《监控镜头知识培训-1(PPT47页)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《监控镜头知识培训-1(PPT47页)（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中星电子中星电子监控镜头知识培训监控镜头知识培训施清平施清平2013年年6月月中星电子中星电子监控镜头的一些常见问题监控镜头的一些常见问题 应该选用什么样的镜头？为什么？ 摄像机能看多远？1公里/3公里/10公里？ 镜头的相关参数、名词含义是什么？ 高清镜头和普通镜头有什么区别？ 相同规格的镜头价格怎么会差这么多？ 镜头的故障率高吗？ 有了变焦镜头，定焦镜头还需要吗？中星电子中星电子镜头的成像原理（镜头的成像原理（1 1）小孔成像小孔成像 没有对焦问题，可以清晰成像 孔径很小，通光量非常小；曝光时间非常长 成像不够清晰中星电子中星电子镜头的成像原理（镜头的成像原理（2 2）焦距焦距被被摄物体距
2、离（物距）物体距离（物距）焦点焦点焦平面焦平面中星电子中星电子景深（景深（1 1） 在焦点前后，拍摄物体上的单点扩大成圆，这个圆叫做弥散圆。如果弥散圆的直径小于人眼的鉴别能力，在一定范围内实际影象产生的模糊是不能辨认的。 即：在被摄主体(对焦点)前后，其影像仍然有一段清晰范围的，就是景深。换言之，被摄体的前后纵深，呈现在底片面的影象模糊度，都在容许弥散圆的限定范围内。中星电子中星电子景深（景深（2 2）与景深有关的参数：1、物距（正比） 2、光圈（反比）3、靶面尺寸（反比）中星电子中星电子镜头的主要参数镜头的主要参数接口接口C-型型接口镜头要求镜头的边缘到图像传感器的距离是17.526 mm。
3、CS-型型接口镜头要求镜头的边缘到图像传感器的距离是12.5 mm。17.526mmC-型型接口镜头CS-型型接口摄像机接圈接圈中星电子中星电子镜头的主要参数镜头的主要参数靶面尺寸靶面尺寸镜头靶面光线入光线出靶面镜头有效镜头有效遮盖范围遮盖范围中星电子中星电子镜头的靶面尺寸选择镜头的靶面尺寸选择大靶面镜头 配小靶面感光芯片牺牲牲镜头通光量通光量成成像像质量提升量提升实际焦距焦距变大大小靶面镜头 配大靶面感光芯片画面出画面出现暗角暗角边缘成像成像质量下降量下降实际焦距焦距变小小适当的匹配所有性能指所有性能指标达到达到产品所品所标注的参数注的参数9中星电子中星电子光圈光圈镜头中用来控制通光孔尺寸的
4、部件中用来控制通光孔尺寸的部件 光圈的参数用F来表示，对应通光量的大小比例如右表F1.4中星电子中星电子焦距和视角焦距和视角 镜头有一个确定的视野，镜头对这个视野的高度和宽度的张角称为视场角；视场角决定了拍角决定了拍摄的范的范围。 视场角与镜头的焦距（f）及摄像机靶面尺寸的大小有关。 镜头的焦距f越短，其视场角越大; 摄像机靶面尺寸越大，其视场角也越大。 1英寸靶面的英寸靶面的镜头安装安装到到2/3英寸的英寸的摄像机上，像机上，视场角如何角如何变化？化？ 视场角角缩小，相当于从广角端小，相当于从广角端向向长焦端焦端变化；例如一枚化；例如一枚16mm 1”的的镜头用在用在2/3”摄像机上像机上时
