鏡頭基本參數(shù)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)一、鏡頭基本參數(shù)（一）鏡頭的結(jié)構(gòu)及重要規(guī)格參數(shù)1.鏡頭的結(jié)構(gòu)鏡頭由多個(gè)透鏡、光圈和對(duì)焦環(huán)組成。鏡頭中的玻璃鏡片是鏡頭的核心。但是只有玻璃鏡片也沒(méi)有用，光圈控制與對(duì)焦機(jī)構(gòu)是鏡頭組成另外兩個(gè)重要機(jī)構(gòu)。鏡頭的光圈可以分為固定光圈和可變光圈，其中可變光圈又可分為自動(dòng)光圈和手動(dòng)光圈。同樣的，對(duì)焦機(jī)構(gòu)也有手動(dòng)和自動(dòng)之分。如下圖所示，在使用時(shí)由操作者觀察相機(jī)顯示屏來(lái)調(diào)整可變光圈和焦點(diǎn)，以確保圖像的明亮程度及清晰度。2.鏡頭的焦距和視場(chǎng)任何一個(gè)復(fù)雜的透鏡組合都可以等效為一個(gè)簡(jiǎn)單的透鏡，

2、光經(jīng)過(guò)透鏡的傳播路線可以簡(jiǎn)單的畫(huà)作下圖：（1）、工作距離工作距離指的是鏡頭第一個(gè)面到所需成像物體的距離。它與視場(chǎng)大小成正比，有些系統(tǒng)工作空間很小因而需要鏡頭有小的工作距離，但有的系統(tǒng)在鏡頭前可能需要安裝光源或其它工作裝置因而必須有較大的工作距離保證空間，通常FA鏡頭與監(jiān)控鏡頭相比，小的工作距離就是一個(gè)重要區(qū)別。（2）、焦距焦距是指鏡頭的光學(xué)中心（光學(xué)后主點(diǎn)）到成像面焦點(diǎn)的距離。平行光通過(guò)鏡頭后匯聚于一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是所說(shuō)的焦點(diǎn)。焦距不僅僅描述鏡頭的屈光能力，且可作為圖像質(zhì)量的參考。一般鏡頭失真隨著焦距的減小而增大，因而選擇測(cè)量鏡頭，不要選擇小焦距（小于8mm）或大視場(chǎng)角的鏡頭。在光學(xué)系統(tǒng)當(dāng)中，以

3、鏡頭為頂點(diǎn)，以被測(cè)物體通過(guò)鏡頭的最大成像范圍的兩邊緣構(gòu)成的夾角叫做視場(chǎng)角。視場(chǎng)角的大小決定了鏡頭的視野范圍，視場(chǎng)角越大，視野就越大，光學(xué)倍率也就越小。焦距越長(zhǎng)，視場(chǎng)角就越窄；焦距越短，視場(chǎng)角就越寬。工作距離指的是鏡頭最后一個(gè)面到其像面的距離。通過(guò)目標(biāo)物所需視場(chǎng)及透鏡的焦距，可確定工作距離（WD）。工作距離和視場(chǎng)大小由焦距和CCD大小來(lái)決定。在不使用近攝環(huán)的情況下，可套用以下比例表達(dá)式獲得：工作距離：視角=焦距：CCD大小假設(shè)焦距為16mm，CCD大小為3.6mm，則工作距離應(yīng)為200mm，這樣才能使視場(chǎng)等于45mm。如下圖所示：一般適合工廠自動(dòng)化的透鏡的焦距是88mm/16mm/25mm/50

4、mm。3鏡頭的景深和光圈（1）景深（DOF）鏡頭對(duì)著某一物體聚焦清晰時(shí)，都可以在膠片或者接收器上相當(dāng)清晰的結(jié)像，在這個(gè)平面沿著鏡頭軸線的前面和后面一定范圍的點(diǎn)也可以結(jié)成眼睛可以接受的較清晰的像點(diǎn)，把這個(gè)平面的前面和后面的所有景物的距離叫相機(jī)景深。景深表示在垂直鏡頭光軸軸線的同一平面內(nèi)的點(diǎn)，滿足圖像清晰度要求的最遠(yuǎn)位置與最近位置的差值。光軸平行的光線射入凸透鏡時(shí)，理想的鏡頭應(yīng)該是所有的光線聚集在一點(diǎn)后，再以錐狀的擴(kuò)散開(kāi)來(lái)，這個(gè)聚集所有光線的一點(diǎn)，就叫做焦點(diǎn)。在焦點(diǎn)前后，光線開(kāi)始聚集和擴(kuò)散，點(diǎn)的影像變成模糊的，形成一個(gè)擴(kuò)大的圓，這個(gè)圓就叫做彌散圓。在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，觀賞拍攝的影像是以某種方式(比如投影、

