施清平2013年6月監(jiān)

控

鏡

頭

知

識(shí)

培

訓(xùn)監(jiān)

控

鏡

頭

的

一

些

常

見

問(wèn)

題口應(yīng)該選用什么樣的鏡頭?為什么?口聶像機(jī)能看多遠(yuǎn)?1公里/3公里/10公里?口鏡頭的相關(guān)參數(shù)、名詞含義是什么?口高清鏡頭和普通鏡頭有什么區(qū)別?□相同規(guī)格的鏡頭價(jià)格怎么會(huì)差這么多?口鏡頭的故障率高嗎?口有了變焦鏡頭，

定焦鏡頭還需要嗎?中星電子鏡頭的成像原理(1)小孔成像□沒(méi)有對(duì)焦問(wèn)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)□成像不夠清晰中星電子鏡頭的成像原理(2)中星電子中星電子與景深有關(guān)的參數(shù)：1、

物距(正比)2、

光圈(反比)3、

靶面尺寸(反比)盤景深(2)中星電子接

圈中星電子鏡頭的主要參數(shù)——接口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。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。17.526mmC-

型

接口

鏡

頭CS-型接口攝像機(jī)鏡頭的主要參數(shù)——靶面尺寸靶面光鄉(xiāng)靶面—3.6

mm—2.7

mm

1/4”鏡頭有效

遮蓋范圍8.8

mm2/3”6.4

mm-1/2”4.8

mm1/3”光線入中星電子鏡

頭4.8mm|6.6mm3.6mm鏡

頭

的

靶

面

尺

寸

選

擇>>>畫面出現(xiàn)暗角邊緣成像質(zhì)量下降

實(shí)際焦距變小>

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

片大

靶

面

鏡

頭

配

小

靶

面

感

光

芯

片>

所有性能指標(biāo)達(dá)到

產(chǎn)品所標(biāo)注的參數(shù)適當(dāng)?shù)钠ヅ渲行请娮?/p>

9FUJINON光圈鏡頭中用來(lái)控制通光孔尺寸的部件光圈的參數(shù)用F來(lái)表示，對(duì)應(yīng)通

光量的大小比例如右表F-No.NominalF0

.95F1.0F1.1F1.2F1.3F1.4F1.5F1.6F1.7F1.8F1.9%111%100%80%67%57%50%44%40%33%31%29%F2.025%焦距和視角鏡頭有一個(gè)確定的視野，鏡頭對(duì)視場(chǎng)角與鏡頭的焦距(f)及攝像機(jī)靶面

的

距小f

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16mm

1”的鏡頭用在2/3”攝像機(jī)上時(shí)，相當(dāng)于20mm以上的鏡頭。，。

稱圍

視；視不

同

焦

距

的

成

像攝像機(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a)b)

c)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)中星電子復(fù)

雜

的

鏡

頭

結(jié)

構(gòu)定焦鏡頭典型結(jié)構(gòu)變焦鏡頭典型結(jié)構(gòu)焦平面

焦距被攝物體距離(物距)固定組(移像組)中星電子調(diào)焦組變焦組補(bǔ)償組焦

點(diǎn)—

—

光

圈影響成像效果的因素——色散顏

色波

長(zhǎng)

(

n

m

)紅620-750橙600-620黃580-600綠490-580藍(lán)460-490青定430-460紫400-430長(zhǎng)焦鏡頭容易產(chǎn)生色散中星電子彩響成像效果的因素——球面像差含

義：

指

與

透

鏡

光

軸

平

行

的

光

束

，

通

過(guò)

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

面廣角鏡頭容易產(chǎn)生球面像差中星電子彩響成像效果的因素——畸變指由于透鏡對(duì)同一距離的物體不同部分的放大率不同而產(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：邊緣部分的放大率小于中心部分的畸變。2、

枕

形

畸

變

：

邊

緣

部

分

的

放

大

率

大

于

中

心

部

分

的畸變

。中星電子解決問(wèn)題的辦法——鏡頭結(jié)構(gòu)Ultrastigmat結(jié)構(gòu)Heliar結(jié)構(gòu)高斯結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代版kooke

