所有的網(wǎng)絡(luò)攝像機均有基本物理限制：需要在光線下工作,至少到目前為止是這樣。

　　當然，部分網(wǎng)絡(luò)攝像機擁有日/夜轉(zhuǎn)換模式，可以在光線極暗的環(huán)境下工作，光線強度不到 1 勒克斯時也可以應(yīng)付。如果沒有自然光，則可以用電光替代，肉眼可見或紅外線可見均可。但是在某些情況下，這些解決方案的缺點也比較明顯，如價格昂貴、能耗高、照明會產(chǎn)生闖入者可以躲藏的陰影等等。

　　熱成像網(wǎng)絡(luò)攝像機是所有專業(yè) IP 監(jiān)控系統(tǒng)的完美補充;它能夠無縫地集成到現(xiàn)有設(shè)備中，在完全黑暗的環(huán)境下監(jiān)控某個地區(qū)或周邊地區(qū)。

　　熱成像技術(shù) – 正在不斷升溫

　　熱成像并不是一項新技術(shù)。但是這項技術(shù)的花費一直非常高，因此在軍事以外的其它領(lǐng)域應(yīng)用較少。直到最近，這種情況才有所改變。隨著新傳感器、新材料和其它改進技術(shù)的推出，這項技術(shù)的應(yīng)用范圍正在擴展，價格也日趨合理。現(xiàn)在，在飛機制造業(yè)、航運業(yè)和安防業(yè)等諸多行業(yè)均可以見到熱感攝像機的身影。熱成像技術(shù)在消防和執(zhí)法等公共服務(wù)中也得到了應(yīng)用。最近，消費產(chǎn)品中也采用了這項技術(shù)，但通常是在豪華汽車等奢侈品行業(yè)。

　　即使在完全黑暗、濃霧、煙霧、雨、雪甚至強光刺眼的環(huán)境下，熱成像網(wǎng)絡(luò)攝像機仍能檢測到處于環(huán)境中的人和物體。

　　和其它攝像機一樣，熱感/熱成像攝像機收集形成圖像的電磁輻射。傳統(tǒng)的攝像機可捕捉波長為400-700納米(0.4-0.7微米)的可見光;而熱感攝像機能檢測到波長更長的放射線，可達約1,400納米(14微米)。在這一電磁頻譜范圍內(nèi)的放射線被稱為紅外線(IR);紅外波段又劃分成多個子波段。

　　近紅外線的波長約為0.7-1.5微米;肉眼無法觀察到近紅外線。而攝像機傳感器能檢測和利用這種放射線。所謂的“全天候”攝像機在白天借助紅外濾光片過濾紅外光，因此，它不會改變?nèi)搜鬯吹降膱D像的顏色當這種攝像機在夜間模式工作時，不使用紅外濾光片。由于人眼無法看到紅外線，因此，攝像機以黑、白兩種顏色顯示圖像。近紅外線也需要某種光源，如月光這樣的自然光源或者路燈、專用紅外燈這樣的人工光源。

　　除可見光外，其它波段的紅外線通常分為以下幾類：

　　> 短波紅外線(SWIR)，波長約為1 - 3微米

　　> 中波紅外線(MWIR)，波長約為3 - 5微米

　　> 長波紅外線(LWIR)，波長約為8 - 12微米

　　> 超長波紅外線(VLWIR)，波長約為12 – 25微米

　　> 遠波紅外線(FWIR)，波長約為25微米至1,000微米(或1毫米)

　　請注意5微米(MWIR)波段與8微米(LWIR)波段之間有一個間隔。由于大氣能強烈吸收這一波段的輻射，因此，這一波段實際上無法用于熱成像。[nextpage]

　　微波的波長大于1毫米。位于頻譜最遠端的是無線電波，其波長可達1米以上。在頻譜的另一端，波長小于所有可見光波長的放射線分別是紫外線、X射線和伽馬射線。

　　傳統(tǒng)的攝像機僅可接收波長在0.4-0.7微米之間的可見光。而熱感攝像機能檢測到紅外頻譜寬至約14微米的放射線(上圖中的頻譜距離不是按比例繪制的)。

　　工作原理是什么

　　人眼看到的圖像可以被視為不同物體所反射的光。沒有光線就不會產(chǎn)生反射，因此人眼在沒有光線的情況下看不見東西。然而，熱成像卻不依賴于可見光。相反，圖像來自于紅外線拍攝。由于周圍的光線強度不會對它產(chǎn)生影響，因此即使在完全黑暗的環(huán)境下它也可以良好運行。

　　這一技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的原因在于，所有的物體，不論有機還是無機，均會由于自身的溫度作用而發(fā)射一定數(shù)量的紅外線。所有絕對溫度高于0開(-273° C或-459° F)的物體都會發(fā)射一定數(shù)量的紅外線。這意味著即便是溫度極低的物體(如：冰、冬天在室外放置的鋼鐵等)也會產(chǎn)生熱輻射。

