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、不可小瞧的鏡頭 鏡頭是攝像機(jī)的眼睛，為了適應(yīng)不同的監(jiān)控環(huán)境和要求，需要配置不同規(guī)格的鏡頭。比如在室內(nèi)的重點(diǎn)監(jiān)視，要進(jìn)行清晰且大視場角度的圖像捕捉，得配置廣角鏡頭；在室外的停車場，既要看到停車場全貌，又要能看到汽車的細(xì)部，這時(shí)候需要廣角和變焦鏡頭，在邊境線、海防線的監(jiān)控，需要超遠(yuǎn)圖像拍攝。 1、鏡頭的主要參數(shù) 焦距（f）：焦距是鏡頭和感光元件之間的距離，通過改變鏡頭的焦距，可以改變鏡頭的放大倍數(shù)，改變拍攝圖像的大小。當(dāng)物體與鏡頭的距離很遠(yuǎn)的時(shí)候，我們可用下面公式表達(dá)：鏡頭的放大倍數(shù)焦距/物距。增加鏡頭的焦距，放大倍數(shù)增大了，可以將遠(yuǎn)景拉近，畫面的范圍小了，遠(yuǎn)景的細(xì)節(jié)看得更清

2、楚了；如果減少鏡頭的焦距，放大倍數(shù)減少了，畫面的范圍擴(kuò)大了，能看到更大的場景。 視場角：在工程實(shí)際中，我們常用水平視場角來反映畫面的拍攝范圍。焦距f越大，視場角越小，在感光元件上形成的畫面范圍越??；反之，焦距f越小，視場角越大，在感光元件上形成的畫面范圍越大。 光圈：光圈安裝在鏡頭的后部，光圈開得越大，通過鏡頭的光量就越大，圖像的清晰度越高；光圈開得越小，通過鏡頭的光量就越小，圖像的清晰度越低。通常用F（光通量）來表示。F=焦距（f）/通光孔徑。在攝像機(jī)的技術(shù)指標(biāo)中，我們可以常常看到6mm/F1.4這樣的參數(shù)，它表示鏡頭的焦距為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4.2

3、9mm。在焦距f相同的情況下，F(xiàn)值越小，光圈越大，到達(dá)CCD芯片的光通量就越大，鏡頭越好。 2、鏡頭的分類 按視角的大小分類 按光圈分類 二、提高圖像清晰的根本在于提高攝像機(jī)的感光能力 1、感光元件的作用 目前，主流監(jiān)控?cái)z像機(jī)的感光元件采用CCD元件，實(shí)際上就是光電轉(zhuǎn)換元件。和以前的CMOS感光元件相比，CCD的感光度是CMOS的3到10倍，因此CCD芯片可以接受到更多的光信號(hào)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，經(jīng)視頻處理電路濾波、放大形成視頻信號(hào)輸出。接受到的光信號(hào)越強(qiáng)，視頻信號(hào)的幅值就越大。視頻信號(hào)連接到監(jiān)視器或電視機(jī)的視頻輸入端便可以看到視頻圖像。提高圖像清晰的根本就在于提高攝像機(jī)的感光能力。 2、鏡頭與

4、CCD感光元件的配置 在圖一中我們可以看到，CCD傳感器上形成的圖像比原始圖像小，CCD芯片成像面的尺寸規(guī)格不同，形成的圖像大小也不同。 CCD的成像尺寸常用的有1/2英寸、1/3英寸，CCD的尺寸規(guī)格決定了攝像機(jī)的規(guī)格。 CCD的成像尺寸，也就是攝像機(jī)畫面寬度和高度的比例與電視機(jī)畫面寬度和高度比例一樣，通常為4：3。這樣保證了攝像機(jī)的視頻圖像在顯示器上的圖像不變形。 鏡頭的規(guī)格也分為1/2英寸、1/3英寸等，1/2英寸的鏡頭可用于1/2英寸、1/3英寸的攝像機(jī)；而1/3英寸的鏡頭只能用于1/3英寸的攝像機(jī)，不能用于1/2英寸的攝像機(jī)，這是因?yàn)?/3英寸鏡頭光通量只有1/2英寸鏡頭光通量的44

5、%，不能滿足1/2英寸的攝像機(jī)的光通量要求。 鏡頭焦距的配置我們還是以圖一來說明。確定合適的焦距，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成像尺寸的高度，V代表被觀測(cè)物體高度，h代表CCD成像尺寸的寬度，H代表被觀測(cè)物體寬度，D代表物體到鏡頭的距離。假設(shè)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=4.85000/50048毫米或焦距f=3.65000/40045毫米。三、如何在光照條件很差的環(huán)境中拍攝到清晰的圖像 監(jiān)控?cái)z像機(jī)要求能在夜晚光照條件很差甚至是沒有光的環(huán)境中，也能拍攝到清晰

