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(jī)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(duì)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(shí),有以下五個(gè)因素確定鏡頭標(biāo)準(zhǔn)：〔1監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的大小；〔2被攝物體的大小；〔3物距；〔4焦距；〔5CCD靶面尺寸。前4點(diǎn)可由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量并通過(guò)計(jì)算來(lái)確定鏡頭的焦距標(biāo)準(zhǔn),其計(jì)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(jī)中獲取同樣的視角,1/3″CCD攝像機(jī)鏡頭焦距必須縮短；相反如果在1/3″CCD與1/2″CCD攝像機(jī)中采用相同焦距的鏡頭,情況又如何呢?1/3″CCD攝像機(jī)視角將比1/2″CCD攝像機(jī)明顯地減小,同時(shí)1/3″CCD攝像機(jī)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(zhǎng)焦距鏡頭的效果。另外我們?cè)谶x擇鏡頭時(shí)還要注意這樣一個(gè)原則：即小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸靶面CCD攝像機(jī)的鏡頭,反之則不行。原因是：如1/2″CCD攝像機(jī)采用1/3″鏡頭,則進(jìn)光量會(huì)變小,色彩會(huì)變差,甚至圖像也會(huì)缺損；反之,則進(jìn)光量會(huì)變大,色彩會(huì)變好,圖像效果肯定會(huì)變好。當(dāng)然,綜合各種因素,攝像機(jī)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(jì)算攝取景物的鏡頭視場(chǎng)角是極為重要的參數(shù),鏡頭視場(chǎng)角隨鏡頭焦距及攝像機(jī)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(jì)算：<1>f=u?D/U<2>f=h?D/Hf：鏡頭焦距、U：景物實(shí)際高度、H：景物實(shí)際寬度、D：鏡頭至景物實(shí)測(cè)距離、u：圖像高度、h：圖像寬度舉例說(shuō)明：當(dāng)選用1/2″鏡頭時(shí),圖像尺寸為u=4.8mm,h=6.4mm。鏡頭至景物距離D=3500mm,景物的實(shí)際高度為U=2500mm<景物的實(shí)際寬度可由下式算出H=1.333?U,這種關(guān)系由攝像機(jī)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(chǎng),它包括攝像機(jī)、鏡頭、防護(hù)罩、支架和電動(dòng)云臺(tái)。它的作用是對(duì)監(jiān)視區(qū)域進(jìn)行攝像并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。一、像機(jī)分為彩色和黑白兩種,一般黑白攝像機(jī)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(dòng),可采用黑白攝像機(jī)；如果要分辨被攝像物體的細(xì)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(jī)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(tái)二種。二、鏡頭常用的鏡頭種類包括：手動(dòng)/自動(dòng)光圈定焦鏡頭和自動(dòng)光圈變焦鏡頭兩種。定焦鏡頭分為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭和廣角鏡頭兩種。定焦鏡頭的適用圍如下：手動(dòng)光圈鏡頭：所需監(jiān)視的環(huán)境照度變化不大,如室。自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)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(dòng)變焦和電動(dòng)變焦〔電動(dòng)光圈和自動(dòng)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(yīng)小于攝像機(jī)的規(guī)格,也就是說(shuō)1/2〃的鏡頭可以與1/3〃的攝像機(jī)一起使用,但是1/3〃的鏡頭就不能夠在1/2〃的攝像機(jī)上使用。

鏡頭參數(shù)

㈠相對(duì)孔徑

光圈的主要作用是通過(guò)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(jī)輸出信號(hào)強(qiáng)度越大,信噪比越高。

若光圈的實(shí)際孔徑為ψ,由于光線通過(guò)透鏡后的折射使鏡頭的有效孔徑D比實(shí)際孔徑大,光圈的相對(duì)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(duì)孔徑的倒數(shù)。F值的規(guī)律是后一個(gè)值正好是前一個(gè)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(yīng)靈敏度越大。常用值為1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22等幾個(gè)等級(jí)。

㈢視場(chǎng)角

我們常用視場(chǎng)角來(lái)表征觀察景物的圍。所謂視場(chǎng)角是指在視場(chǎng)角的景物可全部落入成像尺寸,而視場(chǎng)角以外的景物將不被攝取。因此,鏡頭的視場(chǎng)角與攝像機(jī)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(chǎng)角的計(jì)算公式如下：

ωH＝2tg-1〔h/2f

ωV＝2tg-1〔v/2f

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

當(dāng)成像尺寸確定后,焦距越短,視場(chǎng)角越大。因此可將鏡頭分為長(zhǎng)角鏡頭〔視場(chǎng)角小于45°、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭〔視場(chǎng)角為45°～50°、廣角鏡頭〔視場(chǎng)角大于50°、超廣角鏡頭〔視場(chǎng)角接近180°、魚眼鏡頭〔視場(chǎng)角大于180°等。

