安防監(jiān)控CCD靶面尺寸視角、距離、焦距-錄像數(shù)據(jù)量

./CCD靶面尺寸劃分

攝像機攝像器件〔CCD的尺寸分為1英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸等。其中以1/3英寸和1/2英寸最為常見。

CCD尺寸水平〔mm垂直〔mm對角線〔mm

1英寸12.79.616

2/3英寸8.86.611

1/2英寸6.44.88

1/3英寸4.83.66

1/4英寸3.62.44鏡頭焦距的確定在選擇鏡頭時,有以下五個因素確定鏡頭標準：〔1監(jiān)控現(xiàn)場的大?。弧?被攝物體的大??；〔3物距；〔4焦距；〔5CCD靶面尺寸。前4點可由現(xiàn)場測量并通過計算來確定鏡頭的焦距標準,其計算方法如下：u1/3″CCDF=4.8×L/W或F=3.6×L/H〔焦距F＝CCD水平寬度*物距/物寬或〔焦距F＝CCD垂直高度*物距/物高u1/2″CCDF=6.4×L/W或F=4.8×L/H其中,W為被攝物體的寬度；H為被攝物體的高度；L為鏡頭到被攝物體間的距離；F為鏡頭焦距。那么為何在鏡頭的選用中考慮CCD靶面的尺寸呢?為了從1/3″與1/2″CCD攝像機中獲取同樣的視角,1/3″CCD攝像機鏡頭焦距必須縮短；相反如果在1/3″CCD與1/2″CCD攝像機中采用相同焦距的鏡頭,情況又如何呢?1/3″CCD攝像機視角將比1/2″CCD攝像機明顯地減小,同時1/3″CCD攝像機的圖像在監(jiān)視器上將比1/2″CCD的圖像放大,產(chǎn)生了使用長焦距鏡頭的效果。另外我們在選擇鏡頭時還要注意這樣一個原則：即小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸靶面CCD攝像機的鏡頭,反之則不行。原因是：如1/2″CCD攝像機采用1/3″鏡頭,則進光量會變小,色彩會變差,甚至圖像也會缺損；反之,則進光量會變大,色彩會變好,圖像效果肯定會變好。當然,綜合各種因素,攝像機最好還是選擇與其相匹配的鏡頭。3、正確選用鏡頭焦距的理論計算攝取景物的鏡頭視場角是極為重要的參數(shù),鏡頭視場角隨鏡頭焦距及攝像機規(guī)格大小而變化<其變化關(guān)系如前所述>,覆蓋景物鏡頭的焦距可用下述公式計算：<1>f=u?D/U<2>f=h?D/Hf：鏡頭焦距、U：景物實際高度、H：景物實際寬度、D：鏡頭至景物實測距離、u：圖像高度、h：圖像寬度舉例說明：當選用1/2″鏡頭時,圖像尺寸為u=4.8mm,h=6.4mm。鏡頭至景物距離D=3500mm,景物的實際高度為U=2500mm<景物的實際寬度可由下式算出H=1.333?U,這種關(guān)系由攝像機取景器CCD片決定>。將以上參數(shù)代入公式<1>中,可得f=4.8?3500/2500=6.72mm,故選用6mm定焦鏡頭即可。攝像部分一般安裝在現(xiàn)場,它包括攝像機、鏡頭、防護罩、支架和電動云臺。它的作用是對監(jiān)視區(qū)域進行攝像并將其轉(zhuǎn)換成電信號。一、像機分為彩色和黑白兩種,一般黑白攝像機要比彩色的靈敏度高,比較適合用于光線不足的地方,如果使用的目的只是監(jiān)視景物的位置和移動,可采用黑白攝像機；如果要分辨被攝像物體的細節(jié),比如分辨衣服和景物的顏色,則采用彩色的比較好。攝像機的規(guī)格可分為1/3〃、1/2〃和2/3〃等,安裝方式有固定和帶云臺二種。二、鏡頭常用的鏡頭種類包括：手動/自動光圈定焦鏡頭和自動光圈變焦鏡頭兩種。定焦鏡頭分為標準鏡頭和廣角鏡頭兩種。定焦鏡頭的適用圍如下：手動光圈鏡頭：所需監(jiān)視的環(huán)境照度變化不大,如室。自動光圈鏡頭：所需監(jiān)視的環(huán)境照度變化大,如室外。廣角鏡頭：監(jiān)視的角度較寬,距離較近。標準鏡頭：監(jiān)視的角度和距離適中。變焦鏡頭分為10倍、6倍和2倍變焦鏡頭,另一種分法是：手動變焦和電動變焦〔電動光圈和自動光圈兩種。變焦鏡頭在規(guī)則上可以劃分為：1/3〃、1/2〃和1〃等。選擇變焦鏡頭的原則是：鏡頭的規(guī)格不應小于攝像機的規(guī)格,也就是說1/2〃的鏡頭可以與1/3〃的攝像機一起使用,但是1/3〃的鏡頭就不能夠在1/2〃的攝像機上使用。