6、圖像。在攝像機(jī)的指標(biāo)中，我們常?？梢钥吹降驼斩冗@一項(xiàng)。 1、照度的概念 照度是測(cè)量攝像機(jī)感光度的單位，用勒克司（Lux）表示，也就是攝像機(jī)能在多暗的光照條件下拍攝到圖像。勒克司（Lux）的值越低，表明攝像機(jī)能在光照條件更低的情況下拍攝到清晰的圖像。我們知道攝像機(jī)產(chǎn)生的視頻信號(hào)標(biāo)稱值為1v，標(biāo)準(zhǔn)值為700mv，比如采用光圈為F1.2的鏡頭，當(dāng)被拍攝景物的照度值為0.02Lux時(shí),攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)幅值為標(biāo)準(zhǔn)幅值700mv的33%-50%，這時(shí)攝像機(jī)的最低照度為0.02Lux/F1.2。測(cè)試最低照度值必須注意鏡頭光圈大小，F(xiàn)值越小，光圈越大，需要的照度越低。不同的光圈，最低照度值是不同的。 2、

7、實(shí)現(xiàn)低照度攝象的方案 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)的最低照度 。普通攝像機(jī)的最低照度 可見光的波長范圍為380nm780nm，可見光波長由長到短分為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫，波長比紫光短的稱為紫外光，波長比紅外光長的稱為紅外光。CCD傳感器表面有一層吸收紫外的透明電極，所以CCD不能接受紫外光。普通彩色攝像機(jī)的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)的光譜范圍很寬，不僅能感受可見光，而且可以感受紅外光。 根據(jù)以上原理，在光照條件很差的環(huán)境中，工程師們常常采用以下方案拍攝到清晰的圖像。 （1）、普通低照度CCD黑白攝

8、像機(jī)+紅外燈 在監(jiān)控現(xiàn)場安裝紅外燈輻射“照明”，產(chǎn)生人眼看不見而普通攝像機(jī)能捕捉到的紅外光，通過CCD黑白攝像機(jī)可以實(shí)現(xiàn)夜間拍攝。 （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)就是指白天是彩色攝像機(jī)，到了晚上光照條件很差的時(shí)候，利用黑白圖像對(duì)紅外線感度較高的特點(diǎn)，自動(dòng)切換為黑白方式,在紅外線的配合下進(jìn)行拍攝。和紅外燈配合時(shí)候，低照度攝像機(jī)必須滿足紅外燈支持的最低照度。 （3）、紅外低照度彩色攝像機(jī)紅外低照度彩色攝像機(jī)的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）低速快門攝像機(jī) 低速快門攝像機(jī)又稱畫面累積型攝像機(jī)，通過電腦連續(xù)存儲(chǔ)多幀（最多達(dá)128幀）因光線

9、不足而較模糊的畫面，并累積起來，成為清晰的畫面，借助SLOWSHUTTER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、紫外線破壞的博物館、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)0.003-0.001LUX。當(dāng)配用專用的紅外設(shè)備，可以得到高清晰度的黑白圖像，實(shí)現(xiàn)0Lux下拍攝。 四、攝像機(jī)的控制 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。這些功能的實(shí)現(xiàn)，需要數(shù)字硬盤錄象機(jī)通過控制器對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行控制。

10、1、旋轉(zhuǎn)控制 工程師們利用云臺(tái)來安裝和固定攝像機(jī)，云臺(tái)分為固定云臺(tái)和電動(dòng)云臺(tái)。固定云臺(tái)適用于監(jiān)視范圍不大的情況，在固定云臺(tái)上安裝好攝像機(jī)后，調(diào)整攝像機(jī)的水平和俯仰角度，達(dá)到最好的工作狀態(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)接受來自控制器的信號(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)的特點(diǎn)可分為只能左右旋轉(zhuǎn)的水平旋轉(zhuǎn)云臺(tái)和既能左右旋轉(zhuǎn)又能上下旋轉(zhuǎn)的全方位云臺(tái)。一般來說，水平旋轉(zhuǎn)角度為0350，垂直旋轉(zhuǎn)角度為+90。恒速云臺(tái)的水平旋轉(zhuǎn)速度一般在310/s，垂直速度為4/s左右。變速云臺(tái)的水平旋轉(zhuǎn)速度一般在032/s，垂直旋轉(zhuǎn)速度在016/s左右。在一些高速攝

11、像系統(tǒng)中，云臺(tái)的水平旋轉(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)確的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦是評(píng)價(jià)一體化攝像機(jī)品質(zhì)的關(guān)鍵。好的產(chǎn)品可以一次性準(zhǔn)確聚焦，而品質(zhì)不好的產(chǎn)品，在聚焦時(shí)會(huì)來回往復(fù)，需要多次才能定焦。目前的一體化攝像機(jī)以16、18、20、22、27、32倍變倍為主流，發(fā)展趨勢(shì)是照度越來越低，光學(xué)倍數(shù)越來越高。注意這里的變焦倍數(shù)是指光學(xué)變倍。 一體化攝像機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)是鏡頭、CCD和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和Exview兩種類型，其中Exview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的DSP芯片可以很好的處理圖像色彩，使圖像