被动红外成像在视频监控中的主要方案

关键词： 红外成像 , 视频监控

被动红外成像技术的应用前提是光捕捉器件除了要能采集可见光信号以外，还要能够采集到红外信号，并且信号处理能够将原红外信号处理成灰度信号(就说常说的黑白信号)。黑白摄像机都能够实现这一功能并且灵敏度非常高。目前所有基于数字处理技术的摄像机也都能够完成这个工作，但是由于还有可见光环境下的彩色成像，矛盾也开始出现了。在处理彩色信号的时候，因为DSP处理都需要将视频信号分离成灰度信号和色度(或者色差)信号进行分别处理，而红外信号本身是人眼不可见的，但是在光捕捉器采集和DSP处理之后已经变成了人眼可以识别的灰度信号，两个灰度信号(可见光和红外光的)进行叠加，必然会使图像在进行灰度和色度合成的时候无法按照理想的情况进行合成，这将会造成图像的灰度和色度失真，最典型的例子就是如果红外光过强，会使得整个图像发灰。目前关于被动红外成像在视频监控中的主要方案有以下四种：

1、纯彩色摄像机，这种方案是阻止被动红外成像，也就是避免红外线进入，其使用光低通滤波器(OPLF：OpTIcal Low Filter，即通常所说的低通滤光片，图1为其光通率与波长的关系，可以看出其基本不吸收和反射可见光，但基本完全隔离红外光)直接将红外线挡住，这样图像会基本不受红外信号的影响。这样做的目的是避免使用红外成像。

2、完全不管红外信号对图像彩色情况下的影响使用可大量通过红外线的滤色片，这是一种低成本的方案，在被动红外成像方面的效果也比较好，但是很容易出现上面说的在彩色模式下的色度和灰度失真问题。

3、只让特定红外光比如850nm通过，其他大部分红外光不能通过，这就是单滤光片感应红外型摄像机的原理，其主要技术依据是采用了不同于彩色摄像机的滤色片。

这样的方案可以在一定程度上解决彩色偏色的问题，并且也能够使用在没有可见光而使用红外成像的场合。但是这个方案也存在一些问题，在日光充足的时候，红外信号非常丰富，会造成图像颜色和灰度失真。而在使用红外成像的时候，也因为只有极窄频率的红外光能够通过而使成像并不敏感，所以这类摄像机一般使用在室内30米直径以内的区域。

4、在可见光较强的时候采用OPLF，将大部分红外光挡住，确保其颜色还原和灰度信号的真实，而在可见光较弱的时候不使用OPLF，而使用可以使绝大部分可见光和红外光都可以通过的高通滤波器，因为主要依靠红外光成像，是灰度信号，所以这个时候一般都会把彩色成分去掉，只保留灰度信号，所以看到的就只是灰度图像即我们所说的黑白图像。

这种方案实际上结合了彩色摄像机在可见光较好情况下的优点和黑白摄像机在低照度下的优点，可以说是目前解决全天候、光线变化很大的环境下监控的最佳方案。在自然光线下真实的颜色还原和无可见光下高灵敏的被动红外成像，其静态效果甚至能够和某些采用同样技术并加入4倍DSS感光技术的一体机媲美。

虽然使用被动红外成像能够较好地解决无可视光和监控之间的矛盾，但是因为红外线和可见光的光学差异，其中也有一些需要解决的问题，光学主要介质玻璃对两种光波的折射率不同会造成光学组件的焦距不同，所以很容易使聚焦出现问题，不过这些问题已经在不断的使用和改进中得到相应的解决。随着被动红外成像技术的不断成熟和广泛应用，使得监控效能大大提高，人们的生活将会得到更加可靠的保障。