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安防&光電信息--安防監控技術基礎

為了解決qled的問題，作者雷玉堂 這樣論述：

本書是安防新技術及系統系列精品叢書之四，從安防界存在的150條安防技術知識概念混淆不清與錯誤的問題入手，以光電資訊技術方面的基礎知識為切入點，全面、系統地闡述了光電資訊技術各部分的理論基礎、工作原理、實用技術與方法，及其在安防監控中的應用實例。   具體內容共9章：安防＆光電資訊技術基礎及安防技術發展方向，光電發光器件及其在安防中的應用，光輻射資訊探測器件及其在安防中的應用，光圖像資訊探測器件及其在安防中的應用，光纖傳感技術及其在安防中的應用，光電資訊傳輸技術及其在安防中的應用，光電資訊處理技術及其在安防中的應用，光電資訊存儲技術及其在安防中的應用，光電資訊顯示技術及其在安防中的應用等。

雷玉堂，男   退休前系武漢大學教授、博士生導師，中國光電與安防技術專家，被譽為“中國安防行業技術書的領軍人物”。 目 錄 第1章 安防＆光電資訊技術基礎及安防技術發展方向 （1） 1．1 光的基本性質及其度量 （1） 1．1．1 光的基本性質 （1） 1．1．2 光輻射的度量 （3） 1．2 半導體物理基礎 （6） 1．2．1 半導體的能帶 （7） 1．2．2 熱平衡與非平衡載流子及其運動 （10） 1．2．3 半導體對光的吸收 （15） 1．2．4 半導體的PN結 （17） 1．2．5 半導體與金屬的接觸 （20） 1．3 光輻射電效應 （22） 1．

3．1 光電效應 （23） 1．3．2 熱電效應 （29） 1．4 安防技術學科性質及由此產生的基本知識概念混淆與錯誤 （32） 1．4．1 安防監控技術的學科性質 （32） 1．4．2 安防監控技術基本知識概念混淆不清與錯誤的150條問題 （36） 1．4．3 識別安防技術知識概念混淆與錯誤需掌握的基本知識點 （44） 1．5 現代安防監控技術的發展方向 （47） 1．5．1 安防監控技術的演進與發展 （47） 1．5．2 安防監控技術必須向智慧化方向發展 （48） 1．5．3 現代安防監控技術的發展方向是物聯網智慧雲安防技術 （51） 第2章 光電發光器件及其在安防中的應用 （53） 2

．1 常用的普通光源及其在安防中的應用 （53） 2．1．1 光源的基本特性參數 （53） 2．1．2 常用的普通光源 （55） 2．1．3 常用的普通光源在安防中的應用 （57） 2．2 發光二極體LED及其在安防中的應用 （58） 2．2．1 發光二極體（LED）的結構及其發光原理 （58） 2．2．2 發光二極體（LED）的主要特性參數 （60） 2．2．3 發光二極體（LED）在安防中的應用 （62） 2．3 環保白光LED與平面分散式OLED光源及其在安防中的應用 （65） 2．3．1 固體環保白光LED光源及其在安防中的應用 （65） 2．3．2 高效節能平面分散式OLED固態光源

及其在安防中應用 （67） 2．4 雷射器及其在安防中的應用 （69） 2．4．1 雷射器概述 （69） 2．4．2 半導體雷射器 （73） 2．4．3 光纖雷射器 （80） 2．4．4 光子晶體與光子晶體光纖雷射器 （82） 2．4．5 雷射器在安防中的應用 （85） 第3章 光輻射資訊探測器件及其在安防中的應用 （93） 3．1 光輻射資訊探測器件概述 （93） 3．1．1 光輻射資訊探測器件的類型和特點 （93） 3．1．2 光輻射資訊探測器件的基本特性參數 （94） 3．2 半導體光電導型探測器件及其在安防中的應用 （99） 3．2．1 光電導型探測器件的結構及原理 （99） 3．2

