监控摄像机镜头角度和距离计算_增强版.doc

宁波诺可电子科技发展有限公司作者：马军华（工程师）对网络上各工程师撰写的工程文章进行收集，供大家学习和工程项目中参考使用镜头计算公式 (原理描述) 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体的距离的计算如下；f=wL/W 2、f=hL/Hf：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 W H1/4 3.22.41/3 4.83.61/2 6.44.82/3 8.86.61 12.79.6(1)lin靶面尺寸为宽12.7mmx高9.6mm,对角线16mm(2)2/3in靶面尺寸为宽8.8mmx高6.6mm,对角线11mm(3)1/2in靶面尺寸为宽6.4mmx高4.8mm,对角线8mm(4)1/3in靶面尺寸为宽4.8mmx高3.6mm,对角线6mm(5)1/4in靶面尺寸为宽3.2mmx高2.4mm,对角线4mm(6)1/5in正在开发之中，尚未推出正式产品由于摄像机画面宽度和高度与电视接收机画面宽度和高度一样，其比例均为4:3,当L不变，H或W增大时，f变小，当H或W不变，L增大时，f增大。2视场角的计算 如果知道了水平或垂直视场角便可按公式计算出现场宽度和高度。 水平视场角（水平观看的角度） =2tg-1= 垂直视场角q（垂直观看的角度） q=2tg-1= 式中w、H、f同上 水平视场角与垂直视场角的关系如下： q=或=q 表2中列出了不同尺寸摄像层和不同焦距f时的水平视场角b的值，如果知道了水平或垂直场角便可按下式计算出视场角便可按下式计算出视场高度H和视场宽度W. H=2Ltg、W=2Ltg 例如；摄像机的摄像管为17mm(2/3in),镜头焦距f为12mm，从表2中查得水平视场角为40而镜头与被摄取物体的距离为2m，试求视场的宽度w。 W=2Ltg=22tg=1.46m 则H=W=1.46=1.059m 焦距f越和长，视场角越小，监视的目标也就小。图解法 如前所示，摄像机镜头的视场由宽（W）。高（H）和与摄像机的距离（L）决定，一旦决定了摄像机要监视的景物，正确地选择镜头的焦距就由来3个因素决定； *.欲监视景物的尺寸 *.摄像机与景物的距离 *.摄像机成像器的尺士：1/3、1/2、2/3或1。 图解选择镜头步骤： 所需的视场与镜头的焦距有一个简单的关系。利用这个关系可选择适当的镜头。 估计或实测视场的最大宽度；估计或实测量摄像机与被摄景物间的距离；使用1/3”镜头时使用图2，使用1/2镜头时使用图3，使用2/3”镜头时使用图4，使用1镜头时使用图5。具体方法：在以W和L为座标轴的图示2-5中，查出应选用的镜头焦距。为确保景物完全包含在视场之中，应选用座标交点上，面那条线指示的数值。例如： 视场宽50m,距离40m,使用1/3格式的镜头，在座标图中的交点比代表4mm镜头的线偏上一点。这表明如果使用4mm镜头就不能覆盖50m的视场。而用2.8mm的镜头则可以完全覆盖视场。f=vD/V 或 f=hD/H其中，f代表焦距，v代表CCD靶面垂直高度，V代表被观测物体高度，h代表CCD靶面水平宽度，H代表被观测物体宽度。举例：假设用1/2”CCD摄像头观测，被测物体宽440毫米，高330毫米，镜头焦点距物体2500毫米。由公式可以算出：焦距f=6.4X2500/44036毫米 或焦距f=4.8X2500/33036毫米当焦距数值算出后，如果没有对应焦距的镜头是很正常的，这时可以根据产品目录选择相近的型号，一般选择比计算值小的，这样视角还会大一些。从原理到实践举例说明：在闭路监控工程中，工程人员往往会碰到镜头难以选配的问题；为此，我们提供以下简单的计算公式，供选取镜头时参考：公式1：F= w D / W公式2：F= h D / H说明：F ：镜头焦距D ：被摄物体距镜头的距离W：被摄物体需摄取的宽度H ：被摄物体需摄取的高度w：CCD靶面的宽度h ：CCD 靶面的高度例：某闭路监控工程中，用1/3”的摄像机，摄像机安装在收银员的2米高的上方，需要监控制收银员2米宽的柜台情况，选用多少毫米的镜头？按F= w D / W公式计算F=4.8 X 2000 / 2000 =4.8 mms 则选用4.8 mm 的镜头即可.附CCD 靶面规格尺寸(单位: mm)规格1/4 1/3 1/2 2/3 1 W 3.6 4.8 6.4 8.8 12.7 h 2.7 3.6 4.8 6.6 9.6 更简单一些的表达：1、如何选择镜头？