另外,我們還可以得到如下公式以計(jì)算其中任一未知項(xiàng)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(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離為17.526mm,而CS型接口的鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)距離為12.5mm。因此將C型鏡頭安裝到CS接口攝像機(jī)時(shí)需要加裝一個(gè)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(jī)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(lái)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(shè)計(jì)功能上的不同而會(huì)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(wèn)題,必須采用多片鏡片來(lái)校正,這使得鏡頭的體積變的較大,由于每個(gè)鏡片多少會(huì)有精度上的誤差,因此要達(dá)到理想值并不容易,非球面鏡頭由于在設(shè)計(jì)時(shí)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(zhǔn)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(yīng)用在儀器、機(jī)械加工設(shè)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(yīng)用越來(lái)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(dāng)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(jiǎn)化鏡頭的種類,物距短可以應(yīng)用在近距離攝像的場(chǎng)合,光圈大則可以適應(yīng)光線較暗的場(chǎng)所,使得應(yīng)用領(lǐng)域日漸寬廣。而在CCTV應(yīng)用領(lǐng)域中也推出了非球面鏡頭,可以使用于一些如銀行這類對(duì)于攝像品質(zhì)要求較高的場(chǎng)所。監(jiān)控?cái)z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?cái)z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(yuǎn),二者不可同時(shí)兼得視場(chǎng)角的計(jì)算如果知道了水平或垂直視場(chǎng)角便可按公式計(jì)算出現(xiàn)場(chǎng)寬度和高度。水平視場(chǎng)角β〔水平觀看的角度β=2tg-1=垂直視場(chǎng)角q〔垂直觀看的角度q=2tg-1=式中w、H、f同上水平視場(chǎng)角與垂直視場(chǎng)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(shí)的水平視場(chǎng)角b的值,如果知道了水平或垂直場(chǎng)角便可按下式計(jì)算出視場(chǎng)角便可按下式計(jì)算出視場(chǎng)高度H和視場(chǎng)寬度W.H=2Ltg、W=2Ltg例如；攝像機(jī)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(chǎng)角為40℃而鏡頭與被攝取物體的距離為2m,試求視場(chǎng)的寬度w。W=2Ltg=2×2tg=1.46m則H=W=×1.46=1.059m焦距f越和長(zhǎng),視場(chǎng)角越小,監(jiān)視的目標(biāo)也就小。圖解法如前所示,攝像機(jī)鏡頭的視場(chǎng)由寬〔W。高〔H和與攝像機(jī)的距離〔L決定,一旦決定了攝像機(jī)要監(jiān)視的景物,正確地選擇鏡頭的焦距就由來(lái)3個(gè)因素決定；*.欲監(jiān)視景物的尺寸*.攝像機(jī)與景物的距離*.攝像機(jī)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(chǎng)與鏡頭的焦距有一個(gè)簡(jiǎn)單的關(guān)系。利用這個(gè)關(guān)系可選擇適當(dāng)?shù)溺R頭。估計(jì)或?qū)崪y(cè)視場(chǎng)的最大寬度；估計(jì)或?qū)崪y(cè)量攝像機(jī)與被攝景物間的距離；使用1/3"鏡頭時(shí)使用圖2,使用1/2鏡頭時(shí)使用圖3,使用2/3"鏡頭時(shí)使用圖4,使用1鏡頭時(shí)使用圖5。具體方法：在以W和L為座標(biāo)軸的圖示2-5中,查出應(yīng)選用的鏡頭焦距。為確保景物完全包含在視場(chǎng)之中,應(yīng)選用座標(biāo)交點(diǎn)上,面那條線指示的數(shù)值。例如：視場(chǎng)寬50m,距離40m,使用1/3"格式的鏡頭,在座標(biāo)圖中的交點(diǎn)比代表4mm鏡頭的線偏上一點(diǎn)。這表明如果使用4mm鏡頭就不能覆蓋50m的視場(chǎng)。而用2.8mm的鏡頭則可以完全覆蓋視場(chǎng)。

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(cè)物體高度,h代表CCD靶面水平寬度,H代表被觀測(cè)物體寬度。舉例：假設(shè)用1/2"CCD攝像頭觀測(cè),被測(cè)物體寬440毫米,高330毫米,鏡頭焦點(diǎn)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(dāng)焦距數(shù)值算出后,如果沒有對(duì)應(yīng)焦距的鏡頭是很正常的,這時(shí)可以根據(jù)產(chǎn)品目錄選擇相近的型號(hào),一般選擇比計(jì)算值小的,這樣視角還會(huì)大一些。為了從1/3″與1/2″CCD攝像機(jī)中獲取同樣的視角,1/3″CCD攝像機(jī)鏡頭焦距必須縮短；相反如果在1/3″CCD與1/2″CCD攝像機(jī)中采用相同焦距的鏡頭,情況又如何呢?1/3″CCD攝像機(jī)視角將比1/2″CCD攝像機(jī)明顯地減小,同時(shí)1/3″CCD攝像機(jī)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(zhǎng)焦距鏡頭的效果。另外我們?cè)谶x擇鏡頭時(shí)還要注意這樣一個(gè)原則：即小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸靶面CCD攝像機(jī)的鏡頭,反之則不行。原因是：如1/2″CCD攝像機(jī)采用1/3″鏡頭,則進(jìn)光量會(huì)變小,色彩會(huì)變差,甚至圖像也會(huì)缺損；反之,則進(jìn)光量會(huì)變大,色彩會(huì)變好,圖像效果肯定會(huì)變好。當(dāng)然,綜合各種因素,攝像機(jī)最好還是選擇與其相匹配的鏡頭。監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭看清人臉的距離與監(jiān)控角度監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭使用場(chǎng)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(chǎng)所；如2.8MM2.5MM2、視角在60度以上用于5*5米左右場(chǎng)所3.6MM4MM3、視角在50度以上用于8-10米左右場(chǎng)所6MM4、視角在40度以上用于10-18米左右場(chǎng)所8MM5、視角在30度以上用于20-30米左右場(chǎng)所12MM16MM6、視角在20度以上用于30-50米左右場(chǎng)所25MM7、長(zhǎng)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(yuǎn)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(zhǎng)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(duì)較小。鏡頭越大