．2 光敏電阻的特性參數 （101） 3．2．3 光電導型探測器件的使用要點及在安防中的應用 （103） 3．3 半導體光伏型探測器件及其在安防中的應用 （111） 3．3．1 光電池 （112） 3．3．2 光敏二極體 （115） 3．3．3 光敏三極管 （123） 3．3．5 光伏型探測器件的使用要點及在安防中的應用 （126） 3．4 熱電探測器件及其在安防中的應用 （132） 3．4．1 熱電偶與熱電堆 （132） 3．4．2 熱敏電阻 （136） 3．4．3 熱釋電探測器件 （141） 3．4．4 熱電探測器件在安防中的應用 （146） 第4章 光圖像資訊探測器件及其在安防中的應用

（150） 4．1 光圖像資訊探測器件的類型與電視制式 （150） 4．1．1 光電成像器件的類型 （150） 4．1．2 電視掃描方式及制式 （151） 4．2 電荷耦合器件CCD及其在安防中的應用 （153） 4．2．1 CCD的結構及原理 （153） 4．2．2 CCD的類型 （158） 4．2．3 CCD的特性參數 （162） 4．2．4 CCD在安防中的應用 （167） 4．3 CMOS成像器件及其在安防中的應用 （168） 4．3．1 CMOS成像器件的結構及原理 （169） 4．3．2 CMOS成像器件的特性參數 （172） 4．3．3 CMOS成像器件與CCD的比較 （176

） 4．3．4 CMOS成像器件在安防中的應用 （176） 4．4 直視型光電成像器件及其在安防中的應用 （178） 4．4．1 像管的結構與工作原理 （179） 4．4．2 主要性能參數 （179） 4．4．3 像增強管的級聯 （180） 4．4．4 直視型光電成像器件在安防中的應用 （183） 4．5 特種光電成像器件及其在安防中的應用 （183） 4．5．1 紅外光成像器件 （183） 4．5．2 紫外光成像器件 （187） 4．5．3 X射線光成像器件 （188） 4．5．4 特種光電成像器件在安防中的應用 （191） 第5章 光纖傳感技術及其在安防中的應用 （195） 5．1 光纖

傳感技術概述 （195） 5．1．1 光纖的結構與類型及其傳光原理 （195） 5．1．2 光纖傳感器的結構與類型 （197） 5．1．3 光纖傳感技術中的調製技術 （199） 5．2 常用的光纖傳感器技術 （200） 5．2．1 常用的光纖傳感器技術 （200） 5．2．2 常用的光纖傳感器技術的典型應用 （201） 5．3 光纖光柵型感測器技術 （206） 5．3．1 光纖光柵型感測器的類型 （206） 5．3．2 光纖布拉格光柵感測器的原理及優點 （208） 5．3．3 光纖光柵型感測器技術的典型應用 （212） 5．4 多工和分散式光纖傳感器及其在安防中的應用 （214） 5．4．1

多工式光纖傳感器技術 （214） 5．4．2 分散式光纖傳感器技術 （217） 5．5 光纖傳感器技術在安防中的應用 （219） 5．5．1 常用光纖傳感器技術在安防中的應用 （220） 5．5．2 光纖光柵型感測器技術在安防中的應用 （220） 5．5．3 多工和分散式光纖傳感器技術在安防中的應用 （228） 5．5．4 光纖傳感器在城市物聯網智慧安防中的應用 （229） 第6章 光電資訊傳輸技術及其在安防中的應用 （234） 6．1 光纖傳輸技術 （234） 6．1．1 光纜的結構及光纖的連接與耦合 （234） 6．1．2 光纖傳輸系統的組成與特點 （239） 6．2 無線光波傳輸技術