5、放大成照片等等)來(lái)觀察的，人的肉眼所感受到的影像與放大倍率、投影距離及觀看距離有很大的關(guān)系，如果彌散圓的直徑小于人眼的鑒別能力，在一定范圍內(nèi)實(shí)際影象產(chǎn)生的模糊是不能辨認(rèn)的。這個(gè)不能辨認(rèn)的彌散圓就稱為容許彌散圓。在焦點(diǎn)的前、后各有一個(gè)容許彌散圓。以持照相機(jī)拍攝者為基準(zhǔn)，從焦點(diǎn)到近處容許彌散圓的的距離叫前景深，從焦點(diǎn)到遠(yuǎn)方容許彌散圓的距離叫后景深。景深的計(jì)算公式：前景深L1=FL2/（f2+FL）（1）后景深L2=FL2/（f2-FL）（2）景深L=L1+L2=（2f2FL2）/（f4-F22L2）其中：容許彌散圓直徑f鏡頭焦距F鏡頭的拍攝光圈值L對(duì)焦距離L1前景深L2后景深L景深從公式(1)和(

6、2)可以看出，后景深前景深，且景深與鏡頭使用光圈、鏡頭焦距、拍攝距離以及對(duì)像質(zhì)的要求(表現(xiàn)為對(duì)容許彌散圓的大小)有關(guān)。這些主要因素對(duì)景深的影響如下(假定其他的條件都不改變)：（1）、鏡頭光圈：光圈越大，景深越?。还馊υ叫?，景深越大；（2）、鏡頭焦距：鏡頭焦距越長(zhǎng)，景深越小；焦距越短，景深越大；（3）、拍攝距離：距離越遠(yuǎn)，景深越大；距離越近，景深越小。（2）光圈系數(shù)（F/#）光圈系數(shù)是鏡頭的重要內(nèi)部參數(shù)，它就是鏡頭相對(duì)孔徑的倒數(shù)，光圈系數(shù)的標(biāo)稱值數(shù)字越大，也就表示其實(shí)際光圈就越小。一般的廠家都會(huì)用F數(shù)來(lái)表示這一參數(shù)。鏡頭的光圈排列順序是：1、1.4、2.0、2.8、3.5、4.0、5.6、8.0

7、、11、16、22、32等等，F(xiàn)/#的大小是通常通過(guò)改變光圈調(diào)整環(huán)的大小來(lái)設(shè)置的。隨著數(shù)值的增大，其實(shí)際光孔大小也就隨之減小，而其在相同快門(mén)時(shí)間內(nèi)的光通量也就隨之減小。光圈可以控制鏡頭的進(jìn)光量，也就是光照度，還可以調(diào)節(jié)景深，以及確定分辨率下系統(tǒng)成像的對(duì)比度，從而影響成像質(zhì)量。一般采用f#來(lái)表示光圈，通常情況下都將光圈設(shè)置在鏡頭內(nèi)部。公式表示為：F/#=EFL/DEP其中EFL為有效焦距，DEP為有效入瞳直徑，這公式廣泛運(yùn)用于無(wú)窮遠(yuǎn)工作距的情況。在機(jī)器視覺(jué)中，由于工作距離有限，物體與透鏡非常接近，此時(shí)F/#更精確的表示為：（F/#）w（1+|m|）F/#例如：一個(gè)F/2.8,放大率為-0.5倍，

8、25mm鏡頭的（F/#）W為F/4.2。F/#的正確計(jì)算對(duì)光照度和成像質(zhì)量有著不可忽視的影響。同時(shí)，與數(shù)值孔徑NA也是密切相關(guān)的，這點(diǎn)在顯微鏡和機(jī)器視覺(jué)上顯得尤為重要：NA=1/2（F/#）隨著像元尺寸的持續(xù)減小，F(xiàn)/#成為了限制系統(tǒng)成像質(zhì)量的重要因素，因?yàn)樗绊懢吧詈头直媛食煞幢鹊年P(guān)系，景深增大，分辨率就降低。所以根據(jù)具體環(huán)境選取F/#大小也成為了一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)。如下圖所示：相機(jī)已安裝在如圖所示的位置，斜面上放有表示高度的卷尺，在該情況下拍攝照片以比較光圈。光圈關(guān)閉時(shí)光圈打開(kāi)時(shí)（3）分辨率分辨率(Resolution)又稱分辨力、鑒別率、鑒別力、分析力、解像力和分辨本領(lǐng)，是指攝影鏡頭清

9、晰地再現(xiàn)被攝景物纖微細(xì)節(jié)的能力。鏡頭的分辨率是指在成像平面上1mm間距內(nèi)能分辨開(kāi)的黑白相間的線條對(duì)數(shù)，它的單位是“線對(duì)/毫米”。 顯然分辨率越高的鏡頭，所拍攝的影像越清晰細(xì)膩。它的優(yōu)點(diǎn)是可以量化，用數(shù)據(jù)表示，使結(jié)果更直觀、更科學(xué)、更嚴(yán)密。分清傳感器水平或者垂直方向上的像素大小，及該方向上物體的尺寸，可以計(jì)算出每個(gè)像元表示的物體大小，從而計(jì)算出分辨率，有助于選擇鏡頭與傳感器的最佳配合。分辨率表示了鏡頭的解像能力，單位為lp/mm。光學(xué)系統(tǒng)的分辨率取決于傳感器的像素，分辨率的最終確定，還取決于所選取的相應(yīng)鏡頭的成像質(zhì)量。Pixel size為像元尺寸，分辨率計(jì)算為如下公式：分辨率（lp/mm）例如

