ功能，该功能大幅减少了摄像机的部署数量，从而减少成本消耗，同时让使用者操作更便利，而随着技术的日益成熟，高清高速球的高成本也在日渐下降。因此，近两年来，网络高清红外球得到了很多IP监控厂商的重视，很多产品开始涌现并成为红外摄像机中的明星。这里面尤以科达近期推出的IPC423高清红外球为典型代表。

　　从定位上看，科达这款网络高清红外球专为户外夜间远距离使用，它既具有云台结构，又具有夜视、透雾的功能，能在雾、雨、沙尘等恶劣气象环境下取得良好的影像效果，夜间无光源的地方也能够使用，同时，在道路卡口、公园广场、企业厂区、岗哨、港口码头等大范围内场景使用时，其30倍光学变焦，高清图像，可让细节之处清晰可见。

　　下文将以该款产品为基准，与大家共同讨论高清红外球的应用特征及趋势。

　　清晰度与变焦倍数

　　随着高清的逐渐普及以及价格逐步下调，目前网络高清红外球的图像清晰度正在从720p(对应100万像素)向1080p(对应200万像素)过渡。接下来，根据监控应用需求不同，高清红外球还将要发展出更高的清晰度，如300万、500万像素。

　　IPC423采用了200万像素逐行扫描视频传感器，最高支持输出1080P分辨率，即1920×1080

　　分辨率视频。视频图像的分辨率提高了，使得摄像机拥有更强的细节表现力，同时也带来更高的清晰度，IPC423的清晰度可以达到1000线以上，至少相当于传统模拟摄像机420线或480线的两倍，可以捕捉到更多模拟摄像机无法捕捉到的视频细节。

　　图像清晰度的大幅提升，使得更高的变焦倍数变得很有意义，意味着数百米以往的物体细节也能在放大后辨认清楚。目前IP高清高速球大多能实现20倍变焦，而IPC423高清红外球能在全高清下实现30倍光学变焦，焦距在4.3~129mm，观看距离更远。

　　网络带宽占用

　　网络高清红外球基于IP网络传输视频信息，通常图像越清晰，其占用的网络传输带宽就越大，相应的录像存储空间要求就越高。比如，采用以往的H.264视频编码技术，实现720p/1080p高清一般要4Mbps~6Mbps以上的带宽，无论是网络传输还是存储空间，成本都非常高昂。因此，如何在提升图像质量的同时降低带宽占用，是IP高清高速球下一步要重点考虑的。

　　IPC423则采用H.264 High Profile技术实现了带宽的优化。H.264定义了4种不同的类：Baseline Profile、Extended Profile、Main Profile、High Profile。在这4种类中，以往用的主要是Baseline Profile和Main Profile，而High Profile才是最高阶的一类。H.264 High Profile可以在不降低图像质量的前提下大幅降低编码速率(一般可降低30%~50%)，从而降低传输带宽和存储空间，进而降低成本。通过优化的编码技术，IPC423在2M带宽下实现的1080P效果接近同类产品在4M带宽下实现的1080P效果。

　　云台效能

　　以前标清的高速球由于数据量不大，对滑环的工艺要求并不是非常高，而在高清高速球中，数据量非常大，相应的对滑环的工艺要求也就非常高了，否则难以保证视频信息传递的质量。清晰度越高，这个要求也就越高。

　　科达IPC423高清红外球则采用了全新的内部结构设计，精良的内部设计和工艺，体现出这款工业级产品精密、高度机械化的特质。该产品采用业内先进的电机部件，云台精度小于0.1°，转动平稳，控制精密;可水平360°连续旋转，垂直-5°-90°自动翻转。水平键控速度0.1°~220°/s，速度可设;水平预置点最高速度可达240°/s。垂直键控速度0.1°~120°/s，速度可设;垂直预置点最高速度可达200°/s。快速的云台速度和精准的云台精度，配合3D定位技术，使该款球机可以快速跟踪和定位移动目标。

　　透雾性能

　　近来，雾霾天气在全国不同区域蔓延，空气污染指数持续攀升，巨大雾霾的笼罩下室外能见度大大缩小，能见度的降低也给城市防盗带来了极大的挑战，大雾天气下物体表面反射的光在到达成像设备的过程中会受到空气悬浮颗粒的影响，从而使得设备无法获得清晰图片。