（241） 6．2．1 無線光波傳輸系統的組成原理及特點 （242） 6．2．2 無線光波傳輸技術的難點及其解決法 （244） 6．3 太赫茲波傳輸技術 （245） 6．3．1 太赫茲波的產生 （245） 6．3．2 太赫茲波的特點 （246） 6．4 光資訊調製傳輸技術 （247） 6．4．1 光資訊調製技術概述 （247） 6．4．2 調製信號的解調技術 （252） 6．5 光電資訊傳輸技術在安防中的應用 （253） 6．5．1 光纖傳輸技術在安防中的應用 （253） 6．5．2 無線光波傳輸技術在安防中的應用 （255） 6．5．3 太赫茲波傳輸技術在安防中的應用 （258） 6．5．4

光資訊調製傳輸技術在安防中的應用 （260） 第7章 光電資訊處理技術及其在安防中的應用 （262） 7．1 光電資訊處理技術概述 （262） 7．1．1 光電資訊處理的特徵方法和目標 （263） 7．1．2 圖像數位化及其分析處理的方法和內容 （264） 7．1．3 安防監控影像處理的基本方法――圖元處理 （267） 7．2 光電影像處理-視頻影像處理 （271） 7．2．1 光電影像處理的優勢 （271） 7．2．2 視頻標準 （272） 7．2．3 視頻圖像的特點及其處理的研究內容 （275） 7．3 視頻內容檢索技術 （276） 7．3．1 視頻內容檢索技術的基本概念 （277）

7．3．2 視頻內容檢索系統的結構 （280） 7．3．3 視頻內容檢索的關鍵技術 （283） 7．4 安防中常用的視頻運動目標的檢測與識別方法 （290） 7．4．1 背景差法 （290） 7．4．2 幀間差法 （291） 7．4．3 光流法 （292） 7．5 安防視頻監控中的行為理解 （293） 7．5．1 視頻監控中行為理解概述 （293） 7．5．2 常用行為理解的方法 （294） 7．5．3 行為理解存在的問題及發展趨勢 （295） 第8章 光電資訊存儲技術及其在安防中的應用 （297） 8．1 光碟存儲技術 （297） 8．1．1 光碟存儲的原理 （298） 8．1．2 光碟存

儲的類型 （299） 8．1．3 光碟記憶體 （306） 8．2 大容量光帶存儲技術 （309） 8．2．1 大容量光帶存儲系統的結構原理及類型 （309） 8．2．2 大容量光帶存儲的方式及與磁光碟的比較 （310） 8．3 全息存儲技術 （311） 8．3．1 全息存儲的原理 （311） 8．3．2 全息存儲的特點 （312） 8．4 超高密度光電存儲技術 （312） 8．4．1 雙光子雙穩態三維存儲技術 （313） 8．4．2 電子捕獲存儲技術 （315） 8．4．3 持續光譜燒孔存儲技術 （315） 8．4．4 近場光學存儲技術 （317） 8．4．5 超高密度光電存儲技術的發展趨勢

（317） 8．5 光電資訊存儲技術在安防中的應用 （318） 8．5．1 光碟存儲技術在安防中的應用 （318） 8．5．2 大容量光帶存儲技術在安防中的應用 （319） 8．5．3 全息等新興存儲技術在安防中的應用 （319） 第9章 光電資訊顯示技術及其在安防中的應用 （321） 9．1 平板顯示技術 （322） 9．1．1 液晶（LCD）顯示技術 （322） 9．1．2 等離子體（PDP）顯示技術 （327） 9．1．3 發光二極體（LED）顯示技術 （330） 9．1．4 有機發光二極體（OLED）顯示技術 （333） 9．1．5 量子點發光二極體（QLED）顯示技術 （338）

9．2 投影顯示技術 （344） 9．2．1 矽基液晶投影顯示技術 （345） 9．2．2 使用數位微鏡器件的DLP投影顯示技術 （347） 9．2．3 光閥投影顯示技術 （350） 9．2．4 鐳射投影顯示技術 （353） 9．3 3D立體顯示技術 （356） 9．3．1 眼鏡3D立體顯示技術 （356） 9．3．2 裸眼3D立體顯示技術 （358） 9．3．3 真3D立體顯示技術 （359） 9．4 光電資訊顯示技術的發展趨勢及其在安防中的應用 （368） 9．4．1 平板顯示技術的發展趨勢 （368） 9．4．2 投影顯示與大屏顯示技術的發展趨勢 （370） 9．4．3 3D立體顯示技術

