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視頻監(jiān)控系統(tǒng)知識(shí) |
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| 淺析安防攝像機(jī)鏡頭的主要參數(shù)以及分類 |
高清晰監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭是視頻電視監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，相當(dāng)于我們眼睛中的晶狀體結(jié)構(gòu)，是圖像攝入到一個(gè)平面上。假如沒有晶狀體，人眼將看不到任何物體;如果沒有鏡頭，那么攝像機(jī)所輸出的圖像，就是白茫茫的一片，沒有清晰的圖像輸出，一片模糊。與近視眼或遠(yuǎn)視眼同理，攝像頭與鏡頭的配合也有類似現(xiàn)象，當(dāng)鏡頭的成像平面不是剛好位于攝像頭的CCD芯片上時(shí)，圖像就會(huì)有誤差和模糊，變得不清楚，監(jiān)控不理想。由此可見，鏡頭在閉路監(jiān)控系統(tǒng)中的作用是非常重要的。世國科技黃工指出：監(jiān)控工程設(shè)計(jì)人員和施工人員都要經(jīng)常與鏡頭打交道：設(shè)計(jì)人員要根據(jù)物距、成像大小計(jì)算鏡頭焦距，施工人員經(jīng)常進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，其中一部分就是把鏡頭調(diào)整到最佳成像狀態(tài)。接下來，小編重點(diǎn)介紹高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)鏡頭的相關(guān)參數(shù)和應(yīng)用場合，當(dāng)然，此類的文字已經(jīng)出現(xiàn)很多，但本著更全面更實(shí)用的原則，只想為廣大安防監(jiān)控從業(yè)者提供一個(gè)比較好的參考資料，特作此收集整理，就粗略的一些高清晰鏡頭的參數(shù)，分類等情況，與大家一起探討。
一、高清晰鏡頭的最主要參數(shù)
鏡頭主要的參數(shù)—焦距
我們知道，平行光纖通過凸透鏡會(huì)匯聚于一個(gè)焦點(diǎn)，這個(gè)焦點(diǎn)離透鏡中心位置的長度就是焦距。現(xiàn)有鏡頭一般都可以看成凸透鏡組，對于焦距固定的鏡頭，即定焦鏡頭;焦距可以調(diào)節(jié)變化的鏡頭，就是變焦鏡頭。
焦距的大小決定著視場角的大小，焦距數(shù)值小，視場角大，所觀察的范圍也大，但距離遠(yuǎn)的物體分辨不很清楚;焦距數(shù)值大，視場角小，觀察范圍小，只要焦距選擇合適，即便距離很遠(yuǎn)的物體也可以看得清清楚楚。由于焦距與視場角是對應(yīng)關(guān)系的，一個(gè)特定的焦距就意味著一個(gè)特定的視場角，所以在選擇鏡頭焦距時(shí)，我們應(yīng)該充分考慮我們所要觀測的具體情況是什么，是有個(gè)大的觀測范圍重要，還是要看清楚細(xì)節(jié)，這樣才能確定是選擇長焦距鏡頭;如果看近距離大場面，就選擇小焦距的廣角鏡頭。
焦距的大小不但決定著視場角的大小，也在一定程度上影響著圖像的景深。對景深的理解我們可以從“對焦”說起，世國科技劉星說:他們在調(diào)節(jié)高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)時(shí)，他們通過調(diào)節(jié)相機(jī)鏡頭，使高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)的一定距離的景物清晰成像的過程，叫做對焦。那個(gè)景物所在的點(diǎn)，稱為對焦點(diǎn)。
鏡頭主要的參數(shù)—景深
景深是一個(gè)專業(yè)術(shù)語，理解就是就是保證對焦點(diǎn)前后景物成像清晰的范圍的總和，就叫做景深，意思是只要在這個(gè)范圍之內(nèi)的景物，都能清楚地拍攝到。景深的大小，首先與鏡頭焦距有關(guān)，焦距長的鏡頭，景深小，焦距短的鏡頭景深大。其次，景深與光圈有關(guān)，光圈越小，景深就越大;光圈越大景深就越大。一般來說，前景深小于后后景深，也就是說，精確對焦之后，對焦點(diǎn)前面只有很短一點(diǎn)距離內(nèi)的景物能清晰成像，而對焦點(diǎn)后面很長一段距離內(nèi)的景物，都是清晰的。
二、高清晰鏡頭的分類
視頻監(jiān)控系統(tǒng)高清晰監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭品種繁多，從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭，長焦鏡頭;從視場大小分有廣角、標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)攝鏡頭;結(jié)構(gòu)上分有固定光圈定焦鏡頭，手動(dòng)光圈定焦鏡頭，自動(dòng)光圈定焦鏡頭，手動(dòng)變焦鏡頭、自動(dòng)變焦鏡頭，自動(dòng)光圈電動(dòng)變焦鏡頭，電動(dòng)三可變(光圈、焦距、聚焦均可變)鏡頭等。