　　物質(zhì)能夠以輻射的方式向外導(dǎo)熱的能力被稱為放射率。所有物質(zhì)都具備或高或低的放射率。物質(zhì)的放射率值為0至1，取決于物質(zhì)本身的屬性。1只適用于一種稱之為黑體的理論上的物質(zhì)。通常，物體表面越粗糙、顏色越暗，它的放射率值越接近1。相反，反射能力越強的物質(zhì)，其放射率的值越低。例如，經(jīng)高度拋光的銀和銅的放射率分別為0.02和0.03。拋光后的鐵的放射率約為0.14至0.035;而紅褐色的鐵的放射率為0.61。一塊能有效地阻止熱輻射的普通玻璃的放射率為0.92。

　　有時，熱成像與色彩的亮度和對比度有關(guān)——這似乎有點奇怪，似乎對可見光光譜范圍外的光線也起作用。這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是攝像機以數(shù)字的方式記錄顏色，這些顏色被稱為偽色。每種顏色或者每種色調(diào)的細微差別代表不同的溫度。通常，白色和紅色代表較高的溫度，綠色代表中間溫度，而藍色和紫色代表較低的溫度。究其原因，最重要的一點是人眼辨識色彩陰影的能力比辨識灰度的能力強。

　　熱成像探測器可大致分為以下兩種類型：用于處理中波紅外線(MWIR)的制冷式熱成像儀和用于處理長波紅外線(LWIR)的非制冷式熱成像儀。

　　溫度越低效果越好的制冷式探測器

　　通常，在溫度低于60~100開(相當于-210°C~-170° C或-346°F ~274° F)的真空密閉環(huán)境下，會用到制冷式紅外線探測儀。環(huán)境溫度決定成像效果。上述極端低溫環(huán)境可使用低溫制冷器形成。熱感應(yīng)噪聲需要通過冷卻來降低。在較高溫度的環(huán)境下，傳感器可能受自身產(chǎn)生的輻射影響，難以感知外部輻射。該設(shè)備導(dǎo)致探測器不僅笨重昂貴，而且能耗非常高。

　　盡管這一技術(shù)的應(yīng)用成本高、需要維護，但它也有自身的優(yōu)勢。探測器可以探測到中波頻段的放射線，能提供更好的空間分辨率，因為波長越短，產(chǎn)生的熱對比度越高。因此，制冷式探測器能分辨較小的溫度差別并產(chǎn)生高分辨率的清晰圖像。

　　探測器的另一大優(yōu)點是靈敏度較高，可支持使用光圈系數(shù)較高的鏡頭。因此，制冷式探測器是長距離探測應(yīng)用(如：5千米~16 千米 [3~10 英里])的更好選擇。[nextpage]

　　性能出眾的非制冷式技術(shù)

　　非制冷式熱感攝像機的傳感器并未采用低溫制冷工作原理。在這種情況下，傳感器使用相對簡單的溫度控制器件，使溫度穩(wěn)定在或接近于環(huán)境溫度。這種傳感器對長波紅外線起作用。

　　在傳感器的設(shè)計中，普遍采用微測技術(shù)。這是硅元件上的一個小電阻，其阻值隨溫度產(chǎn)生變化，具有絕熱特性，并以電子方式顯示溫度。環(huán)境溫度改變后，輻射熱測定器的測定值隨之改變;該測定值可轉(zhuǎn)換成電子信號，經(jīng)處理之后形成圖像。攝像機對紅外輻射的敏感程度(即辨別同一環(huán)境中不同溫度的能力)以NETD(噪聲當量溫度差)值表示。最新一代的輻射熱測定器的NETD值可低至20 mK。

　　非制冷式熱感攝像機傳感器的體積較小，集成了較少量的可移動部件。因此，與制冷式熱感攝像機傳感器相比，它們的成本更低、服務(wù)期限更長。制冷式攝像機每工作8000~10000小時需要更換一次低溫冷卻劑，而非制冷式攝像機可連續(xù)工作多年。

　　風雨無阻

　　熱感攝像機不僅可以在完全黑暗的環(huán)境下正常工作，在薄霧、灰塵、雨、雪和煙塵等苛刻的天氣條件下均可保持良好運行。盡管如此，熱感攝像機的性能仍然存在物理限制。

　　空氣中的水滴或微小的灰塵顆粒會阻礙單一物體熱輻射的傳送，使得遠距離監(jiān)控難上加難。薄霧和雨雪等天氣條件會影響攝像機的性能。水會限制熱輻射，空氣中的水分會使圖像中不同物體之間的溫差達到平衡。因此在大氣條件相似的情況下，與濕度通常較高的夏季相比，在天氣晴朗、天氣條件較好的冬季使用熱感攝像機拍攝出的圖像質(zhì)量更高，也更加清晰。

　　即使考慮到這些限制因素，熱感攝像機在各種苛刻天氣條件下的偵測效果也要遠遠勝于傳統(tǒng)攝像機。

　　受到嚴密保護的技術(shù)

