监控摄像头的选择与基本参数摄像机镜头的选择摄像机镜头是视频监视系统的最关键设备它的质量指标优劣直接影响摄像机的整机指标因此摄像机镜头的选择是否恰当既关系到系统质量又关系到工程造价。镜头相当于人眼的晶状体如果没有晶状体人眼看不到任何物体如果没有镜头那么摄像头所输出的图像就是白茫茫的一片没有清晰的图像输出这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的。当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时也就是人们常说的近视眼眼前的景物就变得模糊不清摄像头与镜头的配合也有类似现象当图像变得不清楚时可以调整摄像头的后焦点改变CCD芯片与镜头基准面的距离相当于调整人眼晶状体的位置可以将模糊的图像
变得清晰。由此可见镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。工程设计人员和施工人员都要经常与镜头打交道设计人员要根据物距、成像大小计算镜头焦距施工人员经常进行现场调试其中一部分就是把镜头调整到最佳状态。、镜头的分类按外形功能分按尺寸大小分按光圈分按变焦类型分按焦距长矩分球面镜头1” 25mm 自动光圈电动变焦长焦距镜头非球面镜头1/2” 3mm 手动光圈手动变
焦标准镜头针孔镜头1/3” 8.5mm 固定光圈固定焦距广角镜头鱼眼镜头2/3” 17mm 以镜头安装分类: 所有的摄象机镜头均是螺纹口的摄象机的镜头安装有两种工业标准即安装座和安装座。两者螺纹部分相同但两者从镜头到感光表面的距离不同。安装座从镜头安装基准面到焦点的距离是17.526mm。安装座特种安装此时应将摄象机前部的垫圈取下再安装镜头。其镜头安装基准面到焦点的距离是12.5mm。如果要将一个安装座镜头安装到一个安装座摄象机上时则需要使用镜头转换器。以摄象机镜头规格分类: 摄象机镜
头规格应视摄象机的尺寸而定两者应相对应。即摄象机的靶面大小为英寸时镜头应选英寸。摄象机的靶面大小为英寸时镜头应选英寸。摄象机的靶面大小为英寸时镜头应选英寸。如果镜头尺寸与摄象机靶面尺寸不一致时观察角度将不符合设计要求或者发生画面在焦点以外等问题。以镜头光圈分类: 镜头有手动光圈manual iris和自动光圈auto iris之分配合摄象机使用手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整故适用亮度变化的场合。自动光圈镜头有两类一类是将一个视频信号及电源从摄象机输送到透镜来控制镜头上的光圈称为视频输入型另一类则利用摄象机上的直流电压来直接控制光圈称为输入型。自动光圈镜头上的自动镜头控制调整用于设定测光系统可以整个画面的平均亮度也可以画面中最亮部分峰值来设定基准信号强度供给自动光圈调整使用。一般而言已在出厂时经过设定可不作调整但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高的目标时明亮目标物之影像可能会造成quot白电平削波quot现象而使得全部屏幕变成白此时可以调节来变换画面。另外自动光圈镜头装有光圈环转动光圈环时通过镜头的光通量会发生变化光通量即光圈一般用表示其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比即f焦距镜头实际有效口径值越小则光圈越大。采用自动光圈镜头对于下列应用情况是理想的选择它们是在诸如太阳光直射等非常亮的情况下用自动光圈镜头可有较宽的动态范围。要求在整个视野有良好的聚焦时用自动光圈镜头有比固定光圈镜头更大的景深。要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时应使用自动光圈镜头。以镜头的视场大小分类：标准镜头视角度左右在英寸摄象机中标准镜头焦距定为mm在英寸摄象机中标准镜头焦距定为mm。广角镜头视角度以上焦距可小于几毫米可提供较宽广的视景。远摄镜头视角度以内焦距可达几米甚至几十米此镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影响放大但使观察范围变小。变倍