1、基于焦距的分類及應(yīng)用依據(jù)鏡頭的焦距是否可變，支持哪種變化方式，我們可以將高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)鏡頭分為定焦鏡頭、手動(dòng)變焦鏡頭和電動(dòng)變焦鏡頭。定焦和變焦鏡頭的選用一般取決于監(jiān)視景物的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性。對于監(jiān)視比較固定的地點(diǎn)，比如文物展臺(tái)、收費(fèi)窗口，使用定焦鏡頭具有一定的經(jīng)濟(jì)性，畢竟，定焦鏡頭比變焦鏡頭便宜。
我們無法確定具體哪個(gè)位置為最佳的對焦點(diǎn)時(shí)，比如一些狹長的通道或區(qū)域，采用變焦鏡頭有更大的靈活性，可以依據(jù)現(xiàn)場情況來確定定位于何種焦距是最合適的。至于變焦的范圍，則可以根據(jù)監(jiān)視范圍的長度來確定，常用的規(guī)格有2.8～13mm，3.5～8mm幾種。電動(dòng)變焦鏡頭用于監(jiān)控很大的場面時(shí)，通常要配合電動(dòng)鏡頭和云臺(tái)使用。電動(dòng)鏡頭的好處是變焦范圍大，既可以看大范圍的情況，也可以聚焦某個(gè)細(xì)節(jié)，再加上云臺(tái)可以上下左右的轉(zhuǎn)動(dòng)，可視范圍就非常大了。電動(dòng)鏡頭有6倍、10倍、15倍、20倍等多種倍率，如果再知道基準(zhǔn)焦距，就可以確定鏡頭焦距的可變范圍。例如一個(gè)6倍電動(dòng)鏡頭，基準(zhǔn)焦距為8.5毫米，那么其變焦范圍就是8.5到51毫米連續(xù)可調(diào)，視場角為31.3到5.5度。電動(dòng)鏡頭的控制電壓一般是直流8V～16V，最大電流為30 毫安。所以在選控制器時(shí)，要充分考慮傳輸線纜長度，如果距離太遠(yuǎn)，線路產(chǎn)生的電壓下降會(huì)導(dǎo)致鏡頭無法控制，必須提高輸入控制電壓或更換視頻矩陣主機(jī)配合解碼器控制。高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)鏡頭焦距的長短與其視場角是密切相關(guān)的。鏡頭視場角可分為圖像水平視場角以及圖像垂直視場角，且圖像水平視場角大于圖像垂直視場角，通常我們所講的視場角一般是指鏡頭的圖像水平視場角。依據(jù)高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)鏡頭水平視場角的大小，可以將高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)鏡頭分為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭(或稱中焦鏡頭)、廣角鏡頭(或稱短焦鏡頭)、遠(yuǎn)攝鏡頭。
標(biāo)準(zhǔn)鏡頭：視角30度左右，在1/2英寸CCD攝象機(jī)中，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為12mm，在1/3英寸CCD高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)中，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為8mm，一般用于走道及小區(qū)周界等場所。
廣角鏡頭：視角90度以上，焦距可小于幾毫米，可提供較寬廣的視景。
遠(yuǎn)攝鏡頭：視角20度以內(nèi)，焦距可達(dá)幾米甚至幾十米，此鏡頭可在遠(yuǎn)距離情況下將拍攝的物體影響放大，但使觀察范圍變小。
2.光闌系數(shù)
光闌系數(shù)即光圈指數(shù)，用F表示，以鏡頭焦距f和通光孔徑D的比值來衡量。每個(gè)鏡頭上都標(biāo)有最大F值，例如6mm/P1.4代表最大孔徑為4.29毫米。光通量與F值的平方成反比關(guān)系，F(xiàn)值越小，光通量越大。鏡頭上光圈指數(shù)序列的標(biāo)值為 1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22等，其規(guī)律是前一個(gè)標(biāo)值時(shí)的曝光量正好是后一個(gè)標(biāo)值對應(yīng)曝光量的2倍。也就是說鏡頭的通光孔徑分別是1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一數(shù)值是后一數(shù)值的根號(hào)2倍，因此光圈指數(shù)越小，則通光孔徑越大，成像靶面上的照度也就越大。