10、：pixel size=3.45um3.45um，Number of pixels（HV）=20482050的傳感器，視場(chǎng)大小為100mm，則傳感器尺寸：放大率：鏡頭的像差像差指鏡頭不能準(zhǔn)確地按比例再現(xiàn)被攝體的影像。通俗地說(shuō)，像差就是影像清晰度差或有“失真”現(xiàn)象。除了復(fù)色光之間存在的的色差之外，鏡頭的單色像差可以分為五種，它們分別是影響成像清晰度的球差、彗差、象散、場(chǎng)曲，以及影響物象相似度的畸變。以下就分別介紹五種不同性質(zhì)的單色像差。1、球差是由于鏡頭的透鏡球面上各點(diǎn)的聚光能力不同而引起的。從無(wú)窮遠(yuǎn)處來(lái)的平行光線在理論上應(yīng)該會(huì)聚在焦點(diǎn)上。但是由于近軸光線與遠(yuǎn)軸光線的會(huì)聚點(diǎn)并不一致，會(huì)聚光線并不

11、是形成一個(gè)點(diǎn)，而是一個(gè)以光軸為中心對(duì)稱的彌散圓，這種像差就稱為球差。球差的存在引起了成像的模糊，而從下圖可以看出，這種模糊是與光圈的大小有關(guān)的。小光圈時(shí)，由于光闌擋去了遠(yuǎn)軸光線，彌散圓的直徑就小，圖像就會(huì)清晰。大光圈時(shí)彌散圓直徑就大，圖像就會(huì)比較模糊。必須注意，這種由球差引起的圖像模糊與景深中的模糊完全是兩會(huì)事，不可以混為一談的。球差可以通過(guò)復(fù)合透鏡或者非球面鏡等辦法在最大限度下消除的。在照相鏡頭中，光圈數(shù)增加一檔（光孔縮小一檔），球差就縮小一半。我們?cè)谂臄z時(shí)，只要光線條件允許，可以考慮使用較小的光圈來(lái)減小球差的影響。光圈數(shù)的增大也是有限制的，到達(dá)一定程度后就會(huì)達(dá)到衍射極限而無(wú)法分辨。在設(shè)計(jì)中

12、采用高折射率和或者其他附加的鏡頭可以起到減小球差影響的效果，但是這都可能導(dǎo)致鏡頭尺寸和重量過(guò)大，成本過(guò)高的情況。2、彗差是在軸外成像時(shí)產(chǎn)生的一種像差。從光軸外的某一點(diǎn)向鏡頭發(fā)出一束平行光線，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后，在像平面上并不是成一個(gè)點(diǎn)的像，而是形成不對(duì)稱的彌散光斑，這種彌散光斑的形狀象彗星，從中心到邊緣拖著一個(gè)由細(xì)到粗的尾巴，首端明亮、清晰，尾端寬大、暗淡、模糊。這種軸外光束引起的像差就稱為彗差。彗差的大小既與光圈有關(guān)，也與視場(chǎng)有關(guān)。我們?cè)谂臄z時(shí)也可以采取適當(dāng)采用較小的光圈來(lái)減少彗差對(duì)成象的影響。3、像散也是一種軸外像差。與彗差不同，像散僅僅與視場(chǎng)有關(guān)。由于軸外光束的不對(duì)稱性，使得軸外點(diǎn)的子午細(xì)光束

13、（即鏡頭的直徑方向）的會(huì)聚點(diǎn)與弧矢細(xì)光束（鏡頭的園弧方向）的會(huì)聚點(diǎn)位置不同，這種現(xiàn)象稱為像散。像散可以對(duì)照眼睛的散光來(lái)理解。帶有散光的眼睛，實(shí)際上是在兩個(gè)方向上的晶狀體曲率不一致，造成看到的點(diǎn)彌散成了一條短線。像散也使得軸外成像的像質(zhì)大大地下降。即使光圈開(kāi)得很小，在子午和弧矢方向仍然無(wú)法同時(shí)獲得非常清晰的像。在廣角鏡頭中，由于視場(chǎng)角比較大，像散現(xiàn)象就比較明顯。降低象散的方法主要有兩種：采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，以及降低軸外視場(chǎng)光線的入射角。4、場(chǎng)曲當(dāng)拍攝垂直于光軸的平面上的物時(shí)，經(jīng)過(guò)鏡頭所成的像并不在一個(gè)像平面內(nèi)，而是在以光軸為對(duì)稱的一個(gè)彎曲表面上，這種成像的缺陷就是場(chǎng)曲。場(chǎng)曲是一種與孔徑無(wú)關(guān)的像差。靠減