結(jié)構(gòu)Tessar結(jié)構(gòu)Sonner

結(jié)

構(gòu)ERNOSTAR結(jié)構(gòu)解決問(wèn)題的辦法——光學(xué)材料LD光學(xué)鏡片低色散鏡片>

天

然

螢

石

b)>

低色散玻璃(人造螢石，ED/UD鏡片)紫光

紅光a)中星電子a)b)解決問(wèn)題的辦法——非球面鏡片由特殊光學(xué)

樹脂形成的

非球面層球面鏡片中星電子鍍膜主要是為了減少鏡頭表面反射，

提高光透過(guò)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)地在透鏡表面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)表面的反射率為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。解決問(wèn)題的辦法——鍍膜中星電子鏡

頭

的

聚

焦前后移動(dòng)-固定組(移像組)補(bǔ)償組調(diào)焦組中星電子變焦組—

—

光可鈮光紅外

(

IR)

鏡頭22紅

外

鏡

頭(IR鏡

頭

)

原

理可祝光域レン文赤外域

可銀光域焦點(diǎn)面

普通鏡頭赤外域?qū)Τ缮?又赤外域赤外域焦點(diǎn)面可視光焦點(diǎn)面中星電子紅外鏡頭(IR

鏡頭)拍攝效果23

中星電子非紅外鏡頭紅外鏡頭200

4.00-500600700800480TV線540TV線800TV線高清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)。光斑

>

百萬(wàn)像素>2百萬(wàn)像素光點(diǎn)40萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)>3

百萬(wàn)

像

素

>5百萬(wàn)像素

>

8百萬(wàn)像素

>1千萬(wàn)像素中星電子百萬(wàn)像素鏡頭的分辨率200萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)模

合糊

適24400800600300700400300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(lái)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(lái)直接控制光圈，稱為D

C輸

入

型

。采

用

自

動(dòng)

光

圈

鏡

頭

，

對(duì)

于

下

列

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

。中星電子P-IRIS,

新的發(fā)展方向P-iris是一種新型的自動(dòng)、精確光圈控件。

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(guò)鏡頭的光線流量。P-iris

的主要目的是設(shè)置最佳光

圈位置，

以便大部分時(shí)間鏡頭的中心及效果最佳的部

分可得到使用，

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，可得到最佳圖像質(zhì)量(在對(duì)比度、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。中星電子電動(dòng)變焦鏡頭在自動(dòng)光圈鏡頭基礎(chǔ)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(guò)

施加控制電壓來(lái)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27

中星電子透霧鏡頭是利用長(zhǎng)波長(zhǎng)的光可以繞射過(guò)霧氣粒子的特點(diǎn)，利用這部分光來(lái)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)這部分光有較強(qiáng)的透射能力。普通鏡頭對(duì)這部分光的透射能力只有不到30%,

而高檔的

透霧鏡頭可以達(dá)到80%以上。透霧鏡頭17公里城市透霧5公里海面透霧中星電子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、對(duì)比度提升，進(jìn)而得到所謂的透霧效果。沒(méi)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(lái)。中星電子在

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(wèn)

題

，

這

實(shí)

際

上

由

所

選

用

的

鏡

頭

的

焦

距

來(lái)

決

定

，

因

為

焦

距

決

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

。鏡

頭

焦

距

的

確

定

(

1

)1.焦

距

的

應(yīng)

用2019/10/22中星電子30鏡

頭

焦

距

的

確

定

(

2)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(lái)

說(shuō)

，

用

同

一

支

攝

像

機(jī)

對(duì)

同

一

個(gè)

停

車

場(chǎng)

進(jìn)

行

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)

行

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

部

分

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

。2019/10/22中星電子31鏡

頭

焦

距

的

確

定

(

3

)2.

校

正

概

念：某

攝

像

機(jī)

能

夠

“

看

多

遠(yuǎn)

”

?