先根据环境的远近选择镜头焦距；再根据观看的范围选择镜头角度；综合镜头的两种选择，以镜头的焦距选择为主。如视角不够，选择增加云台增大视角范围。2、如何选择镜头焦距？镜头的焦距物体距离(m)*CCD高度（mm）f= 物高(m)图形举例：以下是通过上述计算后得到理伦值：监控摄像机镜头角度和距离计算表镜头毫米数与搭配的CCD镜头焦距（毫米数）1/3 CCD1/4 CCD二者角度差异2.8mm89.975.614.33.6mm75.762.213.54mm69.957.012.96mm50.039.810.28mm38.530.48.112mm26.220.55.716mm19.815.44.425mm10.68.32.360mm5.31 CCD 搭配镜头拍摄范围的尺寸如下表所示(CCD w:12.7 h: 9.6)镜头焦距（毫米数）L:5米（W*H）L:10米（W*H）L:15米（W*H）L:20米（W*H）L:30米（W*H）2.8mm22.7*17.1m45.4*34.3m68*51.4m90.7*68.6m136*102.9m3.6mm17.6*13.3m35.3*26.7m52.9*40m70.6*53.3m105.8*80m4mm15.9*12m31.8*24m47.6*36m63.5*48m95.3*72m6mm10.6*8m21.2*16m31.8*24m42.3*32m63.5*48m8mm7.9*6m15.9*12m23.8*18m31.8*24m47.6*36m12mm5.3*4m10.6*8m15.9*12m21.2*16m31.8*24m16mm4.0*3m7.9*6m11.9*9m15.9*12m23.8*18m25mm2.5*1.9m5.1*3.8m7.6*5.8m10.2*7.7m15.2*11.5m60mm1.1*0.8m2.1*1.6m3.2*2.4m4.2*3.2m6.4*4.8m1/2 CCD 搭配镜头拍摄范围的尺寸如下表所示(CCD w:6.4 h:4.8)镜头焦距（毫米数）L:5米（W*H）L:10米（W*H）L:15米（W*H）L:20米（W*H）L:30米（W*H）2.8mm11.4*8.6m22.9*17.1m34.3*15.7m45.7*34.3m68.6*51.4m3.6mm8.9*6.7m17.8*13.3m26.7*20m35.6*26.7m53.3*40m4mm8*6m16*12m24*18m32*24m48*36m6mm5.3*4m10.7*8m16*12m21.3*16m32*24m8mm4*3m8*6m12*9m16*12m24*18m12mm2.7*2m5.3*4m8*6m10.7*8m16*12m16mm2*1.5m4*3m6*4.5m8*6m12*9m25mm1.3*1.0m2.6*1.9m3.8*2.9m5.1*3.8m7.7*5.8m60mm0.5*0.4m1.1*0.8m1.6*1.2m2.1*1.6m3.2*2.4m1/3 CCD 搭配镜头拍摄范围的尺寸如下表所示(CCD w:4.8 h:3.6)镜头焦距（毫米数）L:5米（W*H）L:10米（W*H）L:15米（W*H）L:20米（W*H）L:30米（W*H）2.8mm8.6*6.4m17.1*12.9m25.7*19.3m34.3*25.7m51.4*38.6m3.6mm6.7*5m13.3*10m20*15m26.7*20m40*30m4mm6*4.5m12*9m18*13.5m24*18m36*27m6mm4*3m8*6m12*9m16*12m24*18m8mm3*2.3m6*4.5m9*6.8m12*9m18*13.5m12mm2*1.5m4*3m6*4.5m8*6m12*9m16mm1.5*1.1m3*2.3m4.5*3.4m6*4.5m9*6.8m25mm0.96*0.72m1.9*1.5m2.9*2.2m3.8*2.9m5.8*4.3m60mm0.4*0.3m0.8*0.6m1.2*0.9m1.6*1.2m2.4*1.8m1/4 CCD 搭配镜头拍摄范围的尺寸如下表所示(CCD w:3.6 h:2.7)镜头焦距（毫米数）L:5米（W*H）L:10米（W*H）L:15米（W*H）L:20米（W*H）L:30米（W*H）2.8mm6.4*4.8m12.9*9.6m19.3*14.5m25.7*19.3m38.6*28.9m3.6mm5*3.8m10*7.5m15*11.3m20*15m30*22.5m4mm4.5*3.4m9*6.8m13.5*10.1m18*13.5m27*20.3m6mm3*2.3m6*4.5m9*6.8m12*9m18