　　这样在大雾天气下普通摄像机的有效距离和图片清晰度都会受到很大的影响，普通摄像机在有雾的天气，只能看到白茫茫的雾和近处景象。这是由于光学采集波长原因造成的，摄像机的感应传感器只能在一个较窄的波段内使用才能发挥出效果，通常是将短波的紫外光和长波的红外光过滤掉，只接受中间一段在350nm-650nm这个光谱的光。雾是由水珠形成的，当远处的景象光经过这些水珠向达摄像机方向传播过程中，大部分都被水珠折射掉了，摄像机也自然就看不到远处景象了。但是在近红外波段，有一种名为“子弹光”的光线可以穿透雾气，而这种光线就是我们实现透雾功能的关键。

　　一般的摄像机镜头，透过光谱的中心波长在500~600MM之间，而为了保证这种红外光的透过率，透雾摄像机的镜头必须在780~900MM之间。因此，很多透雾镜头采用了多层镀膜技术，让500~900MM波段的透过率达到80%以上，最终实现透雾效果。这种透雾方式，俗称为物理透雾。采用这种方式虽然可以达到真正的透雾效果，但是，这种方式需要昂贵的镜头，价格上有局限性，大众范围内很难以普及。

　　科达为了降低成本，研究出更据性价比的数字处理技术，让IPC423通过视频分析算法来达到透雾功能，清晰还原雾气、阴霾、雨雪、沙尘暴等天气下的图像效果。

　　红外灯的综合性能

　　根据工艺和技术红外摄像机可分为LED红外、LED阵列红外、激光红外。LED红外灯由发光二级管发出红外线。由于成本低廉和技术门槛低，目前市场绝大部分红外摄像机均采用的是这种红外灯。

　　形态上就是摄像机镜头周围有很一排小小的灯。但它的局限在于红外灯的电光转换率低，照射距离短，发热量大，寿命短，监视的画面亮度也不均匀。使用这种红外灯的摄像机多用于室内通道、仓库，室外围墙、大门口、干道等，比较适用于面积小，距离相对短的监控场景。激光红外灯是由半导体激光器与镜头搭配形成。激光光束的角度小、能量集中，非常适合远距离照明;配合变焦镜头，可实现激光与摄像机随动，让光线根据摄像机的焦距变动相应变化。但激光红外灯目前成本还比较高，市场普及度还比较低。阵列式LED红外技术在原有LED红外基础上，将更多的红外晶体原封装在一个灯内。使红外灯的功率更大，夜视距离更长，光照束更均匀。这类红外摄像机在镜头周围的红外灯体积大，它比较适合应用在面积大、距离长的场合。

　　综合应用效果与性价比，科达IPC423采用国际品牌阵列式LED红外灯，红外距离达到150米，并可根据机芯变倍情况调整红外灯组开关情况，让红外灯照射角度与镜头视角更统一，确保夜间监控的图像效果。同时，IPC423的红外模式可自由设置，当定为自动时，机芯智能联动，当需要自己设置红外灯灯光强弱时，用户可以选择手动模式，自由设置红外灯光强弱。

　　对恶劣环境的适应能力

　　球机多数应用于户外，并且24小时运行，这就对球机产品的可靠性提出了很高的要求。科达IPC423采用雨刷设计，让用户不必再担心雨水粉尘使球罩变脏，影响监控图像效果，支持IP66防护等级，表示完全防止外物侵入，完全防灰尘，防止大浪级别的水的侵入，同时采用TVS6000V防雷、防浪涌、防突波的电路设计。适应的宽温环境更是达到了严酷的-40℃-70℃。

　　拆装便捷性和可维护性

　　球机性能和功能是产品好坏的关键部分，但是否易用、易安装同样重要。科达IPC423在结构设计之初就考虑了安全性、易用性、易维护性等方面。

　　在安全方面，IPC423外部设有挂钩，配有安全绳，安装好后即使支架部分被撞断仍不担心球机会掉下来。为了安装方便，球机配合有转接环，一方面可兼容标准的支架，另一方面在安装时也会更方便。

　　无尾线设计，让安装人员省去了外部接线防水的复杂工作。铰链式快速结构，让安装人员单手即可操作安装。同时内部SD卡插槽的位置很方面安装SD卡。

    【作者单位：苏州科达科技股份有限公司】

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