1、C CC CTVTV本課程涉及內(nèi)容本課程涉及內(nèi)容圖像傳感器原理圖像傳感器原理電視原理電視原理數(shù)字視頻壓縮原理數(shù)字視頻壓縮原理黑白、彩色攝像機(jī)黑白、彩色攝像機(jī)攝像鏡頭攝像鏡頭電動(dòng)云臺(tái)及控制器電動(dòng)云臺(tái)及控制器監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)監(jiān)控中心的其他設(shè)備監(jiān)控中心的其他設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的輔助設(shè)備視音頻信號(hào)的傳輸與控制視音頻信號(hào)的傳輸與控制電視監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成電視監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成基于網(wǎng)絡(luò)的電視基于網(wǎng)絡(luò)的電視監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)C CC CTVTV將各種不同形狀、不同介質(zhì)（塑料、玻璃或晶體）將各種不同形狀、不同介質(zhì)（塑料、玻璃或晶體）的光學(xué)零件（反射鏡、透射鏡及棱鏡）按一定方式組合的光學(xué)零件（反射鏡、

2、透射鏡及棱鏡）按一定方式組合起來，使得由物空間的物體發(fā)出的光線經(jīng)過這些光學(xué)零起來，使得由物空間的物體發(fā)出的光線經(jīng)過這些光學(xué)零件的透射（折射）或反射以后，能按照人們的需要改變件的透射（折射）或反射以后，能按照人們的需要改變光線的傳播方向，射出光學(xué)系統(tǒng)而為接收器件所接收，光線的傳播方向，射出光學(xué)系統(tǒng)而為接收器件所接收，即完成了物體的光學(xué)成像過程。即完成了物體的光學(xué)成像過程。C CC CTVTV：（1）點(diǎn)成點(diǎn)像）點(diǎn)成點(diǎn)像 對(duì)于物空間的任何一個(gè)點(diǎn)，在像空對(duì)于物空間的任何一個(gè)點(diǎn)，在像空間必有一個(gè)點(diǎn)與之對(duì)應(yīng)，而且只有一個(gè)點(diǎn)與之對(duì)應(yīng)。間必有一個(gè)點(diǎn)與之對(duì)應(yīng)，而且只有一個(gè)點(diǎn)與之對(duì)應(yīng)。通常把這兩個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)稱為共軛點(diǎn)

3、。通常把這兩個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)稱為共軛點(diǎn)。（2）線成線像）線成線像 對(duì)于物空間的任何一條直線，在像對(duì)于物空間的任何一條直線，在像空間必有一條直線與之對(duì)應(yīng)，而且只有一條直線與空間必有一條直線與之對(duì)應(yīng)，而且只有一條直線與之對(duì)應(yīng)。通常把這兩條對(duì)應(yīng)線稱為共軛線。之對(duì)應(yīng)。通常把這兩條對(duì)應(yīng)線稱為共軛線。（3）對(duì)稱軸共軛）對(duì)稱軸共軛 物空間和像空間存在著唯一的共物空間和像空間存在著唯一的共軛對(duì)稱軸。當(dāng)物空間內(nèi)某點(diǎn)軛對(duì)稱軸。當(dāng)物空間內(nèi)某點(diǎn)A繞該空間內(nèi)的對(duì)稱軸旋繞該空間內(nèi)的對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)任意一個(gè)角度轉(zhuǎn)任意一個(gè)角度 時(shí)，它的共軛像點(diǎn)時(shí)，它的共軛像點(diǎn)A也必繞像空間也必繞像空間的對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)同樣一個(gè)角度的對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)同樣一個(gè)角度 。通

4、常把這一對(duì)共軛的。通常把這一對(duì)共軛的對(duì)稱軸稱為光軸對(duì)稱軸稱為光軸3.1理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系 C CC CTVTV（1）若）若A、B兩點(diǎn)分別與兩點(diǎn)分別與A、B共軛，則直線共軛，則直線AB必必與直線與直線AB共軛。共軛。（2）同心光束經(jīng)理想光組變換后，仍為同心光束。）同心光束經(jīng)理想光組變換后，仍為同心光束。（3）物空間的任何一個(gè)平面經(jīng)理想光組變換后，在）物空間的任何一個(gè)平面經(jīng)理想光組變換后，在像空間的共軛圖像也必為一個(gè)平面。像空間的共軛圖像也必為一個(gè)平面。（4）若物空間內(nèi)的平面垂直于光軸，則其共軛像平）若物空間內(nèi)的平面垂直于光軸，則其共軛像平面也必垂直于光軸。面也必垂直于光

