摄像机基本原理及测试方法.ppt

摄像机基本原理及测试方法,系统规划部,摄像机及镜头知识(一),摄像机的基本概念 摄像机又称摄像头或ccd（charge coupled device）即电荷耦合器件。严格来说，摄像机是摄像头和镜头的总称，而实际上，摄像头与镜头大部分是分开购买的，用户根据目标物体的大小和摄像头与物体的距离，通过计算得到镜头的焦距，所以每个用户需要的镜头都是依据实际情况而定的，不要以为摄像机（头）上已经有镜头。 ccd的工作原理 ccd的工作原理是：被摄物体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到ccd芯片上，ccd根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过滤波、放大处理，通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号。,摄像机及镜头知识(二),ccd的特点 ccd电荷藕合元件感测器相对于cmos 金属氧化物半导体感测器，具有灵敏度高、畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点。 普通ccd的简单鉴别方法 ccd芯片就像人的视网膜，是摄像头的核心。目前我国尚无能力制造，市场上大部分摄像头采用的是日本sony、sharp、松下、lg等公司生产的芯片，现在韩国也有能力生产，但质量就要稍逊一筹。 因为芯片生产时产生不同等级，各厂家获得途径不同等原因，造成ccd采集效果也大不相同。在购买时，可以采取如下方法检测：接通电源，连接视频电缆到监视器，关闭镜头光圈，看图像全黑时是否有亮点，屏幕上雪花大不大，这些是检测ccd芯片最简单直接的方法，而且不需要其它专用仪器。然后可以打开光圈，看一个静物，如果是彩色摄像头，最好摄取一个色彩鲜艳的物体，查看监视器上的图像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。好的ccd可以很好的还原景物的色彩，使物体看起来清晰自然；而残次品的图像就会有偏色现象，即使面对一张白纸，图像也会显示蓝色或红色。,摄像机及镜头知识(三),ccd摄像机分类 按成像色彩划分 彩色摄像机：适用于景物细节辨别，如辨别衣着或景物的颜色。 黑白摄像机：适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用黑白摄像机。 按分辨率/灵敏度划分 影像像素在38万以下的为一般型，其中尤以25万像素（512*492）、分辨率为500线的产品最普遍。 影像像素在38万以上的高分辨率型 按扫描制式划分 pal制、ntsc制 中国采用隔行扫描（pal）制式（黑白为ccir），标准为625行，50场，只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。另外，日本为ntsc制式，525行，60场（黑白为eia）,摄像机及镜头知识(四),按ccd靶面大小划分 ccd芯片已经开发出多种尺寸：目前采用的芯片大多数为1/3“和1/4”。在购买摄像头时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，ccd靶面的大小，ccd与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。 1英寸-靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。 2/3英寸-靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。 1/2英寸-靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。 1/3英寸-靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。 1/4英寸-靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。 按供电电源划分 110vac（ntsc制式多属此类）， 220vac （pal制式多属此类），24vac、12vdc或9vdc（微型摄像机多属此类）,摄像机及镜头知识(五),按同步方式划分 内同步：用摄像机内同步信号发生电路产生的同步信号来完成操作。 