監(jiān)控鏡頭知識(shí)培訓(xùn)監(jiān)控鏡頭知識(shí)培訓(xùn)監(jiān)控鏡頭知識(shí)培訓(xùn)監(jiān)控鏡頭的一些常見問題□應(yīng)該選用什么樣的鏡頭？為什么？□攝像機(jī)能看多遠(yuǎn)？1公里/3公里/10公里？□鏡頭的相關(guān)參數(shù)、名詞含義是什么？□高清鏡頭和普通鏡頭有什么區(qū)別？□一樣規(guī)格的鏡頭價(jià)格怎么會(huì)差這么多？□鏡頭的故障率高嗎？□有了變焦鏡頭，定焦鏡頭還需要嗎？監(jiān)控鏡頭的一些常見問題□應(yīng)該選用什么樣的鏡頭？為什么？□攝像機(jī)能看多遠(yuǎn)？1公里/3公里/10公里？□鏡頭的相關(guān)參數(shù)、名詞含義是什么？□高清鏡頭和普通鏡頭有什么區(qū)別？□一樣規(guī)格的鏡頭價(jià)格怎么會(huì)差這么多？□鏡頭的故障率高嗎？□有了變焦鏡頭，定焦鏡頭還需要嗎？鏡頭的成像原理〔1〕小孔成像□沒有對(duì)焦問題，可以清晰成像□孔徑很小，通光量非常小；曝光時(shí)間非常長(zhǎng)□成像不夠清晰鏡頭的成像原理〔2〕焦距被攝物體距離〔物距〕焦點(diǎn)焦平面景深〔1〕在焦點(diǎn)前后，拍攝物體上的單點(diǎn)擴(kuò)大成圓，這個(gè)圓叫做彌散圓。如果彌散圓的直徑小于人眼的鑒別能力，在一定范圍內(nèi)實(shí)際影象產(chǎn)生的模糊是不能識(shí)別的。即：在被攝主體(對(duì)焦點(diǎn))前后，其影像仍然有一段清晰范圍的，就是景深。換言之，被攝體的前后縱深，呈現(xiàn)在底片面的影象模糊度，都在容許彌散圓的限定范圍內(nèi)。景深〔2〕與景深有關(guān)的參數(shù)：1、物距〔正比〕2、光圈〔反比〕3、靶面尺寸〔反比〕鏡頭的主要參數(shù)——接口C-型接口鏡頭要求鏡頭的邊緣到圖像傳感器的距離是17.526mm。CS-型接口鏡頭要求鏡頭的邊緣到圖像傳感器的距離是12.5mm。17.526mmC-型接口鏡頭CS-型接口攝像機(jī)接圈鏡頭的主要參數(shù)——靶面尺寸鏡頭靶面光線入光線出靶面鏡頭有效遮蓋范圍鏡頭的靶面尺寸選擇大靶面鏡頭配小靶面感光芯片犧牲鏡頭通光量成像質(zhì)量提升實(shí)際焦距變大小靶面鏡頭配大靶面感光芯片畫面出現(xiàn)暗角邊緣成像質(zhì)量下降實(shí)際焦距變小適當(dāng)?shù)钠ヅ渌行阅苤笜?biāo)達(dá)到產(chǎn)品所標(biāo)注的參數(shù)9光圈鏡頭中用來控制通光孔尺寸的部件光圈的參數(shù)用F來表示，對(duì)應(yīng)通光量的大小比例如右表焦距和視角鏡頭有一個(gè)確定的視野，鏡頭對(duì)這個(gè)視野的高度和寬度的張角稱為視場(chǎng)角；視場(chǎng)角決定了拍攝的范圍。視場(chǎng)角與鏡頭的焦距〔f〕及攝像機(jī)靶面尺寸的大小有關(guān)。鏡頭的焦距f越短，其視場(chǎng)角越大;攝像機(jī)靶面尺寸越大，其視場(chǎng)角也越大。1英寸靶面的鏡頭安裝到2/3英寸的攝像機(jī)上，視場(chǎng)角如何變化？視場(chǎng)角縮小，相當(dāng)于從廣角端向長(zhǎng)焦端變化；例如一枚16mm1〞的鏡頭用在2/3〞攝像機(jī)上時(shí)，相當(dāng)于20mm以上的鏡頭。