視頻監控系統攝像機鏡頭參數及選用原則
自動光圈鏡頭上的ALC(自動鏡頭控制)調整用于設定測光系統,可以整個畫面的平均亮度,也可以畫面中最亮部分(峰值)來設定基準信號強度,供給自動光圈調整使用。一般而言,ALC已在出廠時經過設定,可不作調整,但是對于拍攝景物中包含有一個亮度極高的目標時,明亮目標物之影像可能會造成“白電平削波”現象,而使得全部屏幕變成白色,此時可以調節ALC來變換畫面。
(1)鏡頭的分辨率
描述鏡頭成像質量的內在指標是鏡頭的光學傳遞函數與畸變,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為計量單位,計算公式為:鏡頭分辨率N二180/畫幅格式的高度。由于攝像機CCD靶面大小已經標準化,如1/2英寸攝像機,其靶面為寬6.4mm*高4.8mn,1/3英寸攝象機為寬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為38對線/mm,對1/3英寸格式攝像機,鏡頭的分辨率應大于50對線,攝像機的靶面越小,對鏡頭的分辨率越高。
(2)紅外感應能力
由于玻璃對不同波長光線的折射率不同,故聚焦點的位置會有所差別,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范圍內的光可以聚焦成功,呈現出清晰的圖像,這就是為什么普通鏡頭白天調清晰了,夜視模糊,或者夜視調清晰了,白天模糊的原因。
專業感紅外的鏡頭采用特殊的鏡片(超低色散),能做到把430~900nm甚至更長波段范圍的光線都聚集到同一平面上,所以不管白天還是夜視都是清晰的。
專業感紅外的鏡頭由于鏡片材料特殊,所以造價是很高的,為了降低價格,有些廠商采用鍍膜的方式,利用特種材料對光線進行修正,也能部分達到紅外感應鏡頭的效果,但是不好的鍍膜技術很容易脫落和蒸發的,反而會影響鏡頭原本成像的清晰度。
3.攝像機鏡頭的正確使用
設備選型必須結合現場環境需求,并考慮到一定的經濟性,下面就以使用環境的不同談如何正確選用攝像機鏡頭。
(1)鏡頭焦距的選用
攝像機鏡頭焦距的選用一般采用計算法,依據攝像機成像靶面尺寸(寬w,高h),需要監視范圍的尺寸(寬W或高H),監視點距離攝像機的距離(L),通過下述公式,計算出鏡頭需要的焦距。
公式一:f=W*L/w(W,L單位M,f,w單位mm)
公式二:f=H*L/h(H,L單位M,f,h單位mm)
舉例:當選用1/2″鏡頭時,圖像尺寸為u=4.8mm,h=6.4mm。
鏡頭至景物距離D=3500mm,景物的實際高度為U=2500mm(景物的實際寬度可由下式算出H=1.333這種關系由攝像機取景器CCD片決定)。
將以上參數代入公式一中,可得f=4.8
3500/2500=6.72mm,故選用6mm定焦鏡頭即可。(2)鏡頭C和CS接口的選擇
所有的攝象機鏡頭均是螺紋口的,CCD攝象機的鏡頭安裝接口有兩種工業標準,即C安裝座和CS安裝座。兩者螺紋部分相同,但兩者從鏡頭到感光表面的距離不同。
C安裝座:從鏡頭安裝基準面到焦點的距離是17.526mm。
CS安裝座:特種C安裝,其鏡頭安裝基準面到焦點的距離是12.5mm。
在選型時,一定要注意攝像機和鏡頭安裝方式的匹配,即鏡頭和攝像機的安裝座應該一致。基于C安裝座的螺紋深度比CS要大,CS的鏡頭是無法安裝到C安裝座的攝像機上的,但是可以將一個C安裝座鏡頭安裝到一個CS安裝座攝象機上時,則需要使用鏡頭轉換器(增加深度的墊片)。