外同步：使用外同步信号发生器，将同步信号送入摄像机的外同步输入端。 功率同步（线性锁定，line lock）：用摄像机ac电源完成垂直推动同步。 外vd同步：将摄像机信号电缆上的vd同步脉冲输入完成外vd同步。 多台摄像机外同步：对多台摄像机固定外同步，使每一台摄像机可以在同样的条件下作业，因各摄像机同步，这样即使其中一台摄像机转换到其他景物，同步摄像机的画面亦不会失真。 按照度划分，ccd又分为： 普通型 正常工作所需照度13lux 月光型 正常工作所需照度0.1lux左右 星光型 正常工作所需照度0.01lux以下 红外型 采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像 按外观分： 有枪型、机板型、针孔型、半球型、子弹型、飞碟型、钱币型、灯饰型,摄像机及镜头知识(六),ccd彩色摄像机的主要技术指标 ccd尺寸 所谓尺寸亦即摄像机靶面。原多为1/2英寸，现在1/3、1/4英寸的已普及化，1/5英寸和1/6英寸也已商品化。 ccd像素 像素是ccd的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，分辨率越高，图像细节的表现越好。ccd是由面阵感光元素组成，每一个元素称为像素，像素越多，图像越清晰。现在市场上大多以25万和38万像素为划界，38万像素以上者为高清晰度摄像机。 水平分辨率 彩色摄像机的典型分辨率是在320到500电视线之间，主要有330线、380线、420线、460线、500线等不同档次。分辨率是用电视线（简称线tv lines）来表示的，彩色摄像头的分辨率在330500线之间。分辨率与ccd和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关，通常规律是1mhz的频带宽度相当于清晰度为80线。 频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。,摄像机及镜头知识(七),最低照度 最低照度也称为灵敏度，是ccd对环境光线的敏感程度，或者说是ccd正常成像时所需要的最暗光线。照度的单位是勒克斯（lux），数值越小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。月光级和星光级等高增感度摄像机可工作在很暗条件，23lux属一般照度，现在也有低于1lux的普通摄像机问世。 扫描制式 有pal制和ntsc制之分。 摄像机电源 交流有220v、110v、24v，直流为12v 或9v。 信噪比 典型值为46db，若为50db，则图像有少量噪声，但图像质量良好；若为60db，则图像质量优良，不出现噪声。,摄像机及镜头知识(八),视频输出 多为1vp-p、75，均采用bnc接头。 镜头安装方式 有c和cs方式，二者间不同之处在于感光距离不同。 ccd彩色摄像机的可调整功能 同步方式的选择 内同步-利用摄像机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。 外同步-利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄像机的外同步输入端来实现同步。 电源同步-也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄像机的交流电源来完成垂直推动同步，即摄像机和电源零线同步。,摄像机及镜头知识(九),自动增益控制 摄像机都有一个将来自ccd的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，等效于有较高的灵敏度，可使其在微光下灵敏，然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。为此，需利用摄像机的自动增益控制（agc）电路去探测视频信号的电平，适时地开关agc，从而使摄像机能够在较大的光照范围内工作，此即动态范围，即在低照度时自动增加摄像机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。 背景光补偿 通常，摄像机的agc工作点是通过对整个视场的内容作平均来确定的，但如果视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景目标，则此时确定的agc工作点有可能对于前景目标是不够合适的，背景光补偿有可能改善前景目标显示状况。