不同焦距的成像用不同焦距的鏡頭拍攝同一場(chǎng)景時(shí)的成像效果a)28mm鏡頭的視場(chǎng)b)100mm鏡頭的視場(chǎng)c)300mm鏡頭的視場(chǎng)攝像機(jī)的靶面尺寸確定后，焦距成為確定視場(chǎng)角的唯一因素。焦距越大，視場(chǎng)角越小，局部畫面的放大效果越明顯復(fù)雜的鏡頭構(gòu)造變焦鏡頭典型結(jié)構(gòu)定焦鏡頭典型結(jié)構(gòu)影響成像效果的因素——色散鏡頭紅色光焦點(diǎn)黃色光焦點(diǎn)綠色光焦點(diǎn)藍(lán)色色光焦點(diǎn)白光顏色波長(zhǎng)(nm)紅620-750橙600-620黃580-600綠490-580藍(lán)460-490靛430-460紫400-430長(zhǎng)焦鏡頭容易產(chǎn)生色散含義：指與透鏡光軸平行的光束，通過球面透鏡后，因折射情況不同而不能聚焦于同一焦點(diǎn)的現(xiàn)象。光軸焦點(diǎn)平面影響成像效果的因素——球面像差廣角鏡頭容易產(chǎn)生球面像差影響成像效果的因素——畸變指由于透鏡對(duì)同一距離的物體不同局部的放大率不同而產(chǎn)生一種變形，表現(xiàn)為影象扭曲。但不影響像面的清晰度。1、桶形畸變：邊緣局部的放大率小于中心局部的畸變。2、枕形畸變：邊緣局部的放大率大于中心局部的畸變。解決問題的方法——鏡頭構(gòu)造kooke構(gòu)造Sonner構(gòu)造Heliar構(gòu)造Ultrastigmat構(gòu)造ERNOSTAR構(gòu)造Tessar構(gòu)造高斯構(gòu)造的現(xiàn)代版解決問題的方法——光學(xué)材料低色散鏡片天然螢石低色散玻璃(人造螢石，ED/UD鏡片)解決問題的方法——非球面鏡片球面鏡片解決問題的方法——鍍膜鍍膜主要是為了減少鏡頭外表反射，提高光透過率。一層鍍膜只對(duì)一種色光起作用，而多層鍍膜則可對(duì)多種色光起作用。多層鍍膜通常采用不同的材料重復(fù)地在透鏡外表鍍上不同厚度的膜層。多層鍍膜可大大提高鏡頭的透光率。例如，未經(jīng)鍍膜的透鏡每個(gè)外表的反射率為5%，單層鍍膜后降至2%，而多層鍍膜可降至0.2%，這樣，可大大減少鏡頭各透鏡間的漫反射，從而提高影像的反差和明銳度。鏡頭的聚焦前后移動(dòng)前后移動(dòng)紅外鏡頭〔IR鏡頭〕原理普通鏡頭紅外〔IR〕鏡頭紅外鏡頭〔IR鏡頭〕拍攝效果非紅外鏡頭 紅外鏡頭 高清鏡頭具有更高的光學(xué)分辨率，因此成像更加細(xì)致〔顆粒細(xì)微〕。光點(diǎn)光斑40萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)200萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)適宜模糊適宜高清鏡頭百萬(wàn)像素2百萬(wàn)像素3百萬(wàn)像素5百萬(wàn)像素8百萬(wàn)像素1千萬(wàn)像素480TV線540TV線800TV線百萬(wàn)像素鏡頭的分辨率自動(dòng)光圈鏡頭〔AutoIRIS〕自動(dòng)光圈鏡頭有兩類：一類是將一個(gè)視頻信號(hào)及電源從攝像機(jī)輸送到透鏡來控制鏡頭上的光圈，稱為視頻輸入型，另一類則利用攝像機(jī)上的直流電壓來直接控制光圈，稱為ＤＣ輸入型。