14、小光圈并不能改善因場(chǎng)曲帶來(lái)的模糊。用存在場(chǎng)曲的鏡頭拍照時(shí)，當(dāng)調(diào)焦至畫(huà)面中央處影象清晰，畫(huà)面四周影象就模糊；而當(dāng)調(diào)焦至畫(huà)面四周影象清晰時(shí)，畫(huà)面中央處的影象又開(kāi)始模糊，無(wú)法在平直的象平面上獲得中心與四周都清晰的象。因此在某些專用照相機(jī)中，故意將底片處于弧形位置，以減少場(chǎng)曲的影響。由于廣角鏡頭的場(chǎng)曲比一般鏡頭大，在拍團(tuán)體照（經(jīng)常使用廣角鏡頭）時(shí)采用略帶圓弧形的站位排列，就是為了提高邊緣視場(chǎng)的象質(zhì)。5、畸變是指物所成的像在形狀上的變形。畸變并不會(huì)影響像的清晰度，而只影響像與物的相似性。由于畸變的存在，物方的一條直線在像方就變成了一條曲線，造成像的失真。畸變可分為枕型畸變和桶型畸變兩種。造成畸變的根本原

15、因是鏡頭像場(chǎng)中央?yún)^(qū)的橫向放大率與邊緣區(qū)的橫向放大率不一致。如下圖所示，如果邊緣放大率大于中央放大率就產(chǎn)生枕型畸變，反之，則產(chǎn)生桶型畸變。畸變與鏡頭的光圈F數(shù)大小無(wú)關(guān)，只與鏡頭的視場(chǎng)有關(guān)。因此，廣角鏡頭的畸變一般都大于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭或長(zhǎng)焦鏡頭。無(wú)論是哪一種鏡頭，哪一種畸變，縮小光圈并都不能改善畸變。特別要注意鏡頭的畸變像差與透視畸變的并不是一回事。鏡頭的畸變是鏡頭成像造成的，在設(shè)計(jì)鏡頭時(shí)可以采取各種手段（如非球面鏡）來(lái)減小畸變。透視畸變是由視點(diǎn)、視角、鏡頭指向（俯仰）等因素決定的，這是透視的規(guī)律。無(wú)論是何種鏡頭，如果視點(diǎn)相同，視角相同，鏡頭指向相同的話，產(chǎn)生的透視畸變是相同的。下圖中左邊是枕型畸變（屬

16、鏡頭畸變），右邊是廣角畸變（屬透視畸變），大家可以看出兩者之間的區(qū)別。鏡頭畸變一般是很小的，圖中的畸變是我PS出來(lái)的。如果拍照片有這樣大的畸變，相機(jī)就應(yīng)該丟到垃圾桶里去了。色差。由于我們拍攝的景物基本上都是彩色的（除了翻拍黑白文件稿等少數(shù)情況），可鏡頭的成像是白光成像。我們知道白光是由各種不同波長(zhǎng)的單色光組成的。而介質(zhì)的的折射率是與波長(zhǎng)有關(guān)的，因此成像時(shí)不同波長(zhǎng)的光線會(huì)有差異，使得物上的點(diǎn)成像后產(chǎn)生色彩的分離，這種現(xiàn)象就稱為色差。色差可以分為位置色差和倍率色差兩種。前者是由于不同波長(zhǎng)的光線會(huì)聚點(diǎn)不同而產(chǎn)生彩色彌散現(xiàn)象，后者是由于鏡頭對(duì)不同波長(zhǎng)的光的放大率不同而引起的。一般的鏡頭設(shè)計(jì)都進(jìn)行了消色

17、差計(jì)算。但是，要完全消除色差是不可能的。根據(jù)鏡頭的檔次，價(jià)格不同，消色差可以對(duì)二種波長(zhǎng)、三種波長(zhǎng)或四種波長(zhǎng)的光線進(jìn)行計(jì)算。比如，對(duì)四種波長(zhǎng)進(jìn)行的超復(fù)消色差鏡頭的價(jià)格就是非常高的了。一般情況下可以采用正負(fù)雙膠合透鏡進(jìn)行色差的矯正。鏡頭的像質(zhì)曲線（1）MTFMTF曲線是對(duì)鏡頭的銳度，反差和分辨率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的曲線。上圖是一條MTF曲線，里面包含的信息有：MTF、空間頻率和視場(chǎng)角。MTF可以近似理解為黑白線條的對(duì)比度，最大值為1；頂端的黑色線條代表了該鏡頭的衍射極限 ，也就是該鏡頭理論上可以達(dá)到的最佳成像質(zhì)量。其余彩色線條分辨代表不同視場(chǎng)情況下的MTF值。其中同一顏色的線條分辨代表子午T和弧矢S兩個(gè)