当背景光补偿为开启时，摄像机仅对整个视场的一个子区域求平均来确定其agc工作点，此时如果前景目标位于该子区域内时，则前景目标的可视性有望改善。,摄像机及镜头知识(十),电子快门 在ccd摄像机内，是用光学电控影像表面的电荷积累时间来操纵快门。电子快门控制摄像机ccd的累积时间，当电子快门关闭时，对ntsc摄像机，其ccd累积时间为1/60秒；对于pal摄像机，则为1/50秒。当摄像机的电子快门打开时，对于ntsc摄像机，其电子快门以261步覆盖从1/60秒到1/10000秒的范围；对于pal型摄像机，其电子快门则以311步覆盖从1/50秒到1/10000秒的范围。当电子快门速度增加时，在每个视频场允许的时间内，聚焦在ccd上的光减少，结果将降低摄像机的灵敏度，然而，较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个“停顿动作”效应，这将大大地增加摄像机的动态分辨率。 白平衡 白平衡只用于彩色摄像机，其用途是实现摄像机图像能精确反映景物状况，有手动白平衡和自动白平衡两种方式。,摄像机及镜头知识(十一),a、自动白平衡 连续方式-此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围为28006000k。这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的，使色彩表现自然，但对于景物中很少甚至没有白色时，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。 按钮方式-先将摄像机对准诸如白墙、白纸等白色目标，然后将自动方式开关从手动拨到设置位置，保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止，在白平衡被执行后，将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置，此时白平衡设置将保持在摄像机的存储器中，直至再次执行被改变为止，其范围为230010000k，在此期间，即使摄像机断电也不会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠，适用于大部分应用场合。 b、手动白平衡 开手动白平衡将关闭自动白平衡，此时改变图像的红色或兰色状况有多达107个等级供调节，如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一个等级。除次之外，有的摄像机还有将白平衡固定在3200k（白炽灯水平）和5500k（日光水平）等档次命令。,摄像机及镜头知识(十二),色彩调整 对于大多数应用而言，是不需要对摄像机作色彩调整的，如需调整则需细心调整以免影响其他色彩，可调色彩方式有：红色-黄色色彩增加，此时将红色向洋红色移动一步。红色-黄色色彩减少，此时将红色向黄色移动一步。兰色-黄色色彩增加，此时将兰色向青兰色移动一步。兰色-黄色色彩减少，此时将兰色向洋红色移动一步。 低照度摄像机的正确认识 何谓照度？照度（lux）数值达到多少为低照度？多少数值能适应摄取影像的周围环境？ 照度为一亮度单位，顾名思义，是指摄像机在摄取影像时，对周围环境照明亮度的需求，1lux大约等于1烛光在1米距离的照度，我们在摄像机参数规格中常见的最低照度（minimum.illumination），表示该摄像机只需在所标示的lux数值下，即能获取清晰的影像画面，此数值越小越好，说明ccd的灵敏度越高。同样条件下，黑白摄像机所需的照度远比尚须处理色彩浓度的彩色摄像机要低10倍。,摄像机及镜头知识(十三),一般情况：夏日阳光下为100，000lux；阴天室外为10000lux；室内日光灯为100lux；距60w台灯60cm桌面为300lux；电视台演播室为1000lux；黄昏室内为10lux；夜间路灯为0.1lux；烛光（20cm远处）1015lux。 目前市场上标榜的低照度摄像机无论是厂商或是进口商，对低照度的定义众说纷纭，莫衷一是，彩色摄像机从0.0004lux1lux，黑白摄像机从0.00030.1lux均有，（若搭配红外线，则均可达0lux），这就是国内市场在cctv产业的技术规格方面并无统一标准，而产生各说各话的情况。 