采用自動(dòng)光圈鏡頭，對(duì)于以下應(yīng)用情況是理想的選擇，它們是：1)在諸如太陽(yáng)光直射等非常亮的情況下，用自動(dòng)光圈鏡頭可有較寬的動(dòng)態(tài)范圍。2)要求在整個(gè)視野有良好的聚焦時(shí)，用自動(dòng)光圈鏡頭有比固定光圈鏡頭更大的景深。3)要求在亮光上因光信號(hào)導(dǎo)致的模糊最小時(shí)，應(yīng)使用自動(dòng)光圈鏡頭。P-iris是一種新型的自動(dòng)、準(zhǔn)確光圈控件。與DC光圈鏡頭不同，P-iris控件的主要任務(wù)不是不停地調(diào)節(jié)穿過鏡頭的光線流量。P-iris的主要目的是設(shè)置最正確光圈位置，以便大局部時(shí)間鏡頭的中心及效果最正確的局部可得到使用，從而提高圖像質(zhì)量。這個(gè)位置叫做特定景深值，在此處鏡頭的效果最好，光學(xué)誤差大大減少，可得到最正確圖像質(zhì)量〔在比照度、分辨率和景深方面〕。這是帶P-iris的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的默認(rèn)設(shè)置。P-IRIS，新的開展方向在自動(dòng)光圈鏡頭根底上，增加對(duì)鏡頭焦距的電動(dòng)調(diào)節(jié)功能。由于當(dāng)鏡頭的焦距改變后，成像面也會(huì)相應(yīng)變化，還需要有相應(yīng)的聚集調(diào)節(jié)功能。因此，這種鏡頭除了內(nèi)置自動(dòng)光圈調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)外，還有兩個(gè)用于調(diào)節(jié)焦距和聚集的電動(dòng)機(jī)，可由人工通過施加控制電壓來控制，故而又稱為“兩可變〞鏡頭。此種鏡頭如只有自動(dòng)光圈功能，則稱為二可變電動(dòng)鏡頭；如自動(dòng)光圈功能可手動(dòng)操作，稱為三可變電動(dòng)鏡頭電動(dòng)變焦鏡頭透霧鏡頭是利用長(zhǎng)波長(zhǎng)的光可以繞射過霧氣粒子的特點(diǎn)，利用這局部光來成像，即可實(shí)現(xiàn)透霧的效果。而成像系統(tǒng)能夠透霧的前提是鏡頭對(duì)這局部光有較強(qiáng)的透射能力。普通鏡頭對(duì)這局部光的透射能力只有不到30%，而高檔的透霧鏡頭可以到達(dá)80%以上。普通模式透霧模式5公里海面透霧17公里城市透霧透霧鏡頭一般廠商推出的所謂透霧攝像機(jī)，采用對(duì)被攝物體鉤邊，然后將色彩飽和度、比照度提升，進(jìn)而得到所謂的透霧效果。沒有利用非可見光成像，被霧氣遮擋的物體就不可能顯示出來。透霧鏡頭鏡頭焦距確實(shí)定〔1〕1．焦距的應(yīng)用在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)有用戶提出該攝像機(jī)能看清多么遠(yuǎn)的物體或該攝像機(jī)能看清多么寬的場(chǎng)景等問題，這實(shí)際上由所選用的鏡頭的焦距來決定，因?yàn)榻咕鄾Q定了攝取圖像的大小。用不同焦距的鏡頭對(duì)同一位置的某物體攝像時(shí)，配長(zhǎng)焦距鏡頭的攝像機(jī)所攝取的景物尺寸就大，反之，配短焦距鏡頭的攝像機(jī)所攝取的景物尺寸就小。