　　將熱感攝像機集成到傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)之中并不是一件容易的事，這需要克服技術(shù)、法律及其它方面的各種困難。

　　許多產(chǎn)品和技術(shù)既可以用于軍事領(lǐng)域，也可以用于商業(yè)應(yīng)用，因此稱之為兩用產(chǎn)品與技術(shù)。自 1996 年起，這類產(chǎn)品與技術(shù)的出口受到了國際《瓦森納協(xié)定》的監(jiān)管，旨在提高傳統(tǒng)武器轉(zhuǎn)讓以及兩用產(chǎn)品與技術(shù)轉(zhuǎn)讓的透明度，完善其問責制度。

　　毫無疑問，起初專為軍事領(lǐng)域開發(fā)的熱成像技術(shù)屬于兩用產(chǎn)品與技術(shù)。因此，只有最大幀速不超過 9 fps 的熱傳感器才能自由出口。用于監(jiān)控的大部分攝像機也屬于這類產(chǎn)品。在買方進行注冊且可以追蹤的情況下，美國、歐盟和其它友好國家(地區(qū))可以出售最大像素為 111,000、最大幀速為 60 fps 的攝像機。

　　拋開這些限制，熱感攝像機的分辨率通常比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)攝像機低很多。這主要是由于熱成像中涉及的傳感器技術(shù)花費更高。由于熱感攝像機的首要用途是偵測而非識別，因此大部分監(jiān)控應(yīng)用的幀速較低不是什么問題。[nextpage]

　　玻璃可阻擋放射線

　　從經(jīng)濟學的角度來說，有一點困擾，即不存在適用于熱感攝像機的標準光學系統(tǒng)。焦距的調(diào)整或特殊視角的處理都必須在工廠完成。由于普通玻璃能有效地阻擋熱輻射，因此，不能使用常規(guī)光學系統(tǒng)和鏡頭(例如：標準的CS-mount或C-mount)。因此，生產(chǎn)廠家不得不依賴于其它材料。目前，在熱感攝像機光學系統(tǒng)中常用到鍺。鍺是一種非常昂貴的非金屬物質(zhì)，其化學性質(zhì)類似于錫和硅，它可以在允許熱感輻射通過的同時屏蔽可見光。

　　當然，對熱感攝像機的外殼也有同樣的要求，不能在室外熱感攝像機中使用標準外殼。外殼和鏡頭一樣，必須使用熱感攝像機專用外殼。

　　熱感攝像機創(chuàng)新

　　盡管熱感攝像機的投資成本非常高，但它在安全和監(jiān)控領(lǐng)域已獲得了認可。這種攝像機主要用于對安全性有極高要求的建筑物和地區(qū)，例如：核電站、監(jiān)獄、機場、管道及敏感鐵路路段。

　　但迄今為止，要將熱感攝像機集成到傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，并不容易做到。當然，隨著熱成像網(wǎng)絡(luò)攝像機的發(fā)展，兼容性問題將會被消除。例如，新設(shè)備將更容易整合到已有的視頻管理系統(tǒng)中。

　　IP監(jiān)控帶來的諸多益處還包括：互聯(lián)網(wǎng)供電(PoE)、分布式智能視頻、標準化視頻壓縮技術(shù)和音頻支持。

　　PoE是一種通過以太網(wǎng)來同時安全傳輸電力和數(shù)據(jù)的技術(shù);它不需要使用電纜，因此安裝成本大大降低。智能視頻指在解決方案中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)能自動對捕獲到的視頻數(shù)據(jù)進行分析(如動作檢測、音頻檢測和虛擬圍欄)，或在攝像機被破壞或被惡意拆改時報警。在熱成像網(wǎng)絡(luò)攝像機中，這一分析功能可以提高攝像機的工作效率、增強其可擴展性。

　　完美的補充

　　隨著熱成像設(shè)備的價格逐漸降低且成為 IP 監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，它在各個領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸成為可能，在價格上也更加易于接受。熱感攝像機在很多情況下均可以很好地補充傳統(tǒng)攝像機的性能不足。

　　當然，熱感攝像機在完全黑暗環(huán)境中的性能是無以倫比的。在沿海地帶、海港或所有其它寬闊的開放水域等難以提供有效照明的地區(qū)，熱感攝像機也是很好的選擇。相似地，人工照明不僅存在暴露攝像機安放位置的風險，從而使攝像機被破壞或避開，還會產(chǎn)生投射陰影，從而導(dǎo)致闖入者利用陰影避開偵測。

　　此外，探照燈除了照明以外，也會遮擋光線。因此在各種交通條件下，不論是鐵路軌道、飛機跑道還是普通街道，不依賴于光線的攝像機都是首選。此外，熱感攝像機在強光或激光束下不會失去監(jiān)控能力。

　　總而言之，熱成像網(wǎng)絡(luò)攝像機能夠完美地補充和完善網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)，確保物體、人和事件得到全天候監(jiān)控。