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视频监控热成像技术在民用领域的应用

简介:
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监控摄像机的热成像技术在军事领域得到广泛应用之后,随着技术的日趋成熟,在成本大幅度下降后,民用市场也得到了广泛的应用。在视频监控领域,对于热成像技术更是被业界一致认为将可广泛应用于森防、消防等行业市场,前景广阔。

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  热成像原理、特性

热成像技术是利用高于绝对温度零下(-273℃)的物体都能辐射红外线的原理来工作的。由于各种物体红外线热辐射强度不同,所以在无光条件下使人、动物、场景的一切物体都能被清晰地观察到。另外热辐射波长较长一般在8-14μm,具有传输距离远,不受薄雾、草丛等障碍物影响的特性,在一些气候、环境较复杂的监控场所效果较好。其缺点是目前产品的价格还是相对高昂,与民用产品的价格差距较大。

热成像发展历程

首台热像仪是由一家名为AGA的公司于1958年开发的,这家公司也就是今天的FLIRSystems。首台商用热像仪于1965年面世,用于检查输电线。直到1973年,才出现首款“便携式”电池供电的红外热像仪。直到1997年,搭载非制冷式探测器的热像仪,也就是所谓的微量热型探测器,进入了市场。微量热型探测器的主要优点之一在于其不带活动部件,因此不容易出现故障。此外,其生产价格也比较便宜,这使得热成像能在民用行业有所突破。

国内热成像产品及应用现状

热成像在国内已经发展了几十年,在应用方面,典型的行业主要集中在电力在线测温、森林防火、人体测温、水利、海岛监控等等,这些行业专业性很强,特别适合于热成像产品,其项目成本普遍很高,所在环境相对恶劣,项目施工难度大,维护成本高昂,爆发式发展的难度较大,因此这一细分领域市场竞争非常激烈。

总的来说,在这些行业出现的热成像产品各家技术水平、制作工艺等方面差距不大,主要体现在以下几个方面。

首先,从探测器来说,绝大多数厂商使用以FLIR为首的进口探测器,主要从欧洲或美国进口。但他们针对中国贸易时是以模组形态出口中国,并作出了种种限制。国内厂商拿来组装成自有品牌,在二次开发及制作工艺上受制于人。

其次,从产品功能来说,主要分为监控型以及测温预警型产品。监控型产品市场使用的比较普遍,主要基于厂商不需要深入二次开发,产品主要提供实时视频图像,开发程度低.成本相对来说较低。测温预警型产品涉及测温算法及校准工艺,开发程度高,成本较高。由于进口测温型产品,供应商不提供测温核心技术,需要国内厂商依据自身实力来进行研究,困难较大,成本居高。

最后,从产品结构形态来说,目前国内几个典型应用如上面提到的电力在线测温、森林防火、水利、海岛监控等等,其产品结构需求量最大的还是云台型产品,并且发明了国内特有的双光谱结构,利用可见光设备来弥补热成像细节不够的短板。目前绝大部分厂家所提供的双光谱设备都是以拼凑类为主,内部各个部件,如热成像摄像机、可见光摄像机、云台、交换机等都出自不同厂家,其本身集成度非常差,设计上有明显缺陷,导致虽是双光谱,实际上也只是单纯的拼合在一起,并不能形成良好的双通道联动,体验感普遍较差,行业应用也很窄。

随着热成像国产探测器的慢慢崛起,加上已有众多的大小厂商具备了生产热像产品镜头、机芯模组的能力。一些做监控产品的龙头厂商对热成像也高度重视,已经相继推出基于非晶硅和氧化钒的探测器,效果上面已经可以媲美国际领先企业,这些探测器一旦实现量产,将打破核心部件长期被国外厂家垄断的局面,使得热成像整机价格快速下探,加上其强大的研发团队,在产品整机结构上,首创推出单IP、单主控的双光谱云台、球机、筒机设备,真正实现了双通道的深度融合,并尝试将智能分析算法植入热成像摄像机,定能催生新的应用和需求。热成像光学镜头方面,几家国内供应商在镜头批量生产工艺、光学材料的研究方面也有很大进步,随着价格更低的光学材料进入实际应用,热成像产品广泛进入民用领域只是时间问题。热成像产品技术进一步逼近国际先进水平相继发力开始打造出真正适合监控行业的产品。不过,产业链上下游之间的默契配合,还需要一些时间来培养。