镜头zoom lens也称为伸缩镜头有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类。可变焦点镜头vari-focus lens它介于标准镜头与广角镜头之间焦距连续可变即可将远距离物体放大同时又可提供一个宽广视景使监视范围增加。变焦镜头可通过设置自动聚焦于最小焦距和最大焦距两个位置但是从最小焦距到最大焦距之间的聚焦则需通过手动聚焦实现。针孔镜头镜头直径几毫米可隐蔽安装。从镜头焦距上分短焦距镜头因入射角较宽可提供一个较宽广的视野。中焦距镜头标准镜头焦距的长度视的尺寸而定。长焦距镜头因入射角较狭窄故仅能提供狭窄视景适用于长距离监视。变焦距镜头通常为电动式可作广角、标准或远望等镜头使用。1 定焦距焦距固定不变可分为有光圈和无光圈两种。·有光圈镜头光圈的大小可以调节。根据环境光照的变化应相应调节光圈的大小。光圈的大小可以通过手动或自动调节。人为手工调节光圈的称为手动光圈镜头自带微型电机自动调整光圈的称为自动光圈。·无光圈即定光圈其通光量是固定不变的。主要用光源恒定或摄像机自带电子快门的情况。2 变焦距焦距可以根据需要进行调整使被摄物体的图像放大或缩小。常用的变焦镜头为六倍、十倍变焦。三可变镜头可调焦距、调聚焦、调光圈。二可变镜头可调焦距、调聚焦、自动光圈。注释变焦镜头--焦平面的位置固定而焦路可连续调节的光学系统。变焦是通过移动镜头内部的镜片改变它们之间的相对位置而实现的。这样就可以在一定范围内改变镜头的焦距长度和视角。焦距--透镜中心或其第二主平面到图像聚集点处的距离。单位一般为毫米或英寸。光圈--位于摄像机镜头内部分的、可以调节的光学机械性阑也可用来控制通过镜头的光线的多少。自动光圈--镜头内的隔膜装置可根据电视摄像机传来的视频信号自行调节以适应光照强度的变化。光圈隔膜通过打开或关闭光圈来控制通过镜头传送的光线。典型的补偿范围是1000
0-1到300000-1。、选择镜头的技术依据镜头的成像尺寸应与摄象机靶面尺寸相一致如前所述有英寸、英寸、英寸、英寸、英寸、英寸等规格。镜头的分辨率描述镜头成像质量的内在指标是镜头的光学传递函数与畸变但对拥护而言需要了解的仅仅是镜头的空间分辨率以每毫米能够分辨的黑白条纹数为计量单位计算公式为镜头分辨率画幅格式的高度。由于摄象机靶面大小已经标准化如英寸摄象机其靶面为宽6.4mm高4.8mm英寸摄象机为宽4.8mm高3.6mm。因此对英寸格式的靶面镜头的最低分辨率应为对线mm对英寸格式摄象机镜头的分辨率应大于对线摄象机的靶面越小对镜头的分辨率越高。镜头焦距与视野角度首先根据摄象机到被监控目标的距离选择镜头的焦距镜头焦距f确定后则由摄象机靶面决定了视野。光圈或通光量镜头的通光量以镜头的焦距和通光孔径的比值来衡量以为标记每个镜头上均标有其最大的值通光量与值的平方成反比关系值越小则光圈越大。所以应根据被监控部分的光线变化程度来选择用手动光圈还是用自动光圈镜头。、变焦镜头zoom lens 变焦镜头有手动伸缩镜头和自动伸缩镜头两大类。伸缩镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内变化因此可以使被监控的目标放大或缩小所以也常被成为变倍镜头。典型的光学放大规格有倍6.036mmF1.2、倍4.536mmF1.6、倍8.080mmF1.2、倍6.072mmF1.2、倍10200mmF1.2等档次并以电动伸缩镜头应用最普遍。为增大放大倍数除光学放大外还可施以电子数码放大。在电动伸缩镜头中光圈的调整有三种即自动光圈、直流驱动自动光圈、电动调整光圈。其聚焦和变倍的调整则只有电动调整和预置两种电动调整是由镜头内的马达驱动而预置则是通过镜头内的电位计预先设置调整停止位这样可以免除成像必须逐次调整的过程可精确与快速定位。在球形罩