5、，相当于，相当于20mm以上的以上的镜头。中星电子中星电子不同焦距的成像不同焦距的成像用不同焦距的用不同焦距的镜头拍拍摄同一同一场景景时的成像效果的成像效果a) 28mm镜头的的视场b) 100mm镜头的的视场c) 300mm镜头的的视场 摄像机的靶面尺寸确定后，焦距成为确定视场角的唯一因素。焦距越大，视场角越小，局部画面的放大效果越明显中星电子中星电子复杂的镜头结构复杂的镜头结构变焦焦镜头典型典型结构构定焦定焦镜头典型典型结构构中星电子中星电子影响成像效果的因素影响成像效果的因素色散色散镜头红色光焦点色光焦点黄色光焦点黄色光焦点绿色光焦点色光焦点蓝色色光焦点色色光焦点白光颜色波长(nm)红6
6、20-750橙600-620黄580-600绿490-580蓝460-490靛430-460紫400-430长焦焦镜头容易容易产生色散生色散中星电子中星电子v含含义：指与透：指与透镜光光轴平行的光束，通平行的光束，通过球面透球面透镜后，后，因折射情况不同而不能聚焦于同一焦点的因折射情况不同而不能聚焦于同一焦点的现象。象。光光轴焦点平面焦点平面影响成像效果的因素影响成像效果的因素球面像差球面像差广角广角镜头容易容易产生球面像差生球面像差中星电子中星电子影响成像效果的因素影响成像效果的因素畸变畸变指由于透指由于透镜对同一距离的物体不同部分的放大率不同而同一距离的物体不同部分的放大率不同而产生一种生
7、一种变形，表形，表现为影象扭曲。但不影响像面的清晰度。影象扭曲。但不影响像面的清晰度。1、桶形畸、桶形畸变：边缘部分的放大率小于中心部分的畸部分的放大率小于中心部分的畸变。2、枕形畸、枕形畸变：边缘部分的放大率大于中心部分的畸部分的放大率大于中心部分的畸变。中星电子中星电子解决问题的办法解决问题的办法镜头结构镜头结构kooke结构Sonner结构Heliar结构 Ultrastigmat结构 ERNOSTAR结构Tessar结构高斯结构的现代版中星电子中星电子解决问题的办法解决问题的办法光学材料光学材料低色散低色散镜片片天然萤石低色散玻璃(人造萤石，ED/UD镜片)中星电子中星电子解决问题的办
8、法解决问题的办法非球面镜片非球面镜片球面球面镜片片中星电子中星电子解决问题的办法解决问题的办法镀膜镀膜 镀膜主要是为了减少镜头表面反射，提高光透过率。 一层镀膜只对一种色光起作用，而多层镀膜则可对多种色光起作用。多层镀膜通常采用不同的材料重复地在透镜表面镀上不同厚度的膜层。多层镀膜可大大提高镜头的透光率。 例如，未经镀膜的透镜每个表面的反射率为5%，单层镀膜后降至2%，而多层镀膜可降至0.2%，这样，可大大减少镜头各透镜间的漫反射，从而提高影像的反差和明锐度。中星电子中星电子镜头的聚焦镜头的聚焦前后移动前后移动中星电子中星电子22红外镜头（红外镜头（IRIR镜头）原理镜头）原理普通镜头红外（I
9、R）镜头中星电子中星电子23红外镜头（红外镜头（IRIR镜头）拍摄效果镜头）拍摄效果非红外镜头红外镜头中星电子中星电子24高清高清镜头具有更高的光学分辨率，因此成像更加具有更高的光学分辨率，因此成像更加细致（致（颗粒粒细微）。微）。光点光点光斑光斑40万像素万像素摄像机像机200万像素万像素摄像机像机合适合适模糊模糊合适合适高清镜头高清镜头百万像素2百万像素3百万像素5百万像素8百万像素1千万像素480TV480TV线线540TV540TV线线800TV800TV线线百万像素镜头的分辨率中星电子中星电子自动光圈镜头（自动光圈镜头（Auto Auto IRISIRIS）v自自动光圈光圈镜头有两有