的發展趨勢 （372） 9．4．4 光電資訊顯示技術在安防中的應用 （375） 參考文獻 （376） 前 言 光（光學）是人們獲取資訊的最基本的和最有效的手段之一，以光子或光波作為資訊載體的光電資訊技術則表現出巨大的發展潛力和明顯的優越性。尤其光電資訊技術在高技術戰爭中扮演著十分重要的角色，如在預警、監視、偵察、觀察、瞄準、通信、精確打擊、作戰效果評估、電子對抗等方面都發揮了極其重要的作用，使作戰方式、部隊編制和後勤供應都發生了重大變化。因此，光電資訊技術不僅全面繼承相容電子技術，而且具有微電子無法比擬的優越性能與更廣闊的應用範圍，從而成為人類進入資訊時代的具有巨大衝擊

力的高新技術。 隨著光電資訊技術、微電子、微電腦及數位視訊技術的發展，安防技術已由傳統的模擬式向著高度集成的小型化、數位化、網路化，高清化、智慧化的方向發展。目前，安防技術已從應用各學科技術的經典模式向以圖像分析處理、識別與跟蹤為核心的安防技術本身特點所需要的現代智慧化模式轉變。安全防範技術學科已由光電資訊等其他學科的應用技術，發展成為一專門的獨立的學科技術。而這個學科最主要的特點是處於光電資訊技術基礎上與其他學科的邊緣和多學科交叉。 為什麼說安防技術學科是在光電資訊技術的基礎上呢？其原因之一是，一個安全防範系統的前端的圖像感測器、防盜、防火探測器主要是CCD和CMOS光電成像器件，以及各

種光輻射探測器件（即光敏與熱敏探測器件，現又進一步發展到各種光纖傳感器），其終端的錄影記錄與顯示是光電記憶體和各種光電發光器件，即電光轉換器件構成的顯示裝置，以及可見與不可見光的照明光源，還有傳輸圖像資訊用的光纖光纜、無線紅外光傳輸，夜視，以及光電圖像的視頻處理、識別與跟蹤系統等，而這些都是光電資訊技術中的核心內容。其原因之二是，你翻開光電資訊工程專業的光電資訊技術課教材（如電子工業出版社在2011年1月出版的“光電資訊技術”教材），其中每一章都與安防監控技術有關，而這些內容，又都是安防監控設備與系統的核心。顯然，它們應該是學好安防監控技術的基礎，學了它不僅使安防技術專業課易懂，且使課時數大大

減少。而電子技術、電腦技術等學科專業中，找不到任何一門課程能達到這樣的效果。因此，也可以說，安防技術實質上主要是光電資訊技術在安全技術防範系統中的一門應用科學技術。當然，安防系統的控制部分，要用到電腦的軟/硬體技術，電路部分要用到電子技術，設備的裝配、定位與機殼的設計製備又牽涉到機械技術等。因此可以說，安防技術是集光電、電子、電腦、通信、機械等為一體的多學科的邊緣和多學科交叉的綜合性應用的高新技術。所以，廣義地說，安防監控技術是現代技術綜合應用的科學技術；狹義地說，安防監控技術就是光電資訊技術的應用科學技術。 目前，傳統的學科界限和專業界限將越來越淡化，各種高新技術的交叉滲透和融合，將是一門