5、軸。（5）理想光組一對(duì)共軛面的橫向放大率等于一個(gè)常）理想光組一對(duì)共軛面的橫向放大率等于一個(gè)常數(shù)，該常數(shù)與物高無關(guān)。數(shù)，該常數(shù)與物高無關(guān)。a) 凸透鏡成像b) 凹透鏡成像 C CC CTVTVC CC CTVTV主點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離稱為焦距。其中物方主點(diǎn)主點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離稱為焦距。其中物方主點(diǎn)H到物到物方焦點(diǎn)方焦點(diǎn)F之間的距離稱為物方焦距，記為之間的距離稱為物方焦距，記為f；自像方主；自像方主點(diǎn)點(diǎn)H到像方焦點(diǎn)到像方焦點(diǎn)F之間的距離稱為像方焦距，記為之間的距離稱為像方焦距，記為f。焦距焦距f和和f均為代數(shù)量，分別以主點(diǎn)均為代數(shù)量，分別以主點(diǎn)H、H為起算點(diǎn)計(jì)算為起算點(diǎn)計(jì)算到焦點(diǎn)到焦點(diǎn)F及及F，以光線傳播（

6、從左向右）方向?yàn)檎瑥模怨饩€傳播（從左向右）方向?yàn)檎瑥挠蚁蜃鬄樨?fù)，如圖所示，右向左為負(fù)，如圖所示，f值為負(fù)，值為負(fù)，f值為正。值為正。C CC CTVTV理想光學(xué)系統(tǒng)作圖求像示意圖理想光學(xué)系統(tǒng)作圖求像示意圖 C CC CTVTV牛頓公式牛頓公式 yyfxxfxxff高斯公式高斯公式 flfl 1yyflf lC CC CTVTV在實(shí)際應(yīng)用中，鏡頭是放在空氣中的，在實(shí)際應(yīng)用中，鏡頭是放在空氣中的，物空間的折射率等于像空間的折射率，則此物空間的折射率等于像空間的折射率，則此時(shí)的物方焦距時(shí)的物方焦距f等于像方焦距等于像方焦距fxxf2111llfyyll牛頓公式牛頓公式 高斯公式高斯公式 C C

7、C CTVTV：1光闌光闌實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)，只可能在一定空間和一定光束孔徑實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)，只可能在一定空間和一定光束孔徑范圍內(nèi)構(gòu)成滿意的物體像。因此，必須在光學(xué)系統(tǒng)中采范圍內(nèi)構(gòu)成滿意的物體像。因此，必須在光學(xué)系統(tǒng)中采用光闌，以限制成像空間和光束孔徑。用光闌，以限制成像空間和光束孔徑。光闌的作用是：光闌的作用是：改善系統(tǒng)成像質(zhì)量，改善系統(tǒng)成像質(zhì)量，決定通過系統(tǒng)決定通過系統(tǒng)的光能，的光能，攔截系統(tǒng)中有害的雜散光等。攔截系統(tǒng)中有害的雜散光等。 3.2光學(xué)系統(tǒng)中光束限制及系統(tǒng)分辨光學(xué)系統(tǒng)中光束限制及系統(tǒng)分辨率率C CC CTVTV光闌通常由光學(xué)零件的鏡框或加入專門的光闌通常由光學(xué)零件的鏡框或加入專門的帶孔金

8、屬板等構(gòu)成，其對(duì)稱中心一般都在系統(tǒng)帶孔金屬板等構(gòu)成，其對(duì)稱中心一般都在系統(tǒng)的光軸上。光闌按用途可分為：有效光闌、視的光軸上。光闌按用途可分為：有效光闌、視場(chǎng)光闌及消雜光光闌等。場(chǎng)光闌及消雜光光闌等。（1）視場(chǎng)光闌視場(chǎng)光闌 用以限制系統(tǒng)的成像范用以限制系統(tǒng)的成像范圍。它對(duì)前方系統(tǒng)所成的像叫入射窗，對(duì)后方圍。它對(duì)前方系統(tǒng)所成的像叫入射窗，對(duì)后方系統(tǒng)所成的像叫出射窗。系統(tǒng)所成的像叫出射窗。（2）有效光闌有效光闌 用以限制軸向成像光束用以限制軸向成像光束孔徑的大小，也稱作孔徑光闌。它對(duì)前方系統(tǒng)孔徑的大小，也稱作孔徑光闌。它對(duì)前方系統(tǒng)所成的像叫入射光瞳，對(duì)后方系統(tǒng)所成的像叫所成的像叫入射光瞳，對(duì)后方系統(tǒng)

