所有的网络摄像机均有基本物理限制：需要在光线下工作,至少到目前为止是这样。

　　当然，部分网络摄像机拥有日/夜转换模式，可以在光线极暗的环境下工作，光线强度不到 1 勒克斯时也可以应付。如果没有自然光，则可以用电光替代，肉眼可见或红外线可见均可。但是在某些情况下，这些解决方案的缺点也比较明显，如价格昂贵、能耗高、照明会产生闯入者可以躲藏的阴影等等。

　　热成像网络摄像机是所有专业 IP 监控系统的完美补充;它能够无缝地集成到现有设备中，在完全黑暗的环境下监控某个地区或周边地区。

　　热成像技术 – 正在不断升温

　　热成像并不是一项新技术。但是这项技术的花费一直非常高，因此在军事以外的其它领域应用较少。直到最近，这种情况才有所改变。随着新传感器、新材料和其它改进技术的推出，这项技术的应用范围正在扩展，价格也日趋合理。现在，在飞机制造业、航运业和安防业等诸多行业均可以见到热感摄像机的身影。热成像技术在消防和执法等公共服务中也得到了应用。最近，消费产品中也采用了这项技术，但通常是在豪华汽车等奢侈品行业。

　　即使在完全黑暗、浓雾、烟雾、雨、雪甚至强光刺眼的环境下，热成像网络摄像机仍能检测到处于环境中的人和物体。

　　和其它摄像机一样，热感/热成像摄像机收集形成图像的电磁辐射。传统的摄像机可捕捉波长为400-700纳米(0.4-0.7微米)的可见光;而热感摄像机能检测到波长更长的放射线，可达约1,400纳米(14微米)。在这一电磁频谱范围内的放射线被称为红外线(IR);红外波段又划分成多个子波段。

　　近红外线的波长约为0.7-1.5微米;肉眼无法观察到近红外线。而摄像机传感器能检测和利用这种放射线。所谓的“全天候”摄像机在白天借助红外滤光片过滤红外光，因此，它不会改变人眼所看到的图像的颜色当这种摄像机在夜间模式工作时，不使用红外滤光片。由于人眼无法看到红外线，因此，摄像机以黑、白两种颜色显示图像。近红外线也需要某种光源，如月光这样的自然光源或者路灯、专用红外灯这样的人工光源。

　　除可见光外，其它波段的红外线通常分为以下几类：

　　> 短波红外线(SWIR)，波长约为1 - 3微米

　　> 中波红外线(MWIR)，波长约为3 - 5微米

　　> 长波红外线(LWIR)，波长约为8 - 12微米

　　> 超长波红外线(VLWIR)，波长约为12 – 25微米

　　> 远波红外线(FWIR)，波长约为25微米至1,000微米(或1毫米)

　　请注意5微米(MWIR)波段与8微米(LWIR)波段之间有一个间隔。由于大气能强烈吸收这一波段的辐射，因此，这一波段实际上无法用于热成像。[nextpage]

　　微波的波长大于1毫米。位于频谱最远端的是无线电波，其波长可达1米以上。在频谱的另一端，波长小于所有可见光波长的放射线分别是紫外线、X射线和伽马射线。

　　传统的摄像机仅可接收波长在0.4-0.7微米之间的可见光。而热感摄像机能检测到红外频谱宽至约14微米的放射线(上图中的频谱距离不是按比例绘制的)。

　　工作原理是什么

　　人眼看到的图像可以被视为不同物体所反射的光。没有光线就不会产生反射，因此人眼在没有光线的情况下看不见东西。然而，热成像却不依赖于可见光。相反，图像来自于红外线拍摄。由于周围的光线强度不会对它产生影响，因此即使在完全黑暗的环境下它也可以良好运行。

　　这一技术能够实现的原因在于，所有的物体，不论有机还是无机，均会由于自身的温度作用而发射一定数量的红外线。所有绝对温度高于0开(-273° C或-459° F)的物体都会发射一定数量的红外线。这意味着即便是温度极低的物体(如：冰、冬天在室外放置的钢铁等)也会产生热辐射。