4/22/202530成像場(chǎng)景的大小與成像物體的顯示尺寸是互相矛盾的，舉個(gè)例子來說，用同一支攝像機(jī)對(duì)同一個(gè)停車場(chǎng)進(jìn)展監(jiān)視，選用短焦距鏡頭可以對(duì)整個(gè)停車場(chǎng)的全景進(jìn)展監(jiān)視并看到出入口外的車輛進(jìn)出，但卻不能看清該輛車的牌照號(hào)碼〔該車在監(jiān)視器屏幕上僅占據(jù)了很小的面積〕；而選用長(zhǎng)焦距鏡頭雖可以看清該輛車的牌照號(hào)碼〔該車占據(jù)了屏幕上的大局部面積〕，卻又不能監(jiān)視到整個(gè)停車場(chǎng)的全貌。因此當(dāng)需要既監(jiān)視全景以要看清局部時(shí)，一般應(yīng)考慮配用電動(dòng)兩可變或電動(dòng)三可變鏡頭。鏡頭焦距確實(shí)定〔2〕4/22/2025312．校正概念：某攝像機(jī)能夠“看多遠(yuǎn)〞？比方100m、500m甚至1km遠(yuǎn)外的物體還能否在監(jiān)視器上清晰地顯示出來。理論上，任何一種鏡頭均可拍攝很遠(yuǎn)的物體，并在CCD靶面上成一很小的像，但受CCD單元〔像素〕物理尺寸的限制，當(dāng)成像小到小于CCD傳感器的一個(gè)像素大小時(shí)，便不再能形成被攝物體的像，即使成像有幾個(gè)像素大小，該像也難以辨識(shí)為何物。鏡頭焦距確實(shí)定〔3〕4/22/202532一般來說，鏡頭焦距越長(zhǎng)，“看〞得就越遠(yuǎn)，但同時(shí)視場(chǎng)角卻變小，結(jié)果觀看的范圍變窄了。比方假設(shè)用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭剛好看清遠(yuǎn)處某人的根本特征〔是男或是女〕，則換用長(zhǎng)焦距鏡頭則可能看清其面部特征，但卻無法看見該人穿的是什么褲子和鞋〔這局部已經(jīng)“漲〞出了畫面〕，而換用廣角鏡頭則只可能看到畫面中有人〔連男女都分辨不出〕，但卻可看清該人在整個(gè)監(jiān)視場(chǎng)景中的所處的位置，周圍還有什么別的人物或參照物。因此，關(guān)于“看多遠(yuǎn)〞的較為科學(xué)的說法應(yīng)該是“在屏幕上成的像大小可對(duì)應(yīng)于實(shí)際觀測(cè)距離處多高或多寬的景物〞。例如，用8mm鏡頭觀測(cè)10m遠(yuǎn)處的景物，如果該處有10個(gè)人站成一排則剛好可橫向充滿整個(gè)監(jiān)視器屏幕。鏡頭焦距確實(shí)定〔4〕4/22/2025333．計(jì)算公式鏡頭的焦距，視場(chǎng)大小及鏡頭到被攝取物體的距離的計(jì)算如下；f=wD/Wf=hD/Hf：鏡頭焦距,單位：毫米w：圖象的寬度〔被攝物體在ccd靶面上成象寬度〕，單位：毫米

W：被攝物體寬度，單位：米

D：被攝物體至鏡頭的距離，單位：米

h：圖象高度〔被攝物體在ccd靶面上成像高度〕，單位：毫米

H：被攝物體的高度，單位：米