9、所成的像叫出射光瞳。出射光瞳。C CC CTVTV除了少數(shù)只對(duì)一個(gè)平面成像的光學(xué)除了少數(shù)只對(duì)一個(gè)平面成像的光學(xué)系統(tǒng)（如放大照片用的放大機(jī)物鏡和電影放映系統(tǒng)（如放大照片用的放大機(jī)物鏡和電影放映物鏡等）以外，照相機(jī)或攝像機(jī)的鏡頭一般都物鏡等）以外，照相機(jī)或攝像機(jī)的鏡頭一般都要求對(duì)要求對(duì)成像，也就是說，光學(xué)成像，也就是說，光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)能使距鏡頭不同距離遠(yuǎn)的各空間物體能系統(tǒng)應(yīng)能使距鏡頭不同距離遠(yuǎn)的各空間物體能同時(shí)在像平面上成一清晰的像，這就引出了同時(shí)在像平面上成一清晰的像，這就引出了C CC CTVTV1221 222|llZZl lD fDff121 2211()| |llZl lDfl（1）容許的光

10、斑直徑）容許的光斑直徑Z越大則景深越大。其中光斑直越大則景深越大。其中光斑直徑徑Z的大小與圖像傳感器的分辨率有關(guān)。的大小與圖像傳感器的分辨率有關(guān)。（2）景深與照相物鏡的光束口徑）景深與照相物鏡的光束口徑D、焦距、焦距f和物距和物距l(xiāng)等等3個(gè)參數(shù)均有關(guān)，即：個(gè)參數(shù)均有關(guān)，即：光束口徑光束口徑D越小則景深越大。焦距越小則景深越大。焦距f越小則景深越大。越小則景深越大。物距物距l(xiāng)越大（被攝物越遠(yuǎn)）則景深越大越大（被攝物越遠(yuǎn)）則景深越大。式中，式中，D/f為照相物鏡的相對(duì)孔徑。鏡頭的相對(duì)孔徑越小為照相物鏡的相對(duì)孔徑。鏡頭的相對(duì)孔徑越小（即光圈越小）則景深越大；在（即光圈越小）則景深越大；在D/f相同的

11、條件下，焦距相同的條件下，焦距f越小（如短焦距的廣角鏡頭）則景深越大。越小（如短焦距的廣角鏡頭）則景深越大。一般情況下，對(duì)照相物一般情況下，對(duì)照相物來說，來說，|l|f，C CC CTVTV3.3攝像物鏡系統(tǒng)攝像物鏡系統(tǒng)攝像物鏡系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱攝像物鏡系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱）能夠?qū)⑦h(yuǎn)距）能夠?qū)⑦h(yuǎn)距離目標(biāo)成像在離目標(biāo)成像在CCD器件的靶面上，其光學(xué)特器件的靶面上，其光學(xué)特性主要由三個(gè)參數(shù)決定，即焦距性主要由三個(gè)參數(shù)決定，即焦距f、相對(duì)孔徑、相對(duì)孔徑D/f和視場(chǎng)角和視場(chǎng)角2 。在閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機(jī)需根據(jù)在閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機(jī)需根據(jù)實(shí)際使用的需要選配定焦距鏡頭或變焦距鏡實(shí)際使用的需要選配定焦距鏡頭或變焦距鏡頭，其中定焦距鏡頭指的是具有固定焦距頭，其中定焦距鏡頭指的是具有固定焦距f的的鏡頭，因而其相對(duì)孔徑鏡頭，因而其相對(duì)孔徑D/f和視場(chǎng)角和視場(chǎng)角2 都是都是固定不變的，但它一般都有一個(gè)光強(qiáng)控制系固定不變的，但它一般都有一個(gè)光強(qiáng)控制系統(tǒng)（即光闌或光圈）。統(tǒng)（即光闌或光圈）。C CC CTVTV當(dāng)鏡頭的焦距及視場(chǎng)在一定范圍內(nèi)改變當(dāng)鏡頭的焦距及視場(chǎng)在一定范圍內(nèi)改變時(shí)，其在時(shí)，其在CCD靶面上成的像始終清晰，也就靶面上成的像始終清晰，也就是說，要使其像面位置保持不變。能滿足上是說，要使其像面位置保持不變。能滿