新技術（如安防監控技術）未來發展的總趨勢。因此，安防監控系統的設計者，要密切注意各領域科學技術的發展，要不斷採用先進而成熟的技術，不斷地充實智慧化功能，以完善系統的設計。綜上所述，安防監控技術的學科性質全面而確切地說應該是，在光電資訊技術基礎上的一門多學科交叉的前沿學科的綜合性的應用科學技術。 但是一直到現在，安防界的權威人士對安防監控技術的學科性質還認識不清，因而在創辦安防技術或安防工程專業，制訂該專業的教學計畫時，都沒有開設光電資訊技術這一安防技術的基礎課程，所以在安防領域的專家與技術人員撰寫的文章與安防書籍中，出現了不應該有的150條安防技術基本知識概念混淆不清與錯誤的問題。如果學習了

光電資訊技術這一基礎課程，也絕對不會出現說，可見光的波長是0～720 ns之間；紅外波長是大於700 MM、0.7 uM；CCD是光耦器件；被動紅外探測器用來感光的是CCD；鏡頭是傳感的、輪巡的、監控的，分辨力的單位是“線（TVL）”……等可笑的錯誤。 在150條錯誤中，其中最典型的是對光電成像器件與系統的解析度與分辨力的混淆問題，如公安部上海3所某技術人員在2010年12月A＆S（安防工程商）雜誌上發表了“安防攝像機分辨力指標分析和測試方法探討”的錯誤文章，充分暴露了對解析度與分辨力的混淆與錯誤問題。雖然，我在該雜誌同期上發表了“論成像系統易混淆的解析度與分辨力”一文，但由於該錯誤文章是引

用了國標GB12338—90、GB20815—2006中對分辨力定義的錯誤，據說該文還有某位“專家”的認可，因而該雜誌又在其季刊上轉載了該錯誤文章（後被道客巴巴、豆丁網等錯誤轉載）。2012年1月在電子工業出版社出版的《安防視頻監控實用技術》書的1.3節中，我列出了105條安防技術基本知識概念混淆不清與錯誤的問題來予以糾正（後發現有的專家在他發表的文章中就改正了原來的錯誤），但還未引起安防界有關部門及權威人士的重視，現又增加了45條共150條。因此，本書在1.4節中再次論述一下安防監控技術的學科性質及由此產生的150條安防技術基本知識概念混淆不清與錯誤的問題，期望能引起安防界有關部門及權威人士

的重視。 目前從事安防技術的工作人員，大多是一些學電子技術與電腦技術等專業的，而幾乎沒有光電資訊技術類專業的畢業生。這一方面是電子與電腦專業是老專業，畢業的學生多；而光電資訊是邊緣學科的新專業，畢業的學生少；另一方面，各安防公司的老總也未看清安防技術最主要是光電資訊技術的應用技術，因而造成安防技術的工作幾乎沒有光電資訊技術類專業的人員，所以，這些人員缺乏光電資訊技術的基本理論知識，因而在寫文章、甚至未經嚴格審查的產品說明與出版的書籍等中，都出現這樣或那樣的概念混淆與錯誤。尤其在安防雜誌與網站的技術文章中，由於各安防公司有相當地位甚至還可能被安上“專家”的技術人員寫的文章，其他人員再轉抄，加上

從事傳媒編輯的人員大多是學文科的，而某些雜誌又不像一些專業核心期刊那樣，把技術文章送真正的專家審核把關，編輯們又看不懂有否技術問題，也只能在文字與格式上做一點修改，就是有錯誤也照登，所以錯誤就一犯再犯，使傳媒雜誌與網站的技術品質不高（一般，凡是期刊的技術稿件，都應請技術專家審核把關）。 目前，由於安防技術還不是一個獨立的科技門類，也沒有成立安防技術學會，大專院校或科研機構也沒有專門的安防技術專業，現在只有中國人民公安大學、廈門安防科技職業學院、浙江安防職業技術學院與幾個警官與政法職業學院開辦了安防技術或安防工程專業，但均未開設光電資訊技術基礎課，因而安防行業的研發人才多由電子、電腦或通信等行

