激光夜視技術(shù)應(yīng)用及其選型

激光夜視技術(shù)在中國出現(xiàn)已有將近十年的時(shí)間,它屬于主動(dòng)紅外夜視技術(shù)的一種,其原理是將激光點(diǎn)光源通過光學(xué)擴(kuò)散,達(dá)到夜間照明的目的,其波長多在808、940、980nm,屬于近紅外光。系統(tǒng)采用高通光量的夜視鏡頭接收目標(biāo)反射光成像,再用低照度的CCD攝像機(jī)采集圖像并輸出。照明系統(tǒng)、成像鏡頭、攝像機(jī)三者作為系統(tǒng)的核心部件,互相配合,任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)瓶頸都會(huì)導(dǎo)致整套系統(tǒng)達(dá)不到理想的效果。十年來,激光夜視廠家如雨后春筍般出現(xiàn),各家參數(shù)、價(jià)格也參差不齊,給客戶的選擇造成了大的困難,對(duì)行業(yè)本身也有較大沖擊,激光夜視技術(shù)雖大有取代紅外LED燈的趨勢(shì),但混亂的技術(shù)及市場(chǎng)狀態(tài)也導(dǎo)致客戶不敢貿(mào)然下決定使用,本文將從影響夜視距離及效果的各方面因素入手,幫助客戶更好的理解激光夜視技術(shù)。

絕大多數(shù)客戶打電話都會(huì)問到一個(gè)問題“你們的夜視產(chǎn)品能達(dá)到1000米嗎?大概什么價(jià)格?”不同的廠家可能給出的回答大相徑庭,夸張點(diǎn)說,甚至?xí)形宓绞兜牟顑r(jià),這一定會(huì)讓客戶犯嘀咕,同樣的技術(shù),怎么差距會(huì)如此之大?價(jià)格低的是不是技術(shù)不成熟,價(jià)格高的是不是“半年不開張,開張吃半年”宰人,事實(shí)上,每一個(gè)生產(chǎn)型企業(yè)都不會(huì)拿自己的信譽(yù)開玩笑,出現(xiàn)這種情況的根本原因在于,各家對(duì)夜視距離的理解和觀念存在差別。

先看一個(gè)較為復(fù)雜的計(jì)算公式:

激光夜視技術(shù)應(yīng)用及其選型

上式中,R代表需要達(dá)到的夜視距離,θ代表激光擴(kuò)散角度,f代表所選鏡頭焦距,D代表鏡頭的有效通光孔徑,f/D就是我們熟知的鏡頭的F值,Ed代表所選攝像機(jī)的靈敏度閥值,其余ε、ρ、τ、μ等分別代表照明系統(tǒng)透過率、目標(biāo)漫反射系數(shù)、成像系統(tǒng)透過率、大氣衰減系數(shù)等很難由人為左右的參數(shù)。P為圖像清晰成像所需要的光強(qiáng)度,可折算為夜視照明情況下需要的激光功率。

上式為理論計(jì)算數(shù)據(jù),不可控參數(shù)取平均值,選用400mm,F(xiàn)3.6鏡頭,攝像機(jī)照度0.001LUX,看1000米,激光照明角度0.5度(照明直徑8米),理論計(jì)算得激光實(shí)際上只需要不到1.5W,也就是說,1.5W激光,完全可以照到1000米,并且成像,但只能呈現(xiàn)出類似“手電筒”的效果,如下圖:

 

激光夜視技術(shù)應(yīng)用及其選型

同樣一條路,下圖在成本大體相當(dāng)?shù)那闆r下更換了配置,相信客戶會(huì)更認(rèn)可如下圖看到的效果,效果差距如此明顯。

不難想象,如果客戶需要看更大的范圍呢?前一種配置一定會(huì)更模糊,更暗,而后一種配置還可以在很大范圍內(nèi)保持清晰的效果,如下圖:

激光夜視技術(shù)應(yīng)用及其選型

由圖可見,在1000米甚至更遠(yuǎn)的距離上,清晰成像不成問題。其范圍,效果都不會(huì)和熱成像有很大差距,關(guān)鍵看各核心部件的配置及配合情況。我們認(rèn)為,真正性價(jià)比高的產(chǎn)品,不應(yīng)該理解成在limit狀態(tài)下,用低的成本,達(dá)到客戶要看到的距離,而是合理配置系統(tǒng)的各個(gè)部件,使其完美的發(fā)揮自身所有優(yōu)勢(shì),在達(dá)到客戶要求的基礎(chǔ)上,真正為客戶需求考慮,發(fā)揮產(chǎn)品應(yīng)有的功能。能看1000米的設(shè)備,在200米距離上,不但不能識(shí)別,反倒什么也沒法看,這樣的產(chǎn)品能算真正看到1000米嗎?

從公式上,我們應(yīng)該深刻理解到的是,激光的選擇,跟夜視距離的平方成正比,跟所選鏡頭F值的平方成正比,跟攝像機(jī)的靈敏度閥值成正比。而激光的擴(kuò)散角,并不是我們想怎么做就怎么做,它要完全根據(jù)所選鏡頭的視場(chǎng)角來設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)小了,會(huì)出現(xiàn)“手電筒”,設(shè)計(jì)大了,會(huì)出現(xiàn)大量光成平方狀的浪費(fèi),導(dǎo)致成本很高,但效果很不理想,除了三大影響效果的配件,實(shí)際使用上的操作也會(huì)大幅度的影響夜視效果,這就不得不提到系統(tǒng)的配合性問題,激光是否能夠跟鏡頭聯(lián)動(dòng),重點(diǎn)部位是否需要設(shè)定預(yù)置位,激光是否能夠同步預(yù)制位等等一系列技術(shù)問題都需要考慮,對(duì)于整套系統(tǒng)來說,云臺(tái)解碼器也有必要和攝像頭一起討論。在此,結(jié)合我們將近十年的激光夜視開發(fā)經(jīng)驗(yàn),談一談如何真正做到“具性價(jià)比”的配置,產(chǎn)品永遠(yuǎn)沒有完美的時(shí)候,我們能做到的,也僅僅是逐步的去發(fā)現(xiàn)更合理的配置方案。

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