一体化摄像系统中大部分采用带预置位的伸缩镜头。另一项令用户感兴趣的则是快速聚焦功能它由测焦系统与电动变焦反馈控制系统构成。4、镜头与摄像机CCD尺寸的关系1/2quot镜头既可用于1/2quot摄像机也可用于1/3quot摄像机但视角会减少25左右。1/3quot镜头不能用于1/2quot摄像机只能用于1/3quot摄像机。5、不同种类镜头的应用范围手动、自动光圈镜头的应用范围手动光圈镜头是的最简单的镜头适用于光照条件相对稳定的条件下手动光圈由数片金属薄片构成。光通量靠镜头外径上的一个环调节。旋转此圈可使光圈收小或放大。在照明条件变化大的环境中或不是用来监视某个固定目标应采用自动光圈镜头比如在户外或人工照明经常开关的地方自动光圈镜头的光圈的动作由马达驱动马达受控于摄像机的视频信号。手动光圈镜头和自动光圈镜头又有定焦距光圈镜头自动光圈镜头和电动变焦距镜头之分。定焦距光圈镜头一般与电子快门摄像机配套适用于室内监视某个固定目标的场所作用。定焦距镜头一般又分为长焦距镜头中焦距镜头和短焦距镜头。中焦距镜头是焦距与成像尺寸相近的镜头焦距小于成像尺寸的称为短距镜头短焦距镜头又称广角镜头该镜头的焦距通常是28mm以下的镜头短焦距镜头主要用于环境照明条件差监视范围要求宽的场合焦距大于成像尺寸的称为长焦距镜头长焦距镜头又称望远镜头这类镜头的焦距一般在150mm以上主要用于监视较远处的景物。手动光圈镜头可与电子快门摄像机配套在各种光线下均可使用。自动光圈镜头EF可与任何CCD摄像机配套在各种光线下均可使用特别用于被监视表面亮度变化大、范围较大的场所。为了避免引起光晕现象和烧坏靶面一般都配自动光圈镜头。电动变焦距镜头可与任何CCD摄像机配套在各种光线下均可使用变焦距镜头是通过遥控装置来进行光对焦光圈开度改变焦距大小的。6、镜头的主要性能指标有以下几个 1 焦
距焦距的大小决定着视场角的大小焦距数值小视场角大所观察的范围也大但距离远的物体分辨不很清楚焦距数值大视场角小观察范围小只要焦距选择合适即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。由于焦距和视场角是一一对应的一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角所以在选择镜头焦距时应该充分考虑是观测细节重要还是有一个大的观测范围重要如果要看细节就选择长焦距镜头如果看近距离大场面就选择小焦距的广角镜头。2 光阑系数即光通量用F表示以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量。每个镜头上都标有最大F值例如6mm/F1.4代表最大孔径为4.29毫米。光通量与F 值的平方成反比关系F值越小光通量越大。镜头上光圈指数序列的标值为
1.42
2.845.68111622等其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的2倍。也就是说镜头的通光孔径分别是1/1.41/21/2.81/41/5.61/81/111/161/22前一数值是后一数值的根号2倍因此光圈指数越小则通光孔径越大成像靶面上的照度也就越大。另外镜头的光圈还有手动MANUAL IRIS和自动光圈AUTO IRIS之分。配合摄像头使用手动光圈适合亮度变化不大的场合它的进光量通过镜头上的光圈环调节一次性调整合适为止。自动光圈镜头会随着光线的变化而自动调整用于室外、入口等光线变化大且频繁的场合。 3 自动光圈镜头自动光圈镜头目前分为两类一类称为视频VIDEO驱动型镜头本身包含放大器电路用以将摄像头传来的视频幅度信号转换成对光圈马达的控制。另一类称为直流DC驱动型利用摄像头上的直流电压来直接控制光圈。这种镜头只包含电流计式光圈马达要求摄像头内有放大器
江铠同富二代电路。对于各类自动光圈镜头通常还有两项可调整旋钮一是ALC调节测光调节有以峰值测光和根据目标发光条件平均测光两种选择一般取平均测光档另一个是LEVEL调节灵敏
