監(jiān)控?cái)z像頭參數(shù)詳解

1、監(jiān)控?cái)z像頭參數(shù)詳解一、不可小瞧得鏡頭鏡頭就是攝像機(jī)得眼睛 ,為了適應(yīng)不同得監(jiān)控環(huán)境與要求 ,需要配置不同 規(guī)格得鏡頭。比如在室內(nèi)得重點(diǎn)監(jiān)視 ,要進(jìn)行清晰且大視場(chǎng)角度得圖像 捕捉 ,得配置廣角鏡頭 ;在室外得停車(chē)場(chǎng) ,既要瞧到停車(chē)場(chǎng)全貌 ,又要能瞧 到汽車(chē)得細(xì)部 ,這時(shí)候需要廣角與變焦鏡頭 ,在邊境線、海防線得監(jiān)控 ,需 要超遠(yuǎn)圖像拍攝。1、鏡頭得主要參數(shù)焦距 (f):焦距就是鏡頭與感光元件之間得距離 ,通過(guò)改變鏡頭得焦距 ,可 以改變鏡頭得放大倍數(shù) ,改變拍攝圖像得大小。當(dāng)物體與鏡頭得距離很 遠(yuǎn)得時(shí)候 ,我們可用下面公式表達(dá) :鏡頭得放大倍數(shù) 焦距 /物距。增加鏡 頭得焦距 ,放大倍數(shù)增大了

2、,可以將遠(yuǎn)景拉近 ,畫(huà)面得范圍小了 ,遠(yuǎn)景得細(xì) 節(jié)瞧得更清楚了 ;如果減少鏡頭得焦距 ,放大倍數(shù)減少了 ,畫(huà)面得范圍擴(kuò) 大了,能瞧到更大得場(chǎng)景。視場(chǎng)角 :在工程實(shí)際中 ,我們常用水平視場(chǎng)角來(lái)反映畫(huà)面得拍攝范圍。焦 距 f 越大,視場(chǎng)角越小 ,在感光元件上形成得畫(huà)面范圍越小 ;反之,焦距 f 越 小 ,視場(chǎng)角越大 ,在感光元件上形成得畫(huà)面范圍越大。光圈 :光圈安裝在鏡頭得后部 ,光圈開(kāi)得越大 ,通過(guò)鏡頭得光量就越大 ,圖 像得清晰度越高 ;光圈開(kāi)得越小 ,通過(guò)鏡頭得光量就越小 ,圖像得清晰度 越低。通常用 F(光通量 )來(lái)表示。 F=焦距(f)/通光孔徑。在攝像機(jī)得技術(shù) 指標(biāo)中 ,我們可以常常瞧

3、到 6mm/F1 、 4 這樣得參數(shù) ,它表示鏡頭得焦距 為 6mm, 光通量為 1、4, 這時(shí)我們可以很容易地計(jì)算出通光孔徑為 4、 29mm 。在焦距 f相同得情況下 ,F值越小,光圈越大,到達(dá) CCD 芯片得光 通量就越大 ,鏡頭越好。2、鏡頭得分類(lèi) 按視角得大小分類(lèi) 按光圈分類(lèi)二、提高圖像清晰得根本在于提高攝像機(jī)得感光能力1、感光元件得作用目前,主流監(jiān)控?cái)z像機(jī)得感光元件采用 CCD 元件 ,實(shí)際上就就是光電轉(zhuǎn) 換元件。與以前得 CMOS 感光元件相比 ,CCD 得感光度就是 CMOS 得 3到10 倍,因此 CCD 芯片可以接受到更多得光信號(hào) ,轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后 , 經(jīng)視頻處理電路濾波、

4、放大形成視頻信號(hào)輸出。接受到得光信號(hào)越強(qiáng) , 視頻信號(hào)得幅值就越大。 視頻信號(hào)連接到監(jiān)視器或電視機(jī)得視頻輸入端 便可以瞧到視頻圖像。 提高圖像清晰得根本就在于提高攝像機(jī)得感光能 力。2、鏡頭與 CCD 感光元件得配置 在圖一中我們可以瞧到 ,CCD 傳感器上形成得圖像比原始圖像小 ,CCD 芯片成像面得尺寸規(guī)格不同 ,形成得圖像大小也不同。CCD 得成像尺寸常用得有 1/2英寸、 1/3 英寸,CCD 得尺寸規(guī)格決定了 攝像機(jī)得規(guī)格。CCD 得成像尺寸 ,也就就是攝像機(jī)畫(huà)面寬度與高度得比例與電視機(jī)畫(huà)面 寬度與高度比例一樣 ,通常為 4:3 。這樣保證了攝像機(jī)得視頻圖像在顯示 器上得圖像不變形。