10、两类：一：一类是将一个是将一个视频信号及信号及电源从源从摄像机像机输送到透送到透镜来控制来控制镜头上的光圈，称上的光圈，称为视频输入型，另一入型，另一类则利用利用摄像机上的直流像机上的直流电压来直接控制光圈，称来直接控制光圈，称为输入型。入型。v采用自采用自动光圈光圈镜头，对于下列于下列应用情况是理想的用情况是理想的选择，它，它们是：是：v1)在在诸如太阳光直射等非常亮的情况下，用自如太阳光直射等非常亮的情况下，用自动光圈光圈镜头可有可有较宽的的动态范范围。v2)要求在整个要求在整个视野有良好的聚焦野有良好的聚焦时，用自，用自动光圈光圈镜头有比固定有比固定光圈光圈镜头更大的景深。更大的景深。v
11、3)要求在亮光上因光信号要求在亮光上因光信号导致的模糊最小致的模糊最小时，应使用自使用自动光圈光圈镜头。中星电子中星电子 P-iris是一种新型的自动、精确光圈控件。与DC光圈镜头不同，P-iris控件的主要任务不是不停地调节穿过镜头的光线流量。P-iris的主要目的是设置最佳光圈位置，以便大部分时间镜头的中心及效果最佳的部分可得到使用，从而提高图像质量。这个位置叫做特定景深值，在此处镜头的效果最好，光学误差大大减少，可得到最佳图像质量（在对比度、分辨率和景深方面）。这是带P-iris的网络摄像机的默认设置。P-IRISP-IRIS，新的发展方向，新的发展方向中星电子中星电子27在自在自动光圈
12、光圈镜头基基础上，增加上，增加对镜头焦距的焦距的电动调节功能。功能。由于当由于当镜头的焦距改的焦距改变后，成像面也会相后，成像面也会相应变化，化，还需要有需要有相相应的聚集的聚集调节功能。因此，功能。因此，这种种镜头除了内置自除了内置自动光圈光圈调节电动机外，机外，还有两个用于有两个用于调节焦距和聚集的焦距和聚集的电动机，可由人工通机，可由人工通过施加控制施加控制电压来控制，故而又称来控制，故而又称为“两可两可变”镜头。此种此种镜头如只有自如只有自动光圈功能，光圈功能，则称称为二可二可变电动镜头；如；如自自动光圈功能可手光圈功能可手动操作，称操作，称为三可三可变电动镜头电动变焦镜头电动变焦镜头
13、中星电子中星电子 透雾镜头是利用长波长的光可以绕射过雾气粒子的特点，利用这部分光来成像，即可实现透雾的效果。而成像系统能够透雾的前提是镜头对这部分光有较强的透射能力。 普通镜头对这部分光的透射能力只有不到30%，而高档的透雾镜头可以达到80%以上。普通模式普通模式透雾模式透雾模式5公里海面透公里海面透雾17公里城市透公里城市透雾透雾镜头透雾镜头中星电子中星电子 一般厂商推出的所谓透雾摄像机，采用对被摄物体钩边，然后将色彩饱和度、对比度提升，进而得到所谓的透雾效果。没有利用非可没有利用非可见光成像，光成像，被雾气遮挡的物体就不可能显示出来。透雾镜头透雾镜头中星电子中星电子镜头焦距的确定（焦距的确
14、定（1）v1焦距的焦距的应应用用v在在实际应实际应用中，用中，经经常会有用常会有用户户提出提出该摄该摄像机能看像机能看清多么清多么远远的物体或的物体或该摄该摄像机能看清多么像机能看清多么宽宽的的场场景景等等问题问题，这实际这实际上由所上由所选选用的用的镜头镜头的焦距来决定，的焦距来决定，因因为为焦距决定了焦距决定了摄摄取取图图像的大小。用不同焦距的像的大小。用不同焦距的镜头对镜头对同一位置的某物体同一位置的某物体摄摄像像时时，配，配长长焦距焦距镜头镜头的的摄摄像机所像机所摄摄取的景物尺寸就大，反之，配短焦取的景物尺寸就大，反之，配短焦距距镜头镜头的的摄摄像机所像机所摄摄取的景物尺寸就小。取的景