度可将输出图像变得明亮或者暗淡。 4 变倍镜头变倍镜头分为手动MANUAL ZOOM LENS和电动AUTO ZOOM LENS两种手动变倍镜头一般用于科研项目而不
用在闭路监视系统中。在监控很大的场面时摄像头通常要配合电动镜头和云台使用。电动镜头的好处是变焦范围大既可以看大范围的情况也可以聚焦某个细节再加上云台可以上下左右的转动可视范围就非常大了。电动镜头有6倍、10倍、15倍、20倍等多种倍率如果再知道基准焦距就可以确定镜头焦距的可变范围。例如一个6倍电动镜头基准焦距为8.5毫米那么其变焦范围就是8.5到51毫米连续可调视场角为31.3到5.5度。电动镜头的控制电压一般是直流8V16V最大电流为30毫安。所以在选控制器时要充分考虑传输线缆长度如果距离太远线路产生的电压下降会导致镜头无法控制必须提高输入控制电压或更换视频矩阵主机配合解码器控制。选配镜头原则: 为了获得预期的摄像效果在选配镜头时应着重注意六个基本要素A 被摄物体的大小B
被摄物体的细节尺寸C 物距 D 焦距E CCD摄像机靶面的尺寸F 镜头及摄像系
统的分辨率焦距的计算公式计算法视场和焦距的计算视场系指被摄取物体的大小视场的大小是以镜头至被摄取物体距离镜头焦头及所要求的成像大小确定的。1、镜头的焦距视场大小及镜头到被摄取物陈奕迅经典歌词
体的距离的计算如下fwL/W 2、fhL/h f镜头焦距w图象的宽度被摄物体在ccd靶面上成象宽度W被摄物体宽度L被摄物体至
镜头的距离h图象高度被摄物体在ccd靶面上成像高度视场摄取场景高度H被摄物体的高度ccd靶面规格尺寸单位mm 规格规格1/3quot 1/2quot 2/3quot 1quot W 4.8 6.4 8.8 12.7 H 3.6 4.8 6.6 9.6 镜头后截距的调整焦镜头后截距的调整使用摄像机自动电子快门功能将镜头光圈调到最大镜头聚焦环按景物实际距离调整然后调节镜头后截距直至图像最清晰。变焦镜头后截距的调整1. 打开摄像机自动电子快门功能。2. 用控制器将镜头光圈调到最大。3. 将摄像机对准30米以外的物体聚焦调至无穷远处大部分镜头是面对镜头面的聚焦调节环顺时针旋转到头。4. 用控制器调整镜头变焦将景物推至最远调整镜头后截距使景物最清楚。5. 用控制器调整镜头变焦将景物拉至最近微调镜头聚焦使景物最清楚。6. 重复45步数遍直至景物在镜头变焦过程中始终清楚。外型、类型、指标的选择当前的摄象机设备品牌、种类繁多需要根据用户需求、现场环境、安装方式加以选择外型、类型、指标的选择一、摄象机外型的选择式摄象机适合于所有监控场合1/2”CCD 适合于配置大倍数、长焦距镜头监视范围大、图象质量要求高的室外环境1/3”或更小CCD 适合于图象质量要求较高配置定焦镜头或常规变焦镜头的场合一体化摄象机含带云台的一体机适合于图象质量要求一般监视范围较小项目投资较小的场合室内/室外均可使用半球型摄象机适合于室内隐蔽安装图象质量要求不高以美观、隐蔽安装为主要目的的场合智能球机适合于室内/室外环境更注重摄象设备的整体使用功能的
兽兽翻脸门>烧鸡的做法方便性和美观隐蔽安装图象质量要求一般其它异型摄象机烟感、针孔、飞碟等适合于室内环境有特殊安装要求的二、摄象机类型的确定彩摄象机适合于光线较为充足的环境黑白摄象机适合于所有监控环境尤其是照度较低的环境并且可以配合红外辅助照明设备以实现夜间监控彩转黑白单摄象机适合于光线变化大日夜监控图象要求均较高的场合3CCD彩摄象机适合于投资大图象质量要求很高的场合三、摄象机指标的确定清晰度450至480线彩560线黑白高清晰度对图象质量要求高330线至420线彩380线黑白普通清晰度对图象质量要求不高灵敏度0.1lux彩0.01lux黑白低照度适合于光线不足的监控场合2lux彩0.1lux黑白常