5、鏡頭得規(guī)格也分為 1/2英寸、 1/3英寸等,1/2 英寸得鏡頭可用于 1/2英 寸、 1/3 英寸得攝像機(jī) ;而 1/3 英寸得鏡頭只能用于 1/3 英寸得攝像機(jī) , 不能用于 1/2 英寸得攝像機(jī) ,這就是因?yàn)?1/3 英寸鏡頭光通量只有 1/2 英 寸鏡頭光通量得 44%,不能滿足 1/2 英寸得攝像機(jī)得光通量要求。 鏡頭焦距得配置我們還就是以圖一來(lái)說(shuō)明。確定合適得焦距,就是決定圖像質(zhì)量重要因素。 f=vD/Vf=hD/H 。其中,f代表焦距,v代表CCD 成像 尺寸得高度 ,V代表被觀測(cè)物體高度 ,h代表CCD 成像尺寸得寬度 ,H代表 被觀測(cè)物體寬度 ,D 代表物體到鏡頭得距離。假設(shè)

6、用 1/3 ”CCD攝像頭觀 測(cè),被測(cè)物體寬 500 毫米,高 400 毫米 ,鏡頭焦點(diǎn)距物體 5000 毫米。由公 式可以算出 :焦距 f=4 、85000/500 48毫米或焦距 f=3、65000/400 45 毫米。三、如何在光照條件很差得環(huán)境中拍攝到清晰得圖像 監(jiān)控?cái)z像機(jī)要求能在夜晚光照條件很差甚至就是沒(méi)有光得環(huán)境中,也能拍攝到清晰圖像。在攝像機(jī)得指標(biāo)中 ,我們常?？梢郧频降驼斩冗@一項(xiàng)。 1、照度得概念照度就是測(cè)量攝像機(jī)感光度得單位 ,用勒克司 (Lux)表示 ,也就就是攝像 機(jī)能在多暗得光照條件下拍攝到圖像。勒克司 (Lux)得值越低 ,表明攝像 機(jī)能在光照條件更低得情況下拍攝到清

7、晰得圖像。 我們知道攝像機(jī)產(chǎn)生 得視頻信號(hào)標(biāo)稱(chēng)值為 1v,標(biāo)準(zhǔn)值為 700mv,比如采用光圈為 F1、2 得鏡 頭 ,當(dāng)被拍攝景物得照度值為 0、02Lux 時(shí),攝像機(jī)輸出得視頻信號(hào)幅值 為標(biāo)準(zhǔn)幅值 700mv 得33%50%, 這時(shí)攝像機(jī)得最低照度為 0、02Lux/F1 、 2。測(cè)試最低照度值必須注意鏡頭光圈大小 ,F 值越小,光圈越大 ,需要得照 度越低。不同得光圈 ,最低照度值就是不同得。2、實(shí)現(xiàn)低照度攝象得方案我們知道 CCD 攝像機(jī)可以分為彩色與黑白攝像機(jī) , 普通攝像機(jī)得最低 照度 。普通攝像機(jī)得最低照度可見(jiàn)光得波長(zhǎng)范圍為 380nm 780nm, 可見(jiàn)光波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短分為紅、 橙

8、、 黃、綠、青、蘭、紫 ,波長(zhǎng)比紫光短得稱(chēng)為紫外光 ,波長(zhǎng)比紅外光長(zhǎng)得稱(chēng) 為紅外光。 CCD 傳感器表面有一層吸收紫外得透明電極 ,所以 CCD 不 能接受紫外光。普通彩色攝像機(jī)得 CCD 芯片上有紅、綠、藍(lán)三色濾光 條 ,所以彩色攝像機(jī)不能感受紅外光。 而普通 CCD 黑白攝像機(jī)得光譜范 圍很寬 ,不僅能感受可見(jiàn)光 ,而且可以感受紅外光。根據(jù)以上原理 ,在光照條件很差得環(huán)境中 ,工程師們常常采用以下方案拍 攝到清晰得圖像。(1) 、普通低照度 CCD 黑白攝像機(jī) +紅外燈 在監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)安裝紅外燈輻射 “照明 ”產(chǎn),生人眼瞧不見(jiàn)而普通攝像機(jī)能捕 捉到得紅外光 ,通過(guò) CCD 黑白攝像機(jī)可以實(shí)現(xiàn)夜

9、間拍攝。(2) 、彩色轉(zhuǎn)黑白攝像機(jī) +紅外燈 所謂彩色轉(zhuǎn)黑白攝像機(jī)就就是指白天就是彩色攝像機(jī) ,到了晚上光照條 件很差得時(shí)候 ,利用黑白圖像對(duì)紅外線感度較高得特點(diǎn) ,自動(dòng)切換為黑白 方式 ,在紅外線得配合下進(jìn)行拍攝。與紅外燈配合時(shí)候 ,低照度攝像機(jī)必 須滿足紅外燈支持得最低照度。(3) 、紅外低照度彩色攝像機(jī) 紅外低照度彩色攝像機(jī)得紅外感度比一般攝像機(jī)高4 倍以上 ,可以在零照度(0Lux) 下工作。(4) 低速快門(mén)攝像機(jī)低速快門(mén)攝像機(jī)又稱(chēng)畫(huà)面累積型攝像機(jī) ,通過(guò)電腦連續(xù)存儲(chǔ)多幀 (最多達(dá) 128 幀 )因光線不足而較模糊得畫(huà)面 ,并累積起來(lái) ,成為清晰得畫(huà)面 ,借助 SLOWSHUTTER