15、物尺寸就小。7/21/202430中星电子中星电子v成像成像场景的大小与成像物体的景的大小与成像物体的显示尺寸是互相矛示尺寸是互相矛盾的，盾的，举个例子来个例子来说，用同一支，用同一支摄像机像机对同一个同一个停停车场进行行监视，选用短焦距用短焦距镜头可以可以对整个停整个停车场的全景的全景进行行监视并看到出入口外的并看到出入口外的车辆进出，出，但却不能看清但却不能看清该辆车的牌照号的牌照号码（该车在在监视器器屏幕上屏幕上仅占据了很小的面占据了很小的面积）；而）；而选用用长焦距焦距镜头虽可以看清可以看清该辆车的牌照号的牌照号码（该车占据了屏占据了屏幕上的大部分面幕上的大部分面积），却又不能），却又
16、不能监视到整个停到整个停车场的全貌。因此当需要既的全貌。因此当需要既监视全景以要看清局部全景以要看清局部时，一般，一般应考考虑配用配用电动两可两可变或或电动三可三可变镜头。镜头焦距的确定（焦距的确定（2）7/21/202431中星电子中星电子v2校正概念：校正概念：v某某摄像机能像机能够“看多看多远”？比如？比如100m、500m甚甚至至1km远外的物体外的物体还能否在能否在监视器上清晰地器上清晰地显示示出来。出来。v理理论上，任何一种上，任何一种镜头均可拍均可拍摄很很远的物体，并的物体，并在在CCD靶面上成一很小的像，但受靶面上成一很小的像，但受CCD单元（像元（像素）物理尺寸的限制，当成像
17、小到小于素）物理尺寸的限制，当成像小到小于CCD传感感器的一个像素大小器的一个像素大小时，便不再能形成被，便不再能形成被摄物体的物体的像，即使成像有几个像素大小，像，即使成像有几个像素大小，该像也像也难以辨以辨识为何物。何物。镜头焦距的确定（焦距的确定（3）7/21/202432中星电子中星电子v一般来一般来说，镜头焦距越焦距越长，“看看”得就越得就越远，但同，但同时视场角角却却变小，小，结果果观看的范看的范围变窄了。比如若用窄了。比如若用标准准镜头刚好好看清看清远处某人的基本特征（是男或是女），某人的基本特征（是男或是女），则换用用长焦距焦距镜头则可能看清其面部特征，但却无法看可能看清其面部
18、特征，但却无法看见该人穿的是什人穿的是什么么裤子和鞋（子和鞋（这部分已部分已经“涨”出了画面），而出了画面），而换用广角用广角镜头则只可能看到画面中有人（只可能看到画面中有人（连男女都分辨不出），但却男女都分辨不出），但却可看清可看清该人在整个人在整个监视场景中的所景中的所处的位置，周的位置，周围还有什有什么么别的人物或参照物。因此，关于的人物或参照物。因此，关于“看多看多远”的的较为科学的科学的说法法应该是是“在屏幕上成的像大小可在屏幕上成的像大小可对应于于实际观测距离距离处多高或多多高或多宽的景物的景物”。例如，用。例如，用8mm镜头观测10m远处的景物，如果的景物，如果该处有有10个人站
19、成一排个人站成一排则刚好可横向充好可横向充满整个整个监视器屏幕。器屏幕。镜头焦距的确定（焦距的确定（4）7/21/202433中星电子中星电子v3计算公式算公式v镜头的焦距，的焦距，视场大小及大小及镜头到被到被摄取物体的距离的取物体的距离的计算如下；算如下；f=wD/Wf=hD/Hf：镜头焦距焦距,单位：毫米位：毫米w：图象的象的宽度（被度（被摄物体在物体在ccd靶面上成象靶面上成象宽度），度），单位：位：毫米毫米W：被：被摄物体物体宽度，度，单位：米位：米D：被：被摄物体至物体至镜头的距离，的距离，单位：米位：米h：图象高度（被象高度（被摄物体在物体在ccd靶面上成像高度），靶面上成像高度）
