視頻監控系統攝像機鏡頭參數及選用原則

自動(dòng)光圈鏡頭上的ALC(自動(dòng)鏡頭控制)調整用于設定測光系統，可以整個(gè)畫(huà)面的平均亮度，也可以畫(huà)面中最亮部分(峰值)來(lái)設定基準信號強度，供給自動(dòng)光圈調整使用。一般而言，ALC已在出廠(chǎng)時(shí)經(jīng)過(guò)設定，可不作調整，但是對于拍攝景物中包含有一個(gè)亮度極高的目標時(shí)，明亮目標物之影像可能會(huì )造成“白電平削波”現象，而使得全部屏幕變成白色，此時(shí)可以調節ALC來(lái)變換畫(huà)面。

(1)鏡頭的分辨率

描述鏡頭成像質(zhì)量的內在指標是鏡頭的光學(xué)傳遞函數與畸變，但對用戶(hù)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(huà)幅格式的高度。由于攝像機CCD靶面大小已經(jīng)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(xiàn)/mm，對1/3英寸格式攝像機，鏡頭的分辨率應大于50對線(xiàn)，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(cháng)光線(xiàn)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(cháng)的光線(xiàn)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(zhuān)業(yè)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(cháng)波段范圍的光線(xiàn)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(zhuān)業(yè)感紅外的鏡頭由于鏡片材料特殊，所以造價(jià)是很高的，為了降低價(jià)格，有些廠(chǎng)商采用鍍膜的方式，利用特種材料對光線(xiàn)進(jìn)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(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。

3.攝像機鏡頭的正確使用

設備選型必須結合現場(chǎng)環(huán)境需求，并考慮到一定的經(jīng)濟性，下面就以使用環(huán)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(diǎn)距離攝像機的距離(L)，通過(guò)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(shí)，圖像尺寸為u=4.8mm，h=6.4mm。

鏡頭至景物距離D=3500mm，景物的實(shí)際高度為U=2500mm(景物的實(shí)際寬度可由下式算出H=1.333這種關(guān)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(yè)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(diǎn)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(diǎn)的距離是12.5mm。

在選型時(shí)，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?；贑安裝座的螺紋深度比CS要大，CS的鏡頭是無(wú)法安裝到C安裝座的攝像機上的，但是可以將一個(gè)C安裝座鏡頭安裝到一個(gè)CS安裝座攝象機上時(shí)，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(shí)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(chǎn)生了使用長(cháng)焦距鏡頭的效果。

另外我們在選擇鏡頭時(shí)還要注意這樣一個(gè)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(jìn)光量會(huì )變小，色彩會(huì )變差，甚至圖像也會(huì )缺損;反之，則進(jìn)光量會(huì )變大，色彩會(huì )變好，圖像效果肯定會(huì )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(dòng)、自動(dòng)光圈鏡頭的選用

手動(dòng)、自動(dòng)光圈鏡頭的選用取決于使用環(huán)境的照度是否恒定。

對于在環(huán)境照度恒定的情況下，如電梯轎箱內、封閉走廊里、無(wú)陽(yáng)光直射的房間內，均可選用手動(dòng)光圈鏡頭，這樣可在系統初裝調試中根據環(huán)境的實(shí)際照度，一次性整定鏡頭光圈大小，獲得滿(mǎn)意亮度畫(huà)面即可。

對于環(huán)境照度處于經(jīng)常變化的情況，如隨日照時(shí)間而照度變化較大的門(mén)廳、窗口及大堂內等，均需選用自動(dòng)光圈鏡頭(必須配以帶有自動(dòng)光圈鏡頭插座的攝像機)，這樣便可以實(shí)現畫(huà)面亮度的自動(dòng)調節，獲得良好的較為恒定亮度的監視畫(huà)面。

對于自動(dòng)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(dòng)光圈鏡頭的類(lèi)型選用上，攝像機自動(dòng)光圈鏡頭插座的連接方式上，以及選擇自動(dòng)光圈鏡頭的驅動(dòng)方式開(kāi)關(guān)上，三者注意協(xié)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(chǎng)景范圍的大小，以及所要求被監視場(chǎng)景畫(huà)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(chǎng)角的關(guān)系為：鏡頭焦距越長(cháng)，其鏡頭的視場(chǎng)角就越小;在鏡頭焦距一定的情況下，鏡頭規格與鏡頭視場(chǎng)角的關(guān)系為：鏡頭規格越大，其鏡頭的視場(chǎng)角也越大。所以由以上關(guān)系可知：在鏡頭物距一定的情況下，隨著(zhù)鏡頭焦距的變大，在系統末端監視器上所看到的被監視場(chǎng)景的畫(huà)面范圍就越小，但畫(huà)面細節越來(lái)越清晰;而隨著(zhù)鏡頭規格的增大，在系統末端監視器上所看到的被監視場(chǎng)景的畫(huà)面范圍就增大，但其畫(huà)面細節越來(lái)越模糊。

在狹小的被監視環(huán)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(chǎng)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(shí)，其鏡頭的視場(chǎng)角范圍足以覆蓋整個(gè)近距離狹小被監視空間。也可根據現場(chǎng)實(shí)際情況選用手動(dòng)變焦鏡頭如日產(chǎn)ComputerT2Z2814CS-2鏡頭，這種鏡頭為1/3″CS型接口手動(dòng)光圈鏡頭，其焦距2倍可調(手動(dòng)調焦)。調焦范圍為2.8～6.0mm，視場(chǎng)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(huán)境中使用，在使用時(shí)可方便地根據實(shí)際需要，靈活實(shí)現對被監視場(chǎng)景的“點(diǎn)”或“面”的監視效果。