鏡頭參數(shù)

㈠相對孔徑

光圈的主要作用是通過控制鏡頭光量的大小滿足成像所需的合適照度。光圈越大,靶面成像照度越大,攝像機輸出信號強度越大,信噪比越高。

若光圈的實際孔徑為ψ,由于光線通過透鏡后的折射使鏡頭的有效孔徑D比實際孔徑大,光圈的相對孔徑等于有效孔徑與鏡頭焦距之比,即：A=D/f,f為鏡頭的焦距。

㈡光圈系數(shù)

通常將表征鏡頭光圈大小的參數(shù)定義成光圈系數(shù),用F表示。光圈系數(shù)為鏡頭光圈相對孔徑的倒數(shù)。F值的規(guī)律是后一個值正好是前一個數(shù)值的√2倍,這是由于成像面中心亮度與〔1/F2成正比。F值越小相應靈敏度越大。常用值為1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22等幾個等級。

㈢視場角

我們常用視場角來表征觀察景物的圍。所謂視場角是指在視場角的景物可全部落入成像尺寸,而視場角以外的景物將不被攝取。因此,鏡頭的視場角與攝像機的靶面及鏡頭的焦距有關(guān)。

根據(jù)幾何原理可以得到視場角的計算公式如下：

ωH＝2tg-1〔h/2f

ωV＝2tg-1〔v/2f

式中ωH為水平視場角,ωV為垂直視場角,f為鏡頭的焦距,h為攝像機靶面的水平寬度,v為攝像機靶面的垂直高度。具體數(shù)值可參閱攝像機一節(jié)。

當成像尺寸確定后,焦距越短,視場角越大。因此可將鏡頭分為長角鏡頭〔視場角小于45°、標準鏡頭〔視場角為45°～50°、廣角鏡頭〔視場角大于50°、超廣角鏡頭〔視場角接近180°、魚眼鏡頭〔視場角大于180°等。

另外,我們還可以得到如下公式以計算其中任一未知項數(shù)據(jù)。

f/v＝D/Vf/h＝D/H

其中：f───鏡頭焦距；D───鏡頭至景物距離；h───靶面寬度；H───靶面高度。

三、鏡頭接口

鏡頭的安裝方式有C型安裝和CS型安裝兩種。C型安裝接口指從鏡頭安裝基準面到焦點的距離為17.526mm,而CS型接口的鏡頭安裝基準面到焦點距離為12.5mm。因此將C型鏡頭安裝到CS接口攝像機時需要加裝一個5mm厚的接圈。

四、鏡頭的發(fā)展

鏡頭是影響圖像品質(zhì)的重要關(guān)鍵,如果鏡頭品質(zhì)不佳,自然難拍攝出清晰的畫面,傳統(tǒng)的攝像機鏡頭所采用的鏡片,可以通稱為球面鏡頭,這是以鏡頭鏡片的表面曲線為球面形狀來命名的。顧名思義,非球面鏡頭就是采用了不同于球面曲線的技術(shù),也就是鏡片研磨的形狀為拋物線、二次曲線、三次曲線或高次曲線,這將依據(jù)設計功能上的不同而會有不同形狀的曲線,因此統(tǒng)稱為非球面鏡頭。