10、技術(shù),實(shí)現(xiàn)在 0、008LUX/F1 、2 照度下進(jìn)行拍攝。這 種低照度攝像機(jī)適用于禁止紅、紫外線破壞得博物館、 夜間生物活動(dòng)觀 察、夜間軍事海岸線監(jiān)視等。(5) 、超低照度攝像機(jī)超低照度攝像機(jī)采用 EXVIEWHAD 技術(shù)大大提高了感光度 ,其彩色照度 可達(dá) 0、05LUX,黑白則可達(dá) 0、 0030 、 001LUX 。當(dāng)配用專(zhuān)用得紅外設(shè) 備 ,可以得到高清晰度得黑白圖像 ,實(shí)現(xiàn) 0Lux 下拍攝。四、攝像機(jī)得控制為了擴(kuò)大監(jiān)控范圍 ,要求監(jiān)控?cái)z像機(jī)能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、變焦、變放大倍數(shù) ,自 動(dòng)聚焦等。這些功能得實(shí)現(xiàn) ,需要數(shù)字硬盤(pán)錄象機(jī)通過(guò)控制器對(duì)攝像機(jī) 進(jìn)行控制。1、旋轉(zhuǎn)控制工程師們利用云臺(tái)來(lái)安

11、裝與固定攝像機(jī) ,云臺(tái)分為固定云臺(tái)與電動(dòng)云臺(tái)。固定云臺(tái)適用于監(jiān)視范圍不大得情況 ,在固定云臺(tái)上安裝好攝像機(jī) 后 ,調(diào)整攝像機(jī)得水平與俯仰角度 ,達(dá)到最好得工作狀態(tài)后鎖定調(diào)整機(jī)構(gòu) 就可以了。電動(dòng)云臺(tái)安裝了步進(jìn)電機(jī) ,電機(jī)接受來(lái)自控制器得信號(hào) ,帶動(dòng) 攝像機(jī)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)精確定位 ,適用于大范圍監(jiān)控。 云臺(tái)根據(jù)其回轉(zhuǎn)得特點(diǎn)可分為只能左右旋轉(zhuǎn)得水平旋轉(zhuǎn)云臺(tái)與既能左 右旋轉(zhuǎn)又能上下旋轉(zhuǎn)得全方位云臺(tái)。一般來(lái)說(shuō) ,水平旋轉(zhuǎn)角度為 0 350,垂直旋轉(zhuǎn)角度為 +90。恒速云臺(tái)得水平旋轉(zhuǎn)速度一般在 3 10/s, 垂直速度為 4/s 左右。變速云臺(tái)得水平旋轉(zhuǎn)速度一般在 0 32/s, 垂直 旋轉(zhuǎn)速度在 0 16/s

12、 左右。在一些高速攝像系統(tǒng)中 ,云臺(tái)得水平旋轉(zhuǎn)速 度高達(dá) 480/s 以上,垂直旋轉(zhuǎn)速度在 120/s 以上。 2、實(shí)現(xiàn)電動(dòng)變焦、變倍、自動(dòng)聚焦 (1)所謂一體化攝像機(jī)就就是使鏡頭、 CCD 芯片、 視頻處理電路、 電源、 機(jī)殼整合為一個(gè)整體 ,可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)變焦、變倍、自動(dòng)聚焦功能。能否 快速、準(zhǔn)確得實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦就是評(píng)價(jià)一體化攝像機(jī)品質(zhì)得關(guān)鍵。好得產(chǎn) 品可以一次性準(zhǔn)確聚焦 ,而品質(zhì)不好得產(chǎn)品 ,在聚焦時(shí)會(huì)來(lái)回往復(fù) ,需要 多次才能定焦。目前得一體化攝像機(jī)以 16、18 、20、22、27 、32 倍變 倍為主流 ,發(fā)展趨勢(shì)就是照度越來(lái)越低 ,光學(xué)倍數(shù)越來(lái)越高。注意這里得 變焦倍數(shù)就是指光學(xué)變倍。一體化攝像機(jī)得關(guān)鍵技術(shù)就是鏡頭、 CCD 與 DSP 處理模塊。高檔鏡頭 主要被日本廠商所掌握 ,如 Canon 、Camputar 、Avenir 等。 CCD 芯片 以日本 Sony 為主 ,SonyCCD 分為 SuperHAD 與 Exview 兩種類(lèi)型 ,其中 Exview 就是最新技術(shù) ,普遍采用 1/4 寸尺寸 ,性噪比高于 SuperHAD; 在DSP 處理芯片上 ,Sony 得 DSP 芯片可以很好得處理圖像色彩 ,使圖像瞧 上