超远距离红外激光夜视系统的组成及其工作原理.pdf

超远距离红外激光夜视系统的组成及其工作原理        最基本的超远距离红外激光夜视系统，由大功率半导体激光器 LD、驱动控制器、光学扩 束准直镜头、摄像机及其长焦距镜头、传输系统及监视器等组成。大功率半导体激光器LD， 通过大电流驱动与控制，发射出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的目标物体。但由 于激光的光束细、亮度高，因此必须要根据所监视的远距离目标的距离和范围，通过光学扩 束准直镜头将红外光束扩束照亮到所监视范围的目标场景。红外线经物体反射后进入摄像机 的长焦距镜头到光敏面上成像。这时我们所看到的是由红外线反射所成的影像，而不是可见 光反射所成的影像，即此时由超低照度摄像机可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的影像。这种 影像，再通过传输系统送到监控中心去记录与显示。     红外光传输应注意的几个技术问题及解决措施      由于是1km 以上的超远距离红外光波传输，就有几个应注意的技术问题。     在空气中传输的质量受天气的影响较大     在任何由于我们使用国产半导体激光二极管 LD 的波长为808nm，因此选择CCD 摄像机。 但值得注意的是，1/4CCD 不能用于15m 以上红外夜视的有效距离，因为1/4CCD 的光通量 只有1/3CCD 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，超远距离的夜视摄像机多选1/2的CCD 。      一般，夜视摄像机要求不加红外灯时 CCD 的最低照度不超过0.02LUX，而有些摄像机制造 商或销售商虚报最低照度，使夜视有效距离大大降低，因此需要具体测试。月光级和星光级 等增感度摄像机可在很暗的条件下工作，但有些反光系数小的地方还是达不到要求，如沙漠， 绿地，林区等。在这种情况下，就需要采用由高性能成像增强器和CCIR 制式的黑白CCD 通 过纤维面板和光锥直接耦合而成的微光夜视摄像机。     镜头的选择     摄像机镜头是红外夜视监控系统的关键设备，它的质量（指标）优劣直接影响到整套系统 的成像效果，因此，镜头选择是否恰当既关系到系统质量，又关系到工程造价。普通的光学 镜头，物体反射回镜头的红外光不能有效聚焦到 CCD 靶面上，此时红外夜视效果就会大打 折扣，因而最好选用红外镜头。     选择镜头时一般应注意以下几点：     镜头的成像尺寸应与摄像机CCD 靶面尺寸一致，即选1/2 或以上尺寸的镜头   根据摄像机被监控目标的距离，选择镜头的焦距(其计算公式可参见本人编著的《电视监控 技术》第一章第三节)，镜头焦距确定后，则由摄像机靶面决定视野     镜头的分辨率与透光率要达到要求   合适的光圈或通光量此外，除摄像机镜头外，还要根据观察场景的大小与距离选择合适的 激光扩束准直镜头，使激光束能照亮所需监控的场景，以便监控场景的反射光能被 CCD 摄 像机所接收。     传输系统的选择   一般监控视频图像的传输通常采用下述四种方法：      网络传输   无线传输    同轴电缆传输   双绞线传输  这四种方法各自的优劣，业内工程技术人员均已熟知，就不加介绍了。一般监控中心距离近， 多采用同轴电缆传输，至于其他的传输方式，则看当时当地的条件了。   监视器的选择   监器的选择标准有两条：      黑白与彩色要与摄像机相配     所选用的监视器的清晰度要高于(最好高一档)所选用的摄像机的清晰度指标需要注意的 是，不要认为摄像机的清晰度指标为400 线，则选用清晰度为400 线的监视器就够了。如果 这样配置的话，那所显示的图像清晰度就会只有300 线左右。因为所谓400 线的清晰度是指 在用摄像机摄取标准测试卡时，在测试卡上400 线时的视频信号输出幅度为在100 线时视频 信号幅度的40%左右，而监视器的清晰度也是如此定义的。因此，将它们相配时就会使得在 400 线时的视频信号输出幅度只有16%，而40% 的位置就会降低移至300 线左右了。所以， 要想充分显示摄像机的清晰度性能，就应当选用高一档清晰度的监视器。虽然价格要贵一些， 但能充分显示出系统的优势和指标特色。      防护罩的选择      防护罩对红外灯的效果也有影响，红外光在传输过程中，通过不同介质，其透射率和反射 率也不同。不同的视窗玻璃，特别是自动除霜镀膜玻璃，对红外光的衰减也不同。因超远距 离夜视系统的运用场合都比较特殊，所以对防护罩的产品质量及防护要求都比较高。因此， 在选择防护罩时，都应综合进行考虑。     超远距离的红外激光夜视系统的应用     超远距离红外激光夜视系统