　　物质能够以辐射的方式向外导热的能力被称为放射率。所有物质都具备或高或低的放射率。物质的放射率值为0至1，取决于物质本身的属性。1只适用于一种称之为黑体的理论上的物质。通常，物体表面越粗糙、颜色越暗，它的放射率值越接近1。相反，反射能力越强的物质，其放射率的值越低。例如，经高度抛光的银和铜的放射率分别为0.02和0.03。抛光后的铁的放射率约为0.14至0.035;而红褐色的铁的放射率为0.61。一块能有效地阻止热辐射的普通玻璃的放射率为0.92。

　　有时，热成像与色彩的亮度和对比度有关——这似乎有点奇怪，似乎对可见光光谱范围外的光线也起作用。这种现象出现的原因是摄像机以数字的方式记录颜色，这些颜色被称为伪色。每种颜色或者每种色调的细微差别代表不同的温度。通常，白色和红色代表较高的温度，绿色代表中间温度，而蓝色和紫色代表较低的温度。究其原因，最重要的一点是人眼辨识色彩阴影的能力比辨识灰度的能力强。

　　热成像探测器可大致分为以下两种类型：用于处理中波红外线(MWIR)的制冷式热成像仪和用于处理长波红外线(LWIR)的非制冷式热成像仪。

　　温度越低效果越好的制冷式探测器

　　通常，在温度低于60~100开(相当于-210°C~-170° C或-346°F ~274° F)的真空密闭环境下，会用到制冷式红外线探测仪。环境温度决定成像效果。上述极端低温环境可使用低温制冷器形成。热感应噪声需要通过冷却来降低。在较高温度的环境下，传感器可能受自身产生的辐射影响，难以感知外部辐射。该设备导致探测器不仅笨重昂贵，而且能耗非常高。

　　尽管这一技术的应用成本高、需要维护，但它也有自身的优势。探测器可以探测到中波频段的放射线，能提供更好的空间分辨率，因为波长越短，产生的热对比度越高。因此，制冷式探测器能分辨较小的温度差别并产生高分辨率的清晰图像。

　　探测器的另一大优点是灵敏度较高，可支持使用光圈系数较高的镜头。因此，制冷式探测器是长距离探测应用(如：5千米~16 千米 [3~10 英里])的更好选择。[nextpage]

　　性能出众的非制冷式技术

　　非制冷式热感摄像机的传感器并未采用低温制冷工作原理。在这种情况下，传感器使用相对简单的温度控制器件，使温度稳定在或接近于环境温度。这种传感器对长波红外线起作用。

　　在传感器的设计中，普遍采用微测技术。这是硅元件上的一个小电阻，其阻值随温度产生变化，具有绝热特性，并以电子方式显示温度。环境温度改变后，辐射热测定器的测定值随之改变;该测定值可转换成电子信号，经处理之后形成图像。摄像机对红外辐射的敏感程度(即辨别同一环境中不同温度的能力)以NETD(噪声当量温度差)值表示。最新一代的辐射热测定器的NETD值可低至20 mK。

　　非制冷式热感摄像机传感器的体积较小，集成了较少量的可移动部件。因此，与制冷式热感摄像机传感器相比，它们的成本更低、服务期限更长。制冷式摄像机每工作8000~10000小时需要更换一次低温冷却剂，而非制冷式摄像机可连续工作多年。

　　风雨无阻

　　热感摄像机不仅可以在完全黑暗的环境下正常工作，在薄雾、灰尘、雨、雪和烟尘等苛刻的天气条件下均可保持良好运行。尽管如此，热感摄像机的性能仍然存在物理限制。

　　空气中的水滴或微小的灰尘颗粒会阻碍单一物体热辐射的传送，使得远距离监控难上加难。薄雾和雨雪等天气条件会影响摄像机的性能。水会限制热辐射，空气中的水分会使图像中不同物体之间的温差达到平衡。因此在大气条件相似的情况下，与湿度通常较高的夏季相比，在天气晴朗、天气条件较好的冬季使用热感摄像机拍摄出的图像质量更高，也更加清晰。