18、方向的MTF值情況。空間頻率的單位是lp/mm，150lp/mm表示1毫米距離內(nèi)的黑白線對(duì)數(shù)；同一頻率時(shí)MTF值不同，給圖像帶來(lái)的差異：MTF值相同，形狀不同帶來(lái)的圖像差異：（a）（b）CCD的工作原理及選擇CCD是電荷藕合器件（Charge Couple Device）的簡(jiǎn)稱,它能夠?qū)z入光線轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾刹⑵鋬?chǔ)存、轉(zhuǎn)移，把成像的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出，完成光電轉(zhuǎn)移功能，因此是理想的攝像元件。CCD攝像機(jī)就是以其構(gòu)成的一種微型圖像傳感器。被攝物體的圖像經(jīng)過(guò)鏡頭聚焦至CCD芯片上，CCD根據(jù)光的強(qiáng)弱積累相應(yīng)比例的電荷，各個(gè)像素積累的電荷在視頻時(shí)序的控制下，逐點(diǎn)外移，經(jīng)濾波、放大處理后，形成視頻信

19、號(hào)輸出。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與原始圖像相同的視頻圖像。CCD攝像機(jī)的特點(diǎn)CCD攝像機(jī)具有體積小、重量輕、靈敏度高、壽命長(zhǎng)、抗振動(dòng)及不受電磁干擾等特點(diǎn)。這也正是CCD攝像機(jī)比以前的攝像管式攝像機(jī)具有的最大優(yōu)點(diǎn)。衡量CCD攝像機(jī)性能的技術(shù)指標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面:(1)清晰度：一般多指水平清晰度。電視監(jiān)控系統(tǒng)水平清晰度要求彩色攝像機(jī)在300線以上，黑白攝像機(jī)在350線以上。(2)靈敏度(也稱最低照度):靈敏度用“勒克斯,（Lx）表示。如某一攝像機(jī)的最低照度為0.1lx,其靈敏度一般0.1lx以上的攝像機(jī)為普通型;0.1lxi以下的攝像機(jī)為星、月光級(jí)高靈敏度型,也稱作電子

20、增感攝像機(jī)或夜視型攝像機(jī)。(3)信噪比:攝像機(jī)的圖象信號(hào)與它的噪聲信號(hào)之比，用S/N表示。S表示攝像機(jī)在假設(shè)元噪聲時(shí)的圖像信號(hào)值，N表示攝像機(jī)本身產(chǎn)生的噪聲值(比如熱噪聲）,二者之比即為信噪比,用分貝(dB)表示。信噪比越高越好，典型值為46dB。(4)視頻輸出:一般用輸出信號(hào)電壓的峰一峰值表示，多為1Vp-p1.2Vp-p,即1V1.2V峰-峰值負(fù)極性輸出，且為750復(fù)合視頻信號(hào),采用BNC接頭(同步頭朝下)。(5)CCD靶面尺寸: CCD攝像機(jī)靶面小,將能降低成本,因此1/3英寸及以下的攝像機(jī)將占據(jù)越來(lái)越大的市場(chǎng)份額。除了上述幾種技術(shù)指標(biāo)外,攝像機(jī)的供電電源分為直流和交流兩種供電型式，常見(jiàn)

21、的交流供電電壓有,110V和24V,直流供電電壓有24V,12V和9V。攝像機(jī)與鏡頭接口形式有C/CS型之分。掃描制式基本有兩種:PAL-B和NTSC。另一個(gè)值得重視的指標(biāo)是同步方式?，F(xiàn)代的CCD攝像機(jī),大多采用相位可調(diào)線路鎖定的同步方式,即以交流電源頻率(50Hz)作為用于垂直同步的參考值而代替了攝像機(jī)的內(nèi)同步發(fā)生器。在切換攝像機(jī)輸出時(shí),圖像元滾動(dòng),不會(huì)造成畫(huà)面失真。此外還有一個(gè)外部調(diào)整的相位控制(90),所以可獲得非常精確的同步。以下是CCD常用的分類：b.依分辨率靈敏度等劃分影像像素在38萬(wàn)以下的為一般型，其中尤以25萬(wàn)像素（512*492）、分辨率為400線的產(chǎn)品最普遍。影像像素在38

22、萬(wàn)以上的高分辨率型。c.按CCD靶面大小劃分CCD芯片已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種尺寸：目前采用的芯片大多數(shù)為1/3和1/4。在購(gòu)買(mǎi)攝像頭時(shí)，特別是對(duì)攝像角度有比較嚴(yán)格要求的時(shí)候，CCD靶面的大小，CCD與鏡頭的配合情況將直接影響視場(chǎng)角的大小和圖像的清晰度。1英寸-靶面尺寸為寬12.7mm*高9.6mm，對(duì)角線16mm。2/3英寸-靶面尺寸為寬8.8mm*高6.6mm，對(duì)角線11mm。1/2英寸-靶面尺寸為寬6.4mm*高4.8mm，對(duì)角線8mm。1/3英寸-靶面尺寸為寬4.8mm*高3.6mm，對(duì)角線6mm。1/4英寸-靶面尺寸為寬3.2mm*高2.4mm，對(duì)角線4mm。d.按掃描制式劃分PAL制, NT