热成像在安防领域的现状

在安防领域的应用,国内与海外市场还是存在较大的差距。海外市场经过几家如FLIR、安讯士等国际顶尖厂商的多年经营,已经取得不小的成就,这从海外市场对热成像监控产品的广泛认可便可见一斑。在国外众多机场、港口、重点商业场所、私人住所周边都可以看到热成像产品。从相关行业发展报告中可以看出,热成像监控产品在整个热像产品中的比率逐年增大,其年复合增长率达到20%以上,是热成像产品所有细分市场中增长最快的。当然,这个数据并没有像普通可见光监控的发展速度那样激动人心。

对比海外,在国内市场,总体上热成像产品的发展速度较快,但还远没有达到爆发式增长的模式。以国内几家顶尖的热成像设备厂商业绩来看。这些年的发展始终处在一个不温不火的阶段,年销售业绩徘徊在几个亿的规模,而这里面的大部分销售额要归功于军方采购,真正民用产品的销售额实际并不是很多,用于安防监控行业的热成像产品相对就更少了,如果要分析其中的原因大致集中在以下方面:

一是国内客户对热成像还是缺乏基本的认识,许多客户刚开始时将热成像的功能过分夸大,比如能够穿透浓雾,穿墙等。并且国内少有公司能真正做好这方面的知识普及和有效果的引导工作,导致用户对热成像的接受度不够。

二是网络高清监控正处在快速发展期。短短几年时间内,高清网络摄像机的价格从几千跌落到几百。可以说,高清网络产品还远没有满足现有市场的需求,其发展空间仍然很大。随着高清网络产品智能化的不断演进,其产品仍可基本满足客户对于视频监控不断提升的要求,因此热成像监控产品,在一段时间还会处于一个平稳发展阶段,当客户的需求不断被现有产品满足,进而产生更高级的需求时,热成像产品就有可能被更多的采用。三是目前热成像的一些主要优势并没有形成很明确的业务亮点,而仅仅解决了在光线不足情况下看得见的问题。但由于其本身价格较高

,导致用户的心里预期也高,仅凭这一点是完全不够的。在安防监控行业,监控最重要的目标还是“人”,以防人为最终目的,基于热成像的自动识别或者自动探测报警等智能功能,会是进入普通安防监控领域的敲门砖。最后,虽然近几年国产探测器、机芯等核心部件有了快速的发展,图像效果已不输国外厂家,但也存在很大的局限性,需要国内公司加大研发力度进行突破。这其中包含国产探测器芯片还没有真正意义上的量产,且成品率过低,导致成本还是居高不下,意向用户虽知道热成像设备的诸多优点,但迫于预算压力,还是会选择现有成熟且低廉的可见光方案。总的来说,热成像要打开国内市场,需要一记组合拳,一方面需努力提升产品核心竞争力,降低成本,另一方面,需要加强产品的附加值,并且能够真正解决客户的实际问题。

热成像发展趋势

以FLIR为首的第一梯队热成像厂家,其产品应用范围几乎涵盖了所有我们能想到的行业,甚至扩展到了消费级,比如在2015年FLIR发布了能在智能手机上使用的热成像相机,其野心可见一斑。对国内厂家来说,在各个环节都属于后来者,无论在核心技术,产品设计、稳定可靠性、及应用的理解上目前都落后于国外顶级厂家,在跟随巨人脚步的同时,更应思考如何打出差异化,才能在激烈的竞争中占有一席之地。目前来看,有几个方向可以突破,一个是双光谱双通道的高度融合、联动,目前市面上双光谱的设备,无论是海外,还是国内厂家,其双通道也只是普通的硬件堆叠,并没有真正完成应用上的功能实现,虽偶有实现联动,但总体体验感还是差强人意。另外,充分利用热成像的特殊优势,推出更小巧更适合安防监控及国内用户使用习惯的智能化设备,在人体智能探测、识别,周界等入侵防范类应用中有所突破,真正做到智能“防人”的目的。相信随着海康威视等传统视频监控巨头厂家的不断投入,发挥在可见光摄像机上图像分析,智能算法等的优势,充分将其融合到热成像相机上,定能产生不小的化学反应。

根据IHS对热成像监控产品的预测,热成像产品即将会迎来一个快速增长期,不管这个时间点何时到来,在此之前各厂家必须抓紧时间练好内功,才能在整个产业链加速成熟时牢牢占据自己的位置。且目前国内还没有一家公司能真正做到引领整个热成像市场,谁将成为领头羊,是一直不温不火大立、高德的突然爆发,还是传统监控领军企业,作为后来者海康威视的厚积薄发,我们一起拭目以待。





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本文转自d1net(转载)

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