傳統(tǒng)球面鏡頭為了校正相差、色差、球差、彗差、畸變、相散等問題,必須采用多片鏡片來校正,這使得鏡頭的體積變的較大,由于每個鏡片多少會有精度上的誤差,因此要達到理想值并不容易,非球面鏡頭由于在設計時便已經(jīng)考量到校正的因素,因此可以減少鏡片的數(shù)量,使得鏡頭的精度更佳、清晰度更好、色彩還原更為準確,鏡頭的光線反射得以降低,鏡頭體積也可以縮小。

以往非球面鏡頭多應用在儀器、機械加工設備上,但隨著加工技術(shù)的提升,使得品質(zhì)、效能提升,因此應用越來越廣。目前非球面鏡頭除了具備高清晰度,錄制的圖像能夠當作法律證據(jù)外,新推出的非球面鏡頭還具備變倍高、物距短、光圈大的特性,變倍高可以簡化鏡頭的種類,物距短可以應用在近距離攝像的場合,光圈大則可以適應光線較暗的場所,使得應用領域日漸寬廣。而在CCTV應用領域中也推出了非球面鏡頭,可以使用于一些如銀行這類對于攝像品質(zhì)要求較高的場所。監(jiān)控攝像頭鏡頭可視角度表鏡頭焦距搭配1/3"CCD搭配1/4"CCD二者差的異性2.8mm89.9°75.6°14.3°3.6mm75.7°62.2°13.5°4mm69.9°57.0°12.9°6mm50.0°39.8°10.2°8mm38.5°30.4°8.1°12mm26.2°20.5°5.7°16mm19.8°15.4°4.4°25mm10.6°8.3°2.3°60mm5.3°4.1°1.2°監(jiān)控攝像頭鏡頭可視距離表鏡頭焦距

<毫米數(shù)>距離5米<寬×高>距離10米<寬×高>距離15米<寬×高>距離20米<寬×高>距離30米<寬×高>2.8mm13×9.8米26×19.5米39×29.3米52×39米78×58.5米3.6mm8.5×6.4米17×12.8米25.5×19米34×25.5米51×38.3米4mm8×6米16×12米24×18米32×24米48×36米6mm5.5×4.1米11×8.3米16.5×12.4米22×16.5米33×24.8米8mm3.5×2.6米7×5.3米10.5×7.9米14×10.5米21×15.8米12mm2×1.5米4×3米6×4.5米8×6米12×9米16mm1.5×1.1米3×2.3米4.5×3.4米6×4.5米9×6.8米25mm1.3×1米2.5×1.9米3.8×2.9米5×3.8米7.5×5.6米60mm0.5×0.4米1×0.75米1.5×1.1米2×1.5米3×2.3米2.8即F=2.8mm鏡頭,拍攝距離為1~4米,拍攝角度為115°

3.6即F=3.6mm鏡頭拍攝距離為2~6

拍攝角度93°

6即F=6mm

拍攝距離為3~15米

拍攝角度為53°,8即

F=8mm

拍攝距離為4~20米

拍攝角度為40°,12即F=12mm拍攝距離為5~25米

拍攝角度為25°,16即

F=16mm

拍攝距離為5~30

拍攝角度為20°25即

F=25mm

拍攝距離為20~80米拍攝角度為15°鏡頭的選擇提示:鏡頭毫米數(shù)字越小,視野越開闊,但是看得距離越近;鏡頭毫米數(shù)字越大,視野越狹窄,但是看得距離越遠,二者不可同時兼得視場角的計算如果知道了水平或垂直視場角便可按公式計算出現(xiàn)場寬度和高度。水平視場角β〔水平觀看的角度β=2tg-1=垂直視場角q〔垂直觀看的角度q=2tg-1=式中w、H、f同上水平視場角與垂直視場角的關(guān)系如下：q=或=q表2中列出了不同尺寸攝像層和不同焦距f時的水平視場角b的值,如果知道了水平或垂直場角便可按下式計算出視場角便可按下式計算出視場高度H和視場寬度W.H=2Ltg、W=2Ltg例如；攝像機的攝像管為17mm<2/3in>,鏡頭焦距f為12mm,從表2中查得水平視場角為40℃而鏡頭與被攝取物體的距離為2m,試求視場的寬度w。W=2Ltg=2×2tg=1.46m則H=W=×1.46=1.059m焦距f越和長,視場角越小,監(jiān)視的目標也就小。圖解法如前所示,攝像機鏡頭的視場由寬〔W。高〔H和與攝像機的距離〔L決定,一旦決定了攝像機要監(jiān)視的景物,正確地選擇鏡頭的焦距就由來3個因素決定；*.欲監(jiān)視景物的尺寸*.攝像機與景物的距離*.攝像機成像器的尺士：1/3"、1/2"、2/3"或1"。