比

如

1

0

0m、

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(lái)

。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

。2019/10/22中星電子32鏡

頭

焦

距

的

確

定

(

4

)一

般

來(lái)

說(shuō)

，

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。

比如若用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭剛

好看清遠(yuǎn)處某人的基本特征(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(wú)法看見該人穿的是

什

么

褲

子

和

鞋

(

這

部

分

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(shuō)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。2019/10/22中星電子333.

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=w

D/Wf=h

D/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

米像距={物距鏡

頭

焦

距

的

確

定

(

5

)H:

被攝物體的高度，單位：米2019/10/22鏡

頭

焦

距

的

確

定

(

6)4.

應(yīng)

用1)已知物體的大小，距離和鏡頭CCD

規(guī)格，求鏡頭的焦距。焦

距

/

寬

(

毫

米

)

:

f1=w

D/W焦

距

/

高

(

毫

米

)

:

f2=h

D/H2)已知焦距，物體的大小和鏡頭CCD

規(guī)格，求物體距離。物

寬(

米

):

W=w

D/f物高(米):

H=h

D/f4)已知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

)

已

知已鏡知頭水

求焦距和垂直視角：

2arctg(h)2f)已知垂直視場(chǎng)角，求焦距和水平視角：

2arctg(w/2f)物

距

/

寬

(

米

)

:

D1=f物

距

/

高

(

米

)

:

D2=f3)已知焦距，物距和鏡頭CCDf=

(w/2)tg(aw/2),ah=f=(h/2)tg(ah/2),aw=W/wH/h規(guī)格求其視場(chǎng)寬高。2019/10/22中星電子35鏡頭焦距的確定(實(shí)例1)1.

求

焦

距

實(shí)

例1)

已

知

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?2019/10/22中星電子36鏡頭焦距的確定(實(shí)例1)2019/10/22中星電子H37已

知w=4.8mm.D=2m,W=2m,求焦距

：按

焦

距

/

寬

(

毫

米

)

:

f1=wD/W公

式

計(jì)

算：f=4.8

X2000

/2000=4.8

mm,則

選

用4.8

mm

的

鏡

頭

即

可.鏡頭焦距的確定(實(shí)例1)2019/10/22中星電子38鏡頭焦距的確定(實(shí)例2)2)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(guò)轉(zhuǎn)換得到。(1)

已知"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

1

0m處

能

看

清

車

牌

時(shí)

鏡

頭

的

焦

距

范

圍

。2019/10/22中星電子39鏡頭焦距的確定(實(shí)例2)車牌大

小

約

為45

cm*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45

cm,物

高

為

1

5cm。由

焦

距

計(jì)

算

軟

件

得

焦

距：

按

物

寬

計(jì)

算：

1

06mm;按

物高計(jì)

算：240

mm

。

要同

時(shí)

看

清

車

牌，

焦

距

最

大

為106mm。②畫面

里1

2

0

×

3

0個(gè)象素

為

車

牌

。

此

時(shí)

物

寬

為(704/120)×45cm=270cm,物高為

(576/30

)×15cm=285cm。由住

距

讓

管

軟

供

得

作距

，按

物

密

計(jì)

管

，

17778

mm.錫高計(jì)算：12.632mm。

要尚時(shí)著清車牌，焦距最小為18

mnm。所需焦距范圍

為

(

1

8mm～106mm)2019/10/22中星電子40鏡頭焦距的確定(實(shí)例3)(

2

)

已

知

監(jiān)

控

范

圍

，

求

焦

距：具

體

的

應(yīng)

用

環(huán)

境

參

見

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2

m。2019/10/22中星電子41鏡頭焦距的確定(實(shí)例3)①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12

mm

左

右的

鏡

頭

。②根據(jù)公式aw=2arctg(w/2f),

水平視場(chǎng)角為

2

2

度

左

右

，根據(jù)公式D1=f

W/w,在

2

0m處可以看到寬8m

的范圍。2019/10/22中星電子42垂直視場(chǎng)角6m4m24m90m6m2按寬算，D=(f/h)*H=(9mm/4.8mm)*2.7m=5m按

高算

，D=(f/v)*V=(9