20、，单位：毫米位：毫米H：被：被摄物体的高度，物体的高度，单位：米位：米镜头焦距的确定（焦距的确定（5）7/21/202434中星电子中星电子v4应用用v1)已知物体的大小，距离和已知物体的大小，距离和镜头CCD规格，求格，求镜头的焦距。的焦距。焦距焦距/宽（毫米）：（毫米）：f1=wD/W焦距焦距/高（毫米）：高（毫米）：f2=hD/Hv2)已知焦距，物体的大小和已知焦距，物体的大小和镜头CCD规格，求物体距离。格，求物体距离。物物距距/宽(米米)：D1=fW/w物物距距/高高(米米)：D2=fH/hv3)已知焦距，物距和已知焦距，物距和镜头CCD规格求其格求其视场宽高。高。物物宽(米米)：W
21、=wD/f物物高高(米米)：H=hD/fv4)已知已知镜头焦距求焦距求视角角水平水平视场角（度）：角（度）：aw2arctg(w/2f)垂直垂直视场角（度）：角（度）：ah2arctg(h/2f)v5)已知已知镜头视角求焦距角求焦距已知水平已知水平视场角，求焦距和垂直角，求焦距和垂直视角：角：f=(w/2)tg(aw/2),ah2arctg(h/2f)已知垂直已知垂直视场角，求焦距和水平角，求焦距和水平视角：角：f=(h/2)tg(ah/2),aw2arctg(w/2f)镜头焦距的确定（焦距的确定（6）7/21/202435中星电子中星电子v1求焦距求焦距实实例例v1）已知物体的大小，距离和）
22、已知物体的大小，距离和镜头镜头CCD规规格，求格，求镜头镜头的焦距。的焦距。v用用1/3”的的摄摄像机，像机，摄摄像机安装在收像机安装在收银员银员的的2米米高的上方，需要高的上方，需要监监控制收控制收银员银员2米米宽宽的柜台情况，的柜台情况，选选用多少毫米的用多少毫米的镜头镜头？镜头焦距的确定（焦距的确定（实例例1）7/21/202436中星电子中星电子镜头焦距的确定（焦距的确定（实例例1）7/21/202437中星电子中星电子v已知已知w=4.8mm.D=2m,W=2m，求焦距：，求焦距：v按焦距按焦距/宽宽（毫米）：（毫米）：f1=wD/W公式公式计计算：算：f=4.8X2000/2000
23、=4.8mm,则选则选用用4.8mm的的镜头镜头即可即可.镜头焦距的确定（焦距的确定（实例例1）7/21/202438中星电子中星电子v2）在）在实际应实际应用中，有些参数可能不是直接用中，有些参数可能不是直接给给出，出，而是需要我而是需要我们经过转换们经过转换得到。得到。v已知已知“看多看多远远”，求焦距：，求焦距：v计计算算1/3英寸英寸图图像像传传感器感器，图图像分辨率像分辨率为为D1，在在10m处处能看清能看清车车牌牌时镜头时镜头的焦距范的焦距范围围。镜头焦距的确定（焦距的确定（实例例2）7/21/202439中星电子中星电子v车牌大小牌大小约为45cm*15cm。要看清。要看清车牌，
24、牌，车牌在画牌在画面中所占象素大小必面中所占象素大小必须大于大于12030。v分分为以下两种情况：以下两种情况：v全画面都全画面都为车牌。此牌。此时物物宽为45cm，物高，物高为15cm。v由焦距由焦距计算算软件得焦距：按物件得焦距：按物宽计算：算：106mm；按物高；按物高计算：算：240mm。要同。要同时看清看清车牌，焦距最大牌，焦距最大为106mm。v画面里画面里12030个象素个象素为车牌。此牌。此时物物宽为（704/120）45cm270cm，物高，物高为（576/30）15cm285cm。v由焦距由焦距计算算软件得焦距：按物件得焦距：按物宽计算：算：17.778mm；按；按物高物高