業轉行而來，尤其缺乏光電資訊技術，因此真正的高層次的研發人才十分匱乏。所以，急需要高等院校對口專業培養的一批真正是有光電資訊技術基礎的安全防範技術學科的專業人才。 作者一直從事光電資訊技術的教學與科研，已編著本科與研究生光電類教材與專著有《光電技術》(第1、2版）、《光電技術實驗》、《光纖及其傳感技術》、《圖像測量技術》、《光電儀器及系統設計》、《光電檢測技術》(第1、2版)、《光電檢測技術習題與實驗》、《光電資訊實用技術》、《光電資訊技術》等9項11本。現根據有的高校的需要，還計畫寫本科與研究生光電類教材《視頻圖像測量技術》、《光電器件及系統》，給職校光電專業大中專班寫《光電子器件製作技術

》、《光電子器件檢測技術》等。 作者自1994年被武漢一個安防公司聘為技術顧問開始，參與安防工作到現在已有21年，並深知安防界存在的問題。退休後帶領碩博研究生團隊給廣州、中山、深圳有關公司研發安防與人民幣防偽產品，並被一些安防公司聘為總工、技術總監與技術顧問，被一些安防傳媒聘為編輯顧問與技術專家，被多所高校光電院系與重點實驗室，以及一些安防與商學院聘為兼職教授、客座教授、榮譽教授、合作教授與博士生導師。由於發表文章用理論公式駁斥了安防領域中那些不懂光電所出現的錯誤問題，而被一些網站譽為“中國安防行業技術的領軍人物”等。在安防技術方面已出版的著作有《安全＆光電》、《安防視頻監控實用技術》、安防

新技術及系統系列精品叢書之一《安防＆智慧化—視頻監控系統智慧化實現方案》、叢書之二《安防＆物聯網—物聯網智慧安防系統實現方案》、叢書之三《安防＆雲計算—物聯網智慧雲安防系統實現方案》等5本。本書是叢書之四，還計畫寫叢書《安防＆大資料》、《安防＆智慧化》等。 由於我國急需安防技術專業人才與這一專業應學的專業理論及技能，現計畫幫助一些院校創辦真正的有光電資訊技術基礎的安防技術或安防工程專業，除光電資訊技術或本書可作為現代安防專業基礎教材外，後面準備給高校與職校現代安防技術專業撰寫光電資訊學科-安防科學技術與工程專業實用技術系列精品叢書《現代安防視頻監控實用教程》、《安防視頻監控系統設備的使用與維

修》、《安防系統工程的設計施工安裝調試與維護》、《安防入侵探測報警實用技術》、《安防目標識別與出入口控制實用技術》等。有想創辦有光電資訊技術基礎的現代安防專業者，可來郵（[email protected]）交流聯繫。 本書是安防新技術及系統系列精品叢書之四，也可作為高校與職校光電資訊學科-現代安防科學技術與工程專業基礎教材。本書理論實踐並重，內容系統全面、層次分明，可作為公安院校、安防院校及一些理工院校與一些職業技術學院的安防技術（或安防工程）、安防或安全管理、視頻監控、智慧建築、智慧交通、資訊工程、光電工程、品質工程、網路工程、應用電視等專業的教材與教學參考書，也可供從事上述專業的科研人員、工程

技術人員、管理人員參考。 本書是雷教授同其學生們及有關公司負責人共同完成的，其中，武漢樂通光電公司總經理羅輝編寫了4.2.4節；武漢昱升光器件公司總經理明志文編寫了2.4.2節；廣州天網安防科技公司總經理邱亮南編寫了2.2.3節；公安部第3研究所鄭國剛副研究員編寫了7.2.2節；海軍工程大學白雪飛博士編寫了4.1.2節；美國HP新加坡公司高工、武漢樂通光電公司高新技術研究所特約研究員雷軍與黃曉曦博士編寫了7.3.1～7.3.3節；樂通光電深圳高新技術研究所的楊中東博士編寫了4.3.4節，周宇翔工程師編寫了7.2.  

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