23、SC制中國(guó)采用隔行掃描（PAL）制式（黑白為CCIR），標(biāo)準(zhǔn)為625行，50場(chǎng)，只有醫(yī)療或其它專業(yè)領(lǐng)域才用到一些非標(biāo)準(zhǔn)制式。另外，日本為NTSC制式，525行，60場(chǎng)（黑白為EIA）。e.依供電電源劃分110VAC（NTSC制式多屬此類），220VAC，24VAC。12VDC或9VDC（微型攝像機(jī)多屬此類）。f.按同步方式劃分內(nèi)同步：用攝像機(jī)內(nèi)同步信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的同步信號(hào)來(lái)完成操作。外同步：使用一個(gè)外同步信號(hào)發(fā)生器，將同步信號(hào)送入攝像機(jī)的外同步輸入端。功率同步（線性鎖定，line lock）：用攝像機(jī)AC電源完成垂直推動(dòng)同步。外VD同步：將攝像機(jī)信號(hào)電纜上的VD同步脈沖輸入完成外VD同步。多

24、臺(tái)攝像機(jī)外同步：對(duì)多臺(tái)攝像機(jī)固定外同步，使每一臺(tái)攝像機(jī)可以在同樣的條件下作業(yè)，因各攝像機(jī)同步，這樣即使其中一臺(tái)攝像機(jī)轉(zhuǎn)換到其他景物，同步攝像機(jī)的畫(huà)面亦不會(huì)失真。g、按照度劃分CCD又分為：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以下紅外型采用紅外燈照明，在沒(méi)有光線的情況下也可以成像a.依成像色彩劃分彩色攝像機(jī)：適用于景物細(xì)部辨別，如辨別衣著或景物的顏色。黑白攝像機(jī)：適用于光線不充足地區(qū)及夜間無(wú)法安裝照明設(shè)備的地區(qū)，在僅監(jiān)視景物的位置或移動(dòng)時(shí)，可選用黑白攝像機(jī)。h.按外觀分：有機(jī)板型、針孔型、半球型。2.1 CCD攝像機(jī)的選用原則

25、CCD攝像機(jī)與鏡頭的選用原則是根據(jù)使用場(chǎng)合、監(jiān)視對(duì)象、目標(biāo)距離、安裝環(huán)境及監(jiān)視目的來(lái)選擇所需的攝像機(jī)。一般來(lái)講,在保證攝像系統(tǒng)可靠性及基本質(zhì)量的前提下盡可能采用中低檔次的攝像機(jī)和鏡頭,這一方面可以節(jié)省投資,另一方面,通常檔次越高的設(shè)備由于其造價(jià)高產(chǎn)量必然較少，故相對(duì)來(lái)說(shuō)可靠性指標(biāo)比之中低檔次產(chǎn)品要低，而維護(hù)使用的費(fèi)用及技術(shù)水平卻要求較高。作為電視監(jiān)控系統(tǒng)不能像電視臺(tái)那樣配備水平較高的專業(yè)技術(shù)人員，因操作的限制，高檔次設(shè)備得不到高質(zhì)量畫(huà)面的例子屢見(jiàn)不鮮的。彩色攝像機(jī)能辨別出景物或衣著的顏色，適合觀察和辨認(rèn)目標(biāo)細(xì)節(jié),但造價(jià)較高,清晰度較低，若進(jìn)行宏觀監(jiān)視,目標(biāo)場(chǎng)景色彩又較為豐富,此時(shí)最好采用彩色攝

26、像機(jī)。從技術(shù)發(fā)展來(lái)看，彩色攝像機(jī)應(yīng)用比重越來(lái)越大。黑白攝像機(jī)清晰度較高，靈敏度也高于彩色攝像機(jī)，但沒(méi)有色彩 體現(xiàn)，所以在照度不高,目標(biāo)沒(méi)有明顯的色彩標(biāo)志和差異，同時(shí)又希望較清晰地反映出目標(biāo)下,應(yīng)選用黑白攝像機(jī)。球形攝像機(jī),是科學(xué)技術(shù)發(fā)展?jié)B透到安全防范領(lǐng)域的代表之一,它是集CCD攝像機(jī)、變焦鏡頭、全方位去臺(tái)及解碼驅(qū)動(dòng)器于一體的新型攝像系統(tǒng),其在性能方面已實(shí)現(xiàn)了云臺(tái)的高速及無(wú)級(jí)變速運(yùn)動(dòng)、鏡頭變焦及光圈的精確預(yù)置、程序式的多預(yù)置設(shè)定,甚至運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的焦功能，從而使攝像系統(tǒng)具備自動(dòng)巡視和部分自動(dòng)跟蹤功能，從單純的功能型向智能型轉(zhuǎn)變。球形攝像機(jī)近年來(lái)被廣泛地應(yīng)用在賓館、醫(yī)院、娛樂(lè)場(chǎng)所、營(yíng)業(yè)場(chǎng)所及室外等領(lǐng)