行业内人士强调，照度能低到多少，不仅要看镜头的光圈大小（f值），更要看是在什麽条件限制下才能出现所标示的lux值，否则只是流于数字的游戏罢了！以光圈大小（f值）而言，光圈愈大则其所代表的f值愈小，所需的照度愈低。另外电子灵敏度（electronic、sensitivity）是否提高，单一画面累积帧数为多少？红外线是on还是off？等都应了解清楚，才不致被规格所标示的照度数值所混淆。 低照度摄像机在中国市场的演进过程 低照度摄像机在中国市场的演进简单分为以下三步：白天彩色/晚上黑白（color/mono）；低速快门（slow/shutter）及超感度摄像机（exview/had ）。,摄像机及镜头知识(十四),白天彩色/晚上黑白（昼夜型摄像机color/mono） 白天彩色/晚上黑白（color/mono）摄像机是利用黑白影像对红外线感度较高的特点，在一定的光源条件，利用线路切换的方式将影像由彩色转为黑白，以便于搭配红外线。在彩色/黑白线路转换的技术演进过程中，早期像philips（飞利浦）、池上曾采用2颗sensor（1颗彩色、1颗黑白）共用一组电路进行切换，目前此类摄像机已采用单一ccd（彩色）设计，在白天或光源充足时为彩色摄像机，当夜晚降临或光源不足时（一般在1lux3lux）即利用数位电路将彩色信号消除掉，成为黑白影像，且为了搭配红外线，亦拿掉了彩色摄像机不可或缺的红外线滤除器，此种作法使得摄像机可在夜晚达到“低照度”的目的，但是摄像机的摄像距离会受到红外灯照射距离的限制。据厂商表示，为了弥补此缺点，日本sanyo曾推出利用马达控制滤光片开合(即随着彩色/黑白影像的切换，开合滤光片)的机种，但此机种似乎也已于市场消失。 然而，color/mono摄像机是否属于”低照度”摄像机，仍相当具争议性，专家指出真正的“低照度摄像机”应指摄像机本身(所采用的元件技术)可达到的功能，而白天彩色/晚上黑白的摄像机因受限于ccd感度，本身并无法改变，只是利用线路切换及搭配红外光的方式将功能提升，并不能算是真正的低照度摄像机。,摄像机及镜头知识(十五),低速快门（slow/shutter） 此类的摄影机获得低照度下图像的方法是通过电荷单帧累积方式增加ccd在单帧图像的爆光量，从而提高摄像机对单帧图像的灵敏度。这种方式也可以获得较低的照度指针，但是需要降低图像的连贯程度，所以选择这种摄像机时要注意尽可能不要同云台一起使用，否则会造成丢失画面的现象。在获得低照度下图像上还有一些其它的办法，但都不能从根本上解决照度问题。 此类摄像机又称为（画面）累积型摄像机，是利用计算机内存的技术，连续将几个因光线不足而较显模糊的画面累积起来，成为一个影像清晰的画面，运用slow shutter技术降低摄像机照度至0.008lux/f1.2（128），并且画面能够累积的帧数 (128帧)是属于甚至包括进口品牌再内的领先水平。此类型低照度摄像机适用于禁止红、紫外线破坏的博物馆，夜间生物活动观察，夜间军事海岸线监视等，属性较静态场所的监视。,摄像机及镜头知识(十六),超感度摄像机（exview/had） 一般的超低照度摄像机大都采用exview had 技术，采用exview had ccd的摄像机， 对外界光线的敏感程度会大大提高，在近红外区域，其感光度可以提高到普通摄像机的4倍。因此，即使在非常暗的环境下，这种摄像机通常可以看到人眼看不到的物体，这一技术的出现受到了监控市场的欢迎，对各种光照环境下均可表现出最佳的效果，特别是配合专用的红外照明设备，可以得到高清晰度的黑白图像，实现0照度的监控（完全无光的情况下）。在近红外760mm-1100mm的近红外区域，如果配合合适波长的红外照明，就可以实现清晰的黑白图像。 超感度摄像机（exview/had），又称24小时摄像机，其彩色照度可达0.05lux，黑白则可达0.003-0.001lux（亦可搭配红外线以达 0lux）不仅能清晰的辩识影像，更是实时连续的画面。缺陷是相对于传统ccd，由于制造工艺复杂以及理论上潜在的不完美地方，“死亡像素”具有一定不可控性，导致影像上无法去处的白点或黑点会增多。,摄像机及镜头知识(十七),摄像机测试步骤 测试摄像机主要测试清晰度和色彩还原性、照度、逆光补偿，其次是测其球型失真、耗电量、最低工作电压，下面先把清晰度和色彩还原性以及照度、逆光补偿的测量步骤先介绍一下。 清晰度的测量 多个摄像机进行测试时，应使用相同镜头，（推荐使用定焦、二可变镜头），以测试卡中心圆出现在监视器屏幕的左右边为准，清晰准确的数出已给的刻度线共10组垂直线和10组水平线。