规超度适合于光线充足对夜间监视要求不高的场合电子快门自动/手动可以配合镜头扩展摄象机灵敏度范围AGC 自动可以配合镜头扩展摄象机灵敏度范围背光补偿自动或菜单设置适合于固定监视点具有逆光的监视环境信噪比48dB以上高质量适合于摄取较暗场景45至48dB 一般质量适合于光线充足或变化不大的环境白平衡ATW 适合于景物的彩温度在拍摄期间不断改变的场合ACW 适合于可以到白参考目标的环境强光抑制适合于监视现场经常出现反差很大的强烈光线的场合供电方式AC220V或AC24V/DC12V 可根据其它前端设备的配置选择在具有特殊要求需要使用安全电压时采用低压供电摄象机监控摄像机的定焦与变焦镜头镜头是监控摄像机的眼睛正确选择镜头以及良好的安装与调整是清晰成像的第一步。当前13quot镜头是应用的主流自动光圈镜头销售量最多变焦镜头是应用发展的趋势。1 应依据监控摄像机到被监视目标的距离来选择定焦镜头Fixed Focal Lens的焦距。从焦距上区分
有短焦距广角镜头、中焦距标准镜头、长焦距远镜头。镜头焦距通常用值来表示镜头光圈一般用F表示F取值以镜头的焦距和通光孔径d的比值来衡量Ff/d每个镜头上均标有其最大的F值。2监控摄像机的镜头规格应与摄像机CCD靶面尺寸12quot为6.4hX4.8υ、13quot为4.8hX3.6υ、14quot为3.2hX2.4υ相对应。如果镜头尺寸与摄像机CCD靶面尺寸不一致时观察角度将不符合设计要求或者发生画面在焦点以外等问题。3监控摄像机的水平视觉度数及垂直视觉度数与摄像机CCD靶面尺寸hXυ及镜头焦距f之间有如下关系水平视觉度数2arctan h2f 垂直视觉度数2arctan υ/2f。4镜头有自动光圈auto iris和手动光圈manual iris之分。自动光圈用于被照物光线变化较多场合手动光圈用于被照物光线稳定之处。自动光圈镜头有二种驱动方式一类为视频输入型Video driverwith Amp它将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头上的光圈这种视频输入型镜头内包含有放大器电路用以将监控摄像机传来的视频信号转换成对光圈马达的控制另一类称为DC输入型DC driverno Amp它利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈这种镜头内只包含电流计式光圈马达摄像机内没有放大器电路。二种驱动方式产品不具可互换性但现已有通用型自动光圈镜头推出。5镜头安装有C型和CS型两种C型安装的镜头在CCD摄像机与镜头间多了5mm 调整光圈值的环。C型安装的摄像机可用CS型镜头但CS安装的监控摄像机不能使用C型镜头。Philips公司推出革命性的Wizard镜头安装向导保证镜头与摄像机的完全兼容这使得在任何环境下都可得到最优图像。6变焦镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内变化因此可以使被监控的目标放大或缩小。典型的光学放大规格有诸如620倍等不同档次并以电动缩放镜头Zoom Lens应用最普遍。按变焦镜头参数可调整的项目划分有·三可变镜头——光圈、聚焦、焦距均需
元彬个人资料人为调节。·二可变镜头——通常是自动光圈镜头而聚焦和焦距需人为调节。·单可变镜头——一般是自动光圈和自动聚焦的镜头而焦距需人为调节。7缩放/变焦镜头Vari Focal Lens是变焦镜头配合缩放镜头功能焦距连续可变可将远距离物体放大又可提供一个宽广视景使监视宽度增加。日本Kowa公司提供从1.63.4mm的宽角度镜头到15.0—300mm的远距镜头。8除传统的球面镜头外新一代的是非球面镜头Aspherical Lens镜片研磨的形状为抛物线、二次曲线、三次曲线或高次曲线并且在设计时就考虑到了镜头的相差、差、球差等校正因素通常一片非球面镜片就能达到多个球面镜片矫正像差的效果因此可以减少镜片的数量使得镜头的精度更佳、清晰.
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