27、域,尤其是行為與場(chǎng)景需要特別關(guān)注之處。帶視頻移動(dòng)檢測(cè)報(bào)警功能的攝像機(jī)應(yīng)用在銀行、博物館、軍事重地等領(lǐng)域,具有更有效、更完美的優(yōu)勢(shì)。2.2 CCD攝像機(jī)與鏡頭的配合原則在選擇CCD攝像機(jī)與鏡頭的配合時(shí),首先要明確機(jī)械接口是否一致,盡量選用同一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的接口,以免給安裝帶來(lái)麻煩,其次要求鏡頭成像規(guī)格與攝像機(jī)CCD靶面規(guī)格一致,即鏡頭標(biāo)明的為1/3英寸,則選用攝像機(jī)的規(guī)格也應(yīng)為1/3英寸。否則不能相互配合。例如:使用1/3英寸攝像機(jī),還勉強(qiáng)可以裝備1/2英寸鏡頭,此時(shí)攝像系統(tǒng)顯現(xiàn)的視場(chǎng)角要比鏡頭標(biāo)明的視角小很多;但反過(guò)來(lái)把1/2英寸鏡頭用于2/3英寸攝像機(jī)時(shí),則圖像就不能充滿屏幕,圖像邊緣不是發(fā)黑

28、就是發(fā)虛。當(dāng)確定了攝像點(diǎn)位置后,就可根據(jù)監(jiān)視目標(biāo)選擇合適的鏡頭了。選擇的依據(jù)是監(jiān)視的視野和亮度變化的范圍,同時(shí)兼顧所選攝像機(jī)CCD靶面尺寸。視野決定使用定焦鏡頭還是變焦鏡頭,變焦選擇倍數(shù)范圍。亮度變化范圍決定是否使用自動(dòng)光圈鏡頭。無(wú)論選用定焦鏡頭還是變焦鏡頭都要確定焦距,為了獲得最佳的監(jiān)視效果,一般都應(yīng)根據(jù)工程條件進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)計(jì)算結(jié)果選用標(biāo)稱焦距的鏡頭,當(dāng)標(biāo)稱焦距鏡頭的焦距與計(jì)算結(jié)果相差較大時(shí),應(yīng)調(diào)查攝像機(jī)的安裝位置,再核算直至滿意為止。攝像機(jī)與被監(jiān)視目標(biāo)有公式(1)。f=vd/V(1)式中f為計(jì)算焦距;V為視場(chǎng)高;v為像場(chǎng)高(即CCD靶面高);d為物距。例如:某CCD攝像機(jī)采用1/3英寸靶

29、面,用以監(jiān)視商場(chǎng)收銀臺(tái),有效范圍為2m2m,攝像機(jī)安裝于距收銀臺(tái)7m處,該攝像機(jī)需配多大焦距鏡頭?利用式(1)有:v=3.6mmV=2md=7m因此:f=3.67/2=12.6mm故可采用標(biāo)稱焦距為12mm的定焦鏡頭。變焦鏡頭焦距的計(jì)算與定焦鏡頭一樣,只要最大和最小焦距能滿足視野要求即可。一般來(lái)說(shuō),監(jiān)視固定目標(biāo)應(yīng)該選用定焦鏡頭。對(duì)于具有一定空間范圍,兼有宏觀和微觀監(jiān)視要求,需要經(jīng)常反復(fù)監(jiān)視恒、沒(méi)有同時(shí)監(jiān)視要求的場(chǎng)合,宜采用變焦鏡頭并配合云臺(tái),否則盡量采用定焦鏡頭。在需要秘密監(jiān)視或特殊應(yīng)用場(chǎng)合,針孔(棱形)鏡頭可輕而易舉地達(dá)到監(jiān)控目的。鏡頭類型(一)以視場(chǎng)分類（1）標(biāo)準(zhǔn)鏡頭：指視角30左右，焦距

30、長(zhǎng)度接近相機(jī)畫(huà)幅對(duì)角線長(zhǎng)度的鏡頭。在2/3英寸CCD攝像機(jī)中,標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為16mm在1/2英寸CCD攝像機(jī)中,標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為12mm在1/3英寸CCD攝像機(jī)中,標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為8mm。（2）廣角與超廣角鏡頭：視角55以上，廣角與超廣角鏡頭的焦距短于、視角大于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。對(duì)135相機(jī)來(lái)說(shuō)，焦距在30mm左右、視角在70左右稱為廣角鏡頭；焦距在22mm左右、視角在90左右稱為超廣角鏡頭。“（3）遠(yuǎn)攝與超遠(yuǎn)攝鏡頭：視角20以內(nèi)，遠(yuǎn)攝與超遠(yuǎn)攝鏡頭的焦距長(zhǎng)于、視角小于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。對(duì)135相機(jī)來(lái)說(shuō)，焦距在20mm左右、視角在12左右的稱為遠(yuǎn)攝鏡頭；焦距在300mm以上、視角在8以下的稱為超遠(yuǎn)攝鏡頭。（4