4.鏡頭與CCD尺寸的匹配性
那么為何在鏡頭的選用中考慮CCD靶面的尺寸呢?為了從1/3″與1/2″CCD攝像機中獲取同樣的視角,1/3″CCD攝像機鏡頭焦距必須縮短;相反如果在1/3″CCD與1/2″CCD攝像機中采用相同焦距的鏡頭,情況又如何呢?1/3″CCD攝像機視角將比1/2″CCD攝像機明顯地減小,同時1/3″CCD攝像機的圖像在監視器上將比1/2″CCD的圖像放大,產生了使用長焦距鏡頭的效果。
另外我們在選擇鏡頭時還要注意這樣一個原則:即小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸靶面CCD攝像機的鏡頭,反之則不行。原因是:如1/2″CCD攝像機采用1/3″鏡頭,則進光量會變小,色彩會變差,甚至圖像也會缺損;反之,則進光量會變大,色彩會變好,圖像效果肯定會變好。當然,綜合各種因素,攝像機最好還是選擇與其相匹配的鏡頭。
(1)手動、自動光圈鏡頭的選用
手動、自動光圈鏡頭的選用取決于使用環境的照度是否恒定。
對于在環境照度恒定的情況下,如電梯轎箱內、封閉走廊里、無陽光直射的房間內,均可選用手動光圈鏡頭,這樣可在系統初裝調試中根據環境的實際照度,一次性整定鏡頭光圈大小,獲得滿意亮度畫面即可。
對于環境照度處于經常變化的情況,如隨日照時間而照度變化較大的門廳、窗口及大堂內等,均需選用自動光圈鏡頭(必須配以帶有自動光圈鏡頭插座的攝像機),這樣便可以實現畫面亮度的自動調節,獲得良好的較為恒定亮度的監視畫面。
對于自動光圈鏡頭的控制信號又可分為DC及VIDEO控制兩種,即直流電壓控制及視頻信號控制。這在自動光圈鏡頭的類型選用上,攝像機自動光圈鏡頭插座的連接方式上,以及選擇自動光圈鏡頭的驅動方式開關上,三者注意協調配合好即可。
(2)定焦、變焦鏡頭的選用
定焦、變焦鏡頭的選用取決于被監視場景范圍的大小,以及所要求被監視場景畫面的清晰程度。
鏡頭規格(鏡頭規格一般分為1/3″、1/2″和2/3″等)一定的情況下,鏡頭焦距與鏡頭視場角的關系為:鏡頭焦距越長,其鏡頭的視場角就越小;在鏡頭焦距一定的情況下,鏡頭規格與鏡頭視場角的關系為:鏡頭規格越大,其鏡頭的視場角也越大。所以由以上關系可知:在鏡頭物距一定的情況下,隨著鏡頭焦距的變大,在系統末端監視器上所看到的被監視場景的畫面范圍就越小,但畫面細節越來越清晰;而隨著鏡頭規格的增大,在系統末端監視器上所看到的被監視場景的畫面范圍就增大,但其畫面細節越來越模糊。
在狹小的被監視環境中如電梯轎箱內,狹小房間均應采用短焦距廣角或超廣角定焦鏡頭,如選用鏡頭規格為1/2″,CS型接口,鏡頭焦距為3.6mm或2.6mm鏡頭,這些鏡頭視場角均不小于99°或127°,這對于攝像機在狹小空間里一般標高為2.5m左右時,其鏡頭的視場角范圍足以覆蓋整個近距離狹小被監視空間。也可根據現場實際情況選用手動變焦鏡頭如日產ComputerT2Z2814CS-2鏡頭,這種鏡頭為1/3″CS型接口手動光圈鏡頭,其焦距2倍可調(手動調焦)。調焦范圍為2.8~6.0mm,視場角變化范圍為96°~47.2°,這種鏡頭非常適合在狹小的被監視環境中使用,在使用時可方便地根據實際需要,靈活實現對被監視場景的“點”或“面”的監視效果。
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