分别代表着垂直清晰度和水平清晰度，并相应的一组已给出了线数。如垂直350线水平800线，此时最好用黑白监视器。测试时可在远景物聚焦，也可边测边聚焦。最好能两者兼用，可看出此摄像机的差异（对远近会聚）。,摄像机及镜头知识(十八),照度 将摄像机置于暗室，暗室前后为有源220v自炽灯，另设调压器，以调压器调节电压高代来调节暗室内灯的明暗，电压可以从0v调到250v。室内光照也可从最暗调至最明，测试时把摄像机光圈均开至最大时记录下一个最低照度值（把有源灯用调压器调暗至看不清暗室内置画面）再把光圈打至最小再记录下一个最低照度值，也可前后灯分别调压明灭。 彩色还原性的测试 测试此参数应选好的彩色监视器。首先远距离观察人物、服饰，看有无颜色失真，拿色彩鲜明的物体对比，看摄像机反应灵敏度，拿彩色画册放在摄像机前，看画面勾勒得清晰程度，过淡或过浓，再次应对运动的彩色物体进行摄像，看有无彩色拖尾、延滞、模糊等。测试条件：假如摄像最佳照度为50v，则应在50+10v照度情况下测量，即在摄像机最佳照度基础上加10伏，且光圈应保持最接近状态。,摄像机及镜头知识(十九),逆光补偿 测试此参数有两种方法：一种是在暗室内，把摄像机前侧调压灯打开，调至最亮时，然后在灯的下方放置一图画或文字，把摄像机迎光摄像，看图像和文字能否看清，画面刺不刺眼，并调节al、ax拔档开关，看有无变化，哪种效果最好。另一种是在阳光充足的情况下把摄像机向窗外照，此时看图像和文字能否看清楚。 球型失真 看球型失真把测试卡置于摄像机前端使整个球体出现在屏幕上，看圆球形有无椭圆，把摄像机前移，看圆中心有无放大，再远距离测试边、角、框有无弧形失真等。 耗电量 最低工作电压，使用万用表测量电流，使用小稳压器调节电压看。,摄像机及镜头知识(二十),镜头的选择和主要参数 摄像机镜头是视频监视系统的关键设备，它的质量（指标）优劣直接影响摄像机的整机指标。镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，人眼看不到任何物体；如果没有镜头，那么摄像头所输出的图像就是白茫茫的一片，没有清晰的图像输出，这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的。 当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时，也就是人们常说的近视眼，眼前的景物就变得模糊不清；摄像头与镜头的配合也有类似现象，当图像变得不清楚时，可以调整摄像头的后焦点，改变ccd芯片与镜头基准面的距离（相当于调整人眼晶状体的位置），可以将模糊的图像变得清晰。由此可见，镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。 镜头的分类 按外形功能分 按尺寸大小分 按光圈分 按变焦类型分 按焦距长短分 球面镜头 1” 25mm 自动光圈 电动变焦 长焦距镜头 非球面镜头 1/2” 3mm 手动光圈 手动变焦 标准镜头 针孔镜头 1/3” 8.5mm 固定光圈 固定焦距 广角镜头 鱼眼镜头 2/3” 17mm,摄像机及镜头知识(二十一),以镜头安装方式分类 所有摄像机镜头均是螺纹口的，摄像机的镜头安装有两种工业标准，即安装座和安装座。两者螺纹部分相同，但两者从镜头到感光表面的距离不同。 安装座：从镜头安装基准面到焦点的距离是17.526mm。 安装座：特种安装，此时应将摄像机前部的垫圈取下再安装镜头。其镜头安装基准面到焦点的距离是12.5mm。如果要将一个安装座镜头安装到一个安装座摄像机上时，则需要使用镜头转换器。 以摄像机镜头规格分类 摄像机镜头规格应视摄像机的尺寸而定，两者相对应。即摄像机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。 摄像机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。摄像机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。 如果镜头尺寸与摄像机靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。