31、）魚(yú)眼鏡頭與反射式鏡頭：魚(yú)眼鏡頭似乎是一種極端的超廣角鏡頭，它利用鏡頭的畸變獲取極大的視角，視角在180左右，因其巨大的視角類似魚(yú)眼視角而名。反射式鏡頭又稱折反射式鏡頭，實(shí)際上是一種超遠(yuǎn)攝鏡頭，外觀特征是短而胖，比相同焦距的遠(yuǎn)攝鏡頭短一半左右，重量也較輕，因而手持相機(jī)拍攝顯得靈活、方便。（5）變焦鏡頭：焦距有一定變化范圍，它的鏡頭焦距可在較大的幅度內(nèi)自由調(diào)節(jié)，起到了若干只不同焦距的定焦鏡頭的作用。它又有手動(dòng)變焦和電動(dòng)變焦兩類,可對(duì)所監(jiān)視場(chǎng)景的視場(chǎng)角及目標(biāo)物進(jìn)行變焦距攝取圖像,適合長(zhǎng)距離變化觀察和攝取目標(biāo)。變焦鏡頭的特點(diǎn)是:在成像清晰的情況下,通過(guò)鏡頭焦距的變化來(lái)改變圖像大小與視場(chǎng)大小。（6）微

32、距鏡頭、透視調(diào)整鏡頭與皮腔鏡頭：微距鏡頭又稱巨像鏡頭，是能產(chǎn)生巨像效果的一種鏡頭。透視調(diào)整鏡頭又稱移軸鏡頭，是用于調(diào)整影像透視效果或景深效果的特殊鏡頭。皮腔鏡頭是指采用軟管式皮腔連接135相機(jī)的鏡頭。（7）針孔鏡頭:鏡頭端頭直徑僅幾毫米,可隱蔽安裝。針孔鏡頭或棱鏡鏡頭適用于有遮蓋物或有特殊要求的環(huán)境中,此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)鏡頭或容易受損、或容易被發(fā)現(xiàn),采用針孔鏡頭或棱鏡鏡頭可滿足類似特殊要求,比如在工業(yè)窯爐及精神病院等場(chǎng)所。以鏡頭光圈分類鏡頭有手動(dòng)光圈和自動(dòng)光圈之分,手動(dòng)光圈鏡頭適合于亮度變化較小場(chǎng)所,自動(dòng)光圈鏡頭因光照度發(fā)生大幅度變化時(shí),其光圈亦作自動(dòng)調(diào)整,可提供必要的動(dòng)態(tài)范圍,使攝像機(jī)產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的視頻信

33、號(hào),故適合于亮度變化較大場(chǎng)所。自動(dòng)光圈有兩類:一類是通過(guò)視頻信號(hào)控制鏡頭光圈,稱為視頻輸入型,另一類是利用機(jī)上直流電壓直接控制光圈,稱為DC輸入型。手動(dòng)光圈鏡頭，可與電子快門(mén)攝像機(jī)配套，在各種光線下均可使用。自動(dòng)光圈鏡頭可與任何CCD攝像機(jī)配套，在各種光線下均可使用，特別用于被監(jiān)視表面亮度變化大、范圍較大的場(chǎng)所。為了避免引起光暈現(xiàn)象和燒壞靶面，一般都配自動(dòng)光圈鏡頭。鏡頭焦距分類短焦距鏡頭:因入射角較寬,故可提供一個(gè)較寬闊的視景。短焦距鏡頭主要用于環(huán)境照明條件差，監(jiān)視范圍要求寬的場(chǎng)合。中焦距鏡頭:即標(biāo)準(zhǔn)鏡頭,焦距的長(zhǎng)度視CCD靶面的尺寸而定。長(zhǎng)焦距鏡頭:因人射角較窄,故僅能提供一個(gè)狹窄的視景,適用于遠(yuǎn)距離監(jiān)視。主要用于監(jiān)視較遠(yuǎn)處的景物。電動(dòng)變焦距鏡頭，可與任何CCD攝像機(jī)配套，在各種光線下均可使用，變焦距鏡頭是通過(guò)遙控裝置來(lái)進(jìn)行光對(duì)焦，光圈開(kāi)度，改變焦距大小的。(四)鏡頭接口分類鏡頭和攝像機(jī)之間的接口有許多不同的類型，工業(yè)攝像機(jī)常用的包括C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口、徠卡接口、M42接口、M50接口等。接口類型的不同和鏡頭性能及質(zhì)量并無(wú)直接關(guān)系，只是接口方式的不同，一般可以也找到各種常用接口之間的轉(zhuǎn)接口。C接口和CS接口是工業(yè)攝像機(jī)最常見(jiàn)的國(guó)際