超远距离红外激光夜视系统的原理与应用

摄像机的选择

众所周知，固体摄像机有CMOS与CCD两种。同CCD一样，CMOS图像传感芯片对红外非可见光波也有反应，但它在890-980nm范围内其灵敏度比CCD图像传感芯片的灵敏度要高出许多，并随波长增加而衰减的梯度也慢一些。随着CMOS图像芯片的飞速发展，其噪音讯号进一步压低，星光级的CMOS摄像机也将面市。而低功耗、高集成、小体积只有CMOS图像传感器才能办到，因而可作成衬衫钮扣、西装钮扣般大小的CMOS摄像机。加上相应的红外光源更加小型化产品，以及高效能电池的推出，这样第三只眼睛将会无处不在。带上一副夜视眼镜和一顶配有红外光源和CMOS超微型摄像机的帽子，黑夜将如同白昼。显然，这将改变我们整个社会生活的面貌。

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，1/4"CCD不能用于15m以上红外夜视的有效距离，因为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：

1、网络传输。

2、无线传输。

3、同轴电缆传输。

4、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可广泛应用在：边防夜视监控、海防夜视监控、海事远距离监视(如港口黑夜监控近海轮船等)、防汛远距离监视、森林防火了望监控、城市环境检测远程监视、油田夜间监视、海堤长距离监视、公安夜间监视、监狱围墙的夜间监视、铁路火车机场全天候监视等需要远距离夜视监控的场所。

现以北京博瑞达光电技术有限公司所研发的超远距离军用激光红外夜视系统在边防、海防、军事设施和车载夜视侦察、指挥系统的应用为例，说明其应用的广泛与重要性。