,摄像机及镜头知识(二十二),以镜头光圈分类 镜头有手动光圈（manual iris）和自动光圈（auto iris）之分，配合摄像机使用，手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合，自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整，故适用亮度变化的场合。自动光圈镜头有两类：一类是将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头上的光圈，称为视频输入型，另一类则利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，称为输入型。 自动光圈镜头上的（自动镜头控制）调整用于设定测光系统，可以整个画面的平均亮度，也可以画面中最亮部分（峰值）来设定基准信号强度，供给自动光圈调整使用。一般而言，已在出厂时经过设定，可不作调整，但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高的目标时，明亮目标物之影像可能会造成“白电平削波“现象，而使得全部屏幕变成白色，此时可以调节来变换画面。 另外，自动光圈镜头装有光圈环，转动光圈环时，通过镜头的光通量会发生变化，光通量即光圈，一般用表示，其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比，即：f（焦距）（镜头实际有效口径），值越小，则光圈越大。 采用自动光圈镜头，对于下列应用情况是理想的选择，它们是： 在诸如太阳光直射等非常亮的情况下，用自动光圈镜头可有较宽的动态范围。 要求在整个视野有良好的聚焦时，用自动光圈镜头有比固定光圈镜头更大的景深。 要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时，应使用自动光圈镜头。,摄像机及镜头知识(二十三),以镜头的视场大小分类 标准镜头：视角度左右，在英寸摄像机中，标准镜头焦距定为mm，在英寸摄像机中，标准镜头焦距定为mm。 广角镜头：视角度以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广的视景。 远摄镜头：视角度以内，焦距可达几米甚至几十米，此镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影响放大，但使观察范围变小。 变倍镜头（zoom lens）：也称为伸缩镜头，有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类。 可变焦点镜头（vari-focus lens）：它介于标准镜头与广角镜头之间，焦距连续可变，即可将远距离物体放大，同时又可提供一个宽广视景，使监视范围增加。变焦镜头可通过设置自动聚焦于最小焦距和最大焦距两个位置，但是从最小焦距到最大焦距之间的聚焦，则需通过手动聚焦实现。 针孔镜头：镜头直径几毫米，可隐蔽安装。,摄像机及镜头知识(二十四),以镜头焦距的长短分类 短焦距镜头：因入射角较宽，可提供一个较宽广的视野。 中焦距镜头：标准镜头，焦距的长度视的尺寸而定。 长焦距镜头：因入射角较狭窄，故仅能提供狭窄视景，适用于长距离监视。 变焦距镜头：通常为电动式，可作广角、标准或远望等镜头使用。 镜头的主要性能指标 焦距 焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。由于焦距和视场角是一一对应的，一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观测细节重要，还是有一个大的观测范围重要，如果要看细节，就选择长焦距镜头；如果看近距离大场面，就选择小焦距的广角镜头。,摄像机及镜头知识(二十五),焦距的计算 （1）公式计算法 视场和焦距的计算，视场系指被摄取物体的大小，视场的大小是以镜头至被摄取物体距离，镜头焦距及所要求的成像大小确定的。 镜头的焦距、视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算如下： 1、f=wl/w 2、f=hl/h f：镜头焦距 w：图象的宽度（被摄物体在ccd靶面上成像宽度） w：被摄物体宽度 l：被摄物体至镜头的距离 h：图象的高度（被摄物体在ccd靶面上成像高度） h：被摄物体的高度,摄像机及镜头知识(二十六),ccd靶面规格尺寸： 单位mm 规格 1/3“ 1/2“ 2/3“ 1“ w 4.8 6.4 8.8 12.7 h 3.6 4.8 6.6 9.6 由于摄像机画面宽度和高度与电视接收机画面宽度和高度一样，其比例均为4:3，当l不变，h或w增大时，f变小，当h或w不变，l增大时，f增大。 （2）图解法 如上所示，摄像机镜头的视场由宽（w）、高（h）和与摄像机的距离（l）决定，一旦决定了摄像机要监视的景物，正确地选择镜头的焦距就由来3个因素决定：a）欲监视景物的尺寸；b）摄像机与景物的距离；c）摄像机成像器的尺寸：1/3“、1/2”、2/3“或1”。图解法就是利用视场与镜头焦距的关系，估计或实测视场的最大宽度；估计或实测量摄像机与被摄景物间的距离，直接在以w和l为座标轴的图（注意：不同规格的镜头尺寸有不同的图）查出所需的焦距。,摄像机及镜头知识(二十七),举例：假设用1/2“ccd摄像头观测，被测物体宽440毫米，高330毫米，镜头焦点距物体2500毫米。由公式可以算出： 焦距f=6.4x2500/44036毫米 或焦距f=4.8x2500/33036毫米 当焦距数值算出后，如果没有对应焦距的镜头是很正常的，这时可以根据产品目录选择相近的型号，一般选择比计算值小的，这样视角还会大一些。 光阑系数 即通光量，用f表示，以镜头焦距f和通光孔径d的比值来衡量。每个镜头上都标有最大f值，例如6mm/f1.4代表最大孔径为4.29毫米。通光量与f值的平方成反比关系，f值越小，通光量越大。镜头上光圈指数序列的标值为1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22等，其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的2倍。也就是说镜头的通光孔径分别是1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值的根号2倍，因此光圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越大。另外镜头的光圈还有手动（manual iris）和自动光圈（auto iris）之分。配合摄像头使用，手动光圈适合亮度变化不大的场合，它的进光量通过镜头上的光圈环调节，一次性调整合适为止。自动光圈镜头会随着光线的变化而自动调整，用于室外、入口等光线变化大且频繁的场合,摄像机及镜头知识(二十八),自动光圈镜头 自动光圈镜头目前分为两类：一类称为视频（video）驱动型，镜头本身包含放大器电路，用以将摄像头传来的视频幅度信号转换成对光圈马达的控制。另一类称为直流（dc）驱动型，利用摄像头上的直流电压来直接控制光圈。这种镜头只包含电流计式光圈马达，要求摄像头内有放大器电路。对于各类自动光圈镜头，通常还有两项可调整旋钮，一是alc调节（测光调节），有以峰值测光和根据目标发光条件平均测光两种选择，一般取平均测光档；另一个是level调节（灵敏度），可将输出图像变得明亮或者暗淡。 变倍镜头 变倍镜头分为手动变焦和电动变焦两种。常见的电动镜头有6倍、10倍、15倍、20倍等多种倍率，如果再知道基准焦距，就可以确定镜头焦距的可变范围。例如一个6倍电动镜头，基准焦距为8.5毫米，那么其变焦范围就是8.5到51毫米连续可调，视场角为31.3到5.5度。电动镜头的控制电压一般是直流8v16v，最大电流为30毫安。电动镜头的好处是变焦范围大，既可以看大范围的情况，也可以聚焦某个细节。,摄像机及镜头知识(二十九),选择镜头的技术依据 镜头的成像尺寸 应与摄像机靶面尺寸相一致，如前所述，有英寸、英寸、英寸、英寸、英寸、英寸等规格。 镜头的分辨率 描述镜头成像质量的内在指标是镜头的光学传递函数与畸变，但对用户而言，需要了解的仅仅是镜头的空间分辨率，以每毫米能够分辨的黑白条纹数为计量单位。 计算公式为：镜头分辨率画幅格式的高度。由于摄像机靶面大小已经标准化，如英寸摄像机，其靶面为宽6.4mm高4.8mm，英寸摄像机为宽4.8mm高3.6mm。因此对英寸格式的靶面，镜头的最低分辨率应为对线mm，对英寸格式摄像机，镜头的分辨率应大于对线，摄像机的靶面越小，对镜头的分辨率越高。,摄像机及镜头知识(三十),镜头焦距与视野角度 首先根据摄像机到被监控目标的距离，选择镜头的焦距，镜头焦距f确定后，则由摄像机靶面决定了视野。 光圈或通光量 镜头的通光量以镜头的焦距和通光孔径的比值来衡量，以为标记，每个镜头上均标有其最大的值，通光量与值的平方成反比关系，值越小，则光圈越大。所以应根据被监控部分的光线变化程度来选