　　即使考虑到这些限制因素，热感摄像机在各种苛刻天气条件下的侦测效果也要远远胜于传统摄像机。

　　受到严密保护的技术

　　将热感摄像机集成到传统视频监控系统之中并不是一件容易的事，这需要克服技术、法律及其它方面的各种困难。

　　许多产品和技术既可以用于军事领域，也可以用于商业应用，因此称之为两用产品与技术。自 1996 年起，这类产品与技术的出口受到了国际《瓦森纳协定》的监管，旨在提高传统武器转让以及两用产品与技术转让的透明度，完善其问责制度。

　　毫无疑问，起初专为军事领域开发的热成像技术属于两用产品与技术。因此，只有最大帧速不超过 9 fps 的热传感器才能自由出口。用于监控的大部分摄像机也属于这类产品。在买方进行注册且可以追踪的情况下，美国、欧盟和其它友好国家(地区)可以出售最大像素为 111,000、最大帧速为 60 fps 的摄像机。

　　抛开这些限制，热感摄像机的分辨率通常比传统网络摄像机低很多。这主要是由于热成像中涉及的传感器技术花费更高。由于热感摄像机的首要用途是侦测而非识别，因此大部分监控应用的帧速较低不是什么问题。[nextpage]

　　玻璃可阻挡放射线

　　从经济学的角度来说，有一点困扰，即不存在适用于热感摄像机的标准光学系统。焦距的调整或特殊视角的处理都必须在工厂完成。由于普通玻璃能有效地阻挡热辐射，因此，不能使用常规光学系统和镜头(例如：标准的CS-mount或C-mount)。因此，生产厂家不得不依赖于其它材料。目前，在热感摄像机光学系统中常用到锗。锗是一种非常昂贵的非金属物质，其化学性质类似于锡和硅，它可以在允许热感辐射通过的同时屏蔽可见光。

　　当然，对热感摄像机的外壳也有同样的要求，不能在室外热感摄像机中使用标准外壳。外壳和镜头一样，必须使用热感摄像机专用外壳。

　　热感摄像机创新

　　尽管热感摄像机的投资成本非常高，但它在安全和监控领域已获得了认可。这种摄像机主要用于对安全性有极高要求的建筑物和地区，例如：核电站、监狱、机场、管道及敏感铁路路段。

　　但迄今为止，要将热感摄像机集成到传统视频监控系统中，并不容易做到。当然，随着热成像网络摄像机的发展，兼容性问题将会被消除。例如，新设备将更容易整合到已有的视频管理系统中。

　　IP监控带来的诸多益处还包括：互联网供电(PoE)、分布式智能视频、标准化视频压缩技术和音频支持。

　　PoE是一种通过以太网来同时安全传输电力和数据的技术;它不需要使用电缆，因此安装成本大大降低。智能视频指在解决方案中，视频监控系统能自动对捕获到的视频数据进行分析(如动作检测、音频检测和虚拟围栏)，或在摄像机被破坏或被恶意拆改时报警。在热成像网络摄像机中，这一分析功能可以提高摄像机的工作效率、增强其可扩展性。

　　完美的补充

　　随着热成像设备的价格逐渐降低且成为 IP 监控系统的重要组成部分，它在各个领域的应用逐渐成为可能，在价格上也更加易于接受。热感摄像机在很多情况下均可以很好地补充传统摄像机的性能不足。

　　当然，热感摄像机在完全黑暗环境中的性能是无以伦比的。在沿海地带、海港或所有其它宽阔的开放水域等难以提供有效照明的地区，热感摄像机也是很好的选择。相似地，人工照明不仅存在暴露摄像机安放位置的风险，从而使摄像机被破坏或避开，还会产生投射阴影，从而导致闯入者利用阴影避开侦测。

　　此外，探照灯除了照明以外，也会遮挡光线。因此在各种交通条件下，不论是铁路轨道、飞机跑道还是普通街道，不依赖于光线的摄像机都是首选。此外，热感摄像机在强光或激光束下不会失去监控能力。

　　总而言之，热成像网络摄像机能够完美地补充和完善网络视频系统，确保物体、人和事件得到全天候监控。