25、计算：算：12.632mm。要同。要同时看清看清车牌，焦距最小牌，焦距最小为18mm。v所需焦距范所需焦距范围为（18mm106mm）镜头焦距的确定（焦距的确定（实例例2）7/21/202440中星电子中星电子v已知已知监监控范控范围围，求焦距：，求焦距：v具体的具体的应应用用环环境参境参见见下下图图，监监控范控范围为围为停停车线车线到到红绿红绿灯杆，灯杆，车车的高度的高度为为1.6m，宽宽度度为为2m。镜头焦距的确定（焦距的确定（实例例3）7/21/202441中星电子中星电子v假假设摄像机正像机正对着着车，设车身身长4m，摄像像头水平装在杆子上水平装在杆子上6m处，可以得到垂直，可以得到垂
26、直视场角角约为arctg(6/(24-4)17度，根据公式度，根据公式f=(h/2)tg(ah/2)，可知需焦距，可知需焦距为12mm左右左右的的镜头。v根据公式根据公式aw2arctg(w/2f)，水平，水平视场角角为22度左右，度左右，v根据公式根据公式D1=fW/w，在，在20m处可以看到可以看到宽8m的范的范围。镜头焦距的确定（焦距的确定（实例例3）7/21/202442中星电子中星电子7/21/202443中星电子中星电子v2.求物距求物距实例例v上例中，若上例中，若镜头为4mm9mm，则车牌在什么位置能被看清。牌在什么位置能被看清。v此此时只需只需计算最算最远距离，距离，则物物宽为
27、（704/120）45cm270cm，物高，物高为（576/30）15cm285cm。假。假设成像成像时宽成像在成像在ccd的的宽上。上。v焦距焦距为9mm时：按按宽算，算，D(f/h)*H=(9mm/4.8mm)*2.7m5m按高算，按高算，D(f/v)*V=(9mm/3.6mm)*2.85m7m，要同要同时看清楚，看清楚，选择5m。v焦距焦距为4mm时：按按宽算，算，D(f/h)*H=(4mm/4.8mm)*2.7m2.25m按高算，按高算，D(f/v)*V=(4mm/3.6mm)*2.85m3m，要同要同时看清楚，看清楚，选择2.25m。v综合起来，能看清楚的范合起来，能看清楚的范围在在
28、5m内。内。镜头焦距的确定（焦距的确定（实例例4）7/21/202444中星电子中星电子八、使用八、使用时的注意事的注意事项v1.计计算公式的所有算公式的所有计计算都基于算都基于“薄薄镜头镜头”（一种理（一种理想想镜头镜头）。此理想）。此理想镜头镜头与商与商业镜头业镜头的区的区别别在在实际实际应应用中可忽略不用中可忽略不计计。然而，广角。然而，广角镜头镜头可能与理想可能与理想镜头镜头有很大的差有很大的差别别。7/21/202445中星电子中星电子目前合作的主要镜头厂商介绍目前合作的主要镜头厂商介绍厂商名称特点福光合作开发1“自动光圈手动变焦镜头凤凰1/3”、1/2”手动变焦镜头，国内质量领先锐力“、1”高清手动镜头，价格便宜Eureka(斯普瑞华)2/3”高清自动光圈镜头TawovF0.95 1”高清镜头富士能全系列产品，质量最好Kowa1”、2/3”电动镜头，支持自动聚焦功能。高端产品有优势中星电子中星电子Q&A中星电子中星电子演讲完毕，谢谢观看！