鏡頭焦距確實(shí)定〔5〕4/22/2025344．應(yīng)用1)物體的大小，距離和鏡頭CCD規(guī)格，求鏡頭的焦距。 焦距/寬〔毫米〕：f1=wD/W 焦距/高〔毫米〕：f2=hD/H2)焦距，物體的大小和鏡頭CCD規(guī)格，求物體距離。 物距/寬(米)：D1=fW/w 物距/高(米)：D2=fH/h3)焦距，物距和鏡頭CCD規(guī)格求其視場(chǎng)寬高。 物寬(米)：W=wD/f 物高(米)：H=hD/f4)鏡頭焦距求視角 水平視場(chǎng)角〔度〕：aw＝2arctg(w/2f) 垂直視場(chǎng)角〔度〕：ah＝2arctg(h/2f)5)鏡頭視角求焦距 水平視場(chǎng)角，求焦距和垂直視角：f=(w/2)tg(aw/2),ah＝2arctg(h/2f) 垂直視場(chǎng)角，求焦距和水平視角：f=(h/2)tg(ah/2),aw＝2arctg(w/2f)鏡頭焦距確實(shí)定〔6〕4/22/2025351．求焦距實(shí)例1〕物體的大小，距離和鏡頭CCD規(guī)格，求鏡頭的焦距。用1/3〞的攝像機(jī)，攝像機(jī)安裝在收銀員的2米高的上方，需要監(jiān)控制收銀員2米寬的柜臺(tái)情況，選用多少毫米的鏡頭？鏡頭焦距確實(shí)定〔實(shí)例1〕4/22/202536鏡頭焦距確實(shí)定〔實(shí)例1〕4/22/202537w=4.8mm.D=2m,W=2m，求焦距：按焦距/寬〔毫米〕：f1=wD/W公式計(jì)算：f=4.8X2000/2000=4.8mm,則選用4.8mm的鏡頭即可.鏡頭焦距確實(shí)定〔實(shí)例1〕4/22/2025382〕在實(shí)際應(yīng)用中，有些參數(shù)可能不是直接給出，而是需要我們經(jīng)過轉(zhuǎn)換得到。⑴“看多遠(yuǎn)〞，求焦距：計(jì)算1/3英寸圖像傳感器，圖像分辨率為D1，在10m處能看清車牌時(shí)鏡頭的焦距范圍。鏡頭焦距確實(shí)定〔實(shí)例2〕4/22/202539車牌大小約為45cm*15cm。要看清車牌，車牌在畫面中所占象素大小必須大于120×30。分為以下兩種情況：①全畫面都為車牌。此時(shí)物寬為45cm，物高為15cm。由焦距計(jì)算軟件得焦距：按物寬計(jì)算：106mm；按物高計(jì)算：240mm。要同時(shí)看清車牌，焦距最大為106mm。②畫面里120×30個(gè)象素為車牌。此時(shí)物寬為〔704/120〕×45cm＝270cm，物高為〔576/30〕×15cm＝285cm。由焦距計(jì)算軟件得焦距：按物寬計(jì)算：17.778mm；按物高計(jì)算：12.632mm。要同時(shí)看清車牌，焦距最小為18mm。所需焦距范圍為〔18mm～106mm〕鏡頭焦距確實(shí)定〔實(shí)例2〕4/22/202540⑵監(jiān)控范圍，求焦距：具體的應(yīng)用環(huán)境參見以下圖，監(jiān)控范圍為停車線到紅綠燈桿，車的高度為1.6m，寬度為2m。鏡頭焦距確實(shí)定〔實(shí)例3〕4/22/202541①假設(shè)攝像機(jī)正對(duì)著車，設(shè)車身長(zhǎng)4m，攝像頭水平裝在桿子上6m處，可以得到垂直視場(chǎng)角約為arctg(6/(24-4))＝17度，根據(jù)公式f=(h/2)tg(ah/2)，可知需焦距為12mm左右的鏡頭。②根據(jù)公式aw＝2arctg(w/2f)，水平視場(chǎng)角為22度左右，根據(jù)公式D1=fW/w，在20m處可以看到寬8