圖解選擇鏡頭步驟：所需的視場與鏡頭的焦距有一個簡單的關(guān)系。利用這個關(guān)系可選擇適當?shù)溺R頭。估計或?qū)崪y視場的最大寬度；估計或?qū)崪y量攝像機與被攝景物間的距離；使用1/3"鏡頭時使用圖2,使用1/2鏡頭時使用圖3,使用2/3"鏡頭時使用圖4,使用1鏡頭時使用圖5。具體方法：在以W和L為座標軸的圖示2-5中,查出應選用的鏡頭焦距。為確保景物完全包含在視場之中,應選用座標交點上,面那條線指示的數(shù)值。例如：視場寬50m,距離40m,使用1/3"格式的鏡頭,在座標圖中的交點比代表4mm鏡頭的線偏上一點。這表明如果使用4mm鏡頭就不能覆蓋50m的視場。而用2.8mm的鏡頭則可以完全覆蓋視場。

f=vD/V

f=hD/H其中,f代表焦距,v代表CCD靶面垂直高度,V代表被觀測物體高度,h代表CCD靶面水平寬度,H代表被觀測物體寬度。舉例：假設用1/2"CCD攝像頭觀測,被測物體寬440毫米,高330毫米,鏡頭焦點距物體2500毫米。由公式可以算出：

焦距f=6.4X2500/440≈36毫米或

焦距f=4.8X2500/330≈36毫米當焦距數(shù)值算出后,如果沒有對應焦距的鏡頭是很正常的,這時可以根據(jù)產(chǎn)品目錄選擇相近的型號,一般選擇比計算值小的,這樣視角還會大一些。為了從1/3″與1/2″CCD攝像機中獲取同樣的視角,1/3″CCD攝像機鏡頭焦距必須縮短；相反如果在1/3″CCD與1/2″CCD攝像機中采用相同焦距的鏡頭,情況又如何呢?1/3″CCD攝像機視角將比1/2″CCD攝像機明顯地減小,同時1/3″CCD攝像機的圖像在監(jiān)視器上將比1/2″CCD的圖像放大,產(chǎn)生了使用長焦距鏡頭的效果。另外我們在選擇鏡頭時還要注意這樣一個原則：即小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸靶面CCD攝像機的鏡頭,反之則不行。原因是：如1/2″CCD攝像機采用1/3″鏡頭,則進光量會變小,色彩會變差,甚至圖像也會缺損；反之,則進光量會變大,色彩會變好,圖像效果肯定會變好。當然,綜合各種因素,攝像機最好還是選擇與其相匹配的鏡頭。監(jiān)控攝像機鏡頭看清人臉的距離與監(jiān)控角度監(jiān)控攝像機鏡頭使用場所及角度1、廣角鏡頭：視角在90度以上,一般用于電梯轎箱、大廳等小視距大視角場所；如2.8MM2.5MM2、視角在60度以上用于5*5米左右場所3.6MM4MM3、視角在50度以上用于8-10米左右場所6MM4、視角在40度以上用于10-18米左右場所8MM5、視角在30度以上用于20-30米左右場所12MM16MM6、視角在20度以上用于30-50米左右場所25MM7、長焦鏡頭：視角在20度以,焦距的圍從幾十毫米到上百毫米,用于遠距離監(jiān)視8、變焦鏡頭：鏡頭的焦距圍可變,可從廣角變到長焦,用于景深大,視角圍廣的區(qū)域；9、針孔鏡頭：用于隱蔽監(jiān)控。鏡頭越小,監(jiān)控的面積越大,而圖像物體相對較小。鏡頭越大