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)鏡頭光圈有手動(dòng)(MANUALIRIS)和自動(dòng)光圈(AUTOIRIS)之分。手動(dòng)光圈適合亮度變化不大的場合，它的進(jìn)光量通過鏡頭上的光圈環(huán)調(diào)節(jié)，一次性調(diào)整合適為止。自動(dòng)光圈鏡頭會(huì)隨著光線的變化而自動(dòng)調(diào)整通光孔徑，保證進(jìn)入高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)的亮度相對穩(wěn)定，用于室外、人口等光線變化大且頻繁的場合。
自動(dòng)光圈鏡頭目前分為兩類：一類稱為視頻(VIDEO)驅(qū)動(dòng)型，鏡頭本身包含放大器電路，用以將攝像頭傳來的視頻幅度信號(hào)轉(zhuǎn)換成對光圈馬達(dá)的控制。另一類稱為直流(DC)驅(qū)動(dòng)型，利用攝像頭上的直流電壓來直接控制光圈。這種鏡頭只包含電流計(jì)式光圈馬達(dá)，要求攝像頭內(nèi)有放大器電路。對于各類自動(dòng)光圈鏡頭，通常還有兩項(xiàng)可調(diào)整旋鈕，一是ALC調(diào)節(jié)(測光調(diào)節(jié))，有以峰值測光和根據(jù)目標(biāo)發(fā)光條件平均測光兩種選擇，一般取平均測光檔;另一個(gè)是LEVEL調(diào)節(jié)(靈敏度)，可將輸出圖像變得明亮或者暗淡。
自動(dòng)光圈鏡頭上的ALC(自動(dòng)鏡頭控制)調(diào)整用于設(shè)定測光系統(tǒng)，可以整個(gè)畫面的平均亮度，也可以畫面中最亮部分(峰值)來設(shè)定基準(zhǔn)信號(hào)強(qiáng)度，供給自動(dòng)光圈調(diào)整使用。一般而言，ALC已在出廠時(shí)經(jīng)過設(shè)定，可不作調(diào)整，但是對于拍攝景物中包含有一個(gè)亮度極高的目標(biāo)時(shí)，明亮目標(biāo)物之影像可能會(huì)造成“白電平削波”現(xiàn)象，而使得全部屏幕變成白色，此時(shí)可以調(diào)節(jié)ALC來變換畫面。
(1)鏡頭的分辨率
描述鏡頭成像質(zhì)量的內(nèi)在指標(biāo)是鏡頭的光學(xué)傳遞函數(shù)與畸變，但對用戶而言，需要了解的僅僅是鏡頭的空間分辨率，以每毫米能夠分辨的黑白條紋數(shù)為計(jì)量單位，計(jì)算公式為：鏡頭分辨率N二180/畫幅格式的高度。由于高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)CCD靶面大小已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，如1/2英寸高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)，其靶面為寬6.4mm*高4.8mln，1/3英寸攝象機(jī)為寬4.8mm×高3.6mm。因此對1/2英寸格式的CCD靶面，鏡頭的最低分辨率應(yīng)為38對線/mm，對1/3英寸格式高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)，鏡頭的分辨率應(yīng)大于50對線，高清晰監(jiān)控防爆攝像機(jī)的靶面越小，對鏡頭的分辨率越高。
(2)紅外感應(yīng)能力
由于玻璃對不同波長光線的折射率不同，故聚焦點(diǎn)的位置會(huì)有所差別，目前市面上的普通鏡頭可以做到把相差250nm左右波長的光線聚集到同一平面上，即430～650nm或者650～900nm范圍內(nèi)的光可以聚焦成功，呈現(xiàn)出清晰的圖像，這就是為什么普通鏡頭白天調(diào)清晰了，夜視模糊，或者夜視調(diào)清晰了，白天模糊的原因。
監(jiān)控是安全的保證，平安的使者，特別是應(yīng)用在危險(xiǎn)生產(chǎn)場所的監(jiān)控，更是體現(xiàn)了它的重要性。那么，這些攝像機(jī)所用的得鏡頭，必須要經(jīng)過慎重的選擇，如防爆攝像機(jī)更是要選擇專業(yè)的鏡頭，如專業(yè)感紅外的鏡頭，這些由于鏡片材料特殊，所以造價(jià)是很高的，為了降低價(jià)格，有些廠商采用鍍膜的方式，利用特種材料對光線進(jìn)行修正，也能部分達(dá)到紅外感應(yīng)鏡頭的效果，但是不好的鍍膜技術(shù)很容易脫落和蒸發(fā)的，反而會(huì)影響鏡頭原本成像的清晰度。所以，還是希望這些安防監(jiān)控廠商慎重選擇，等待相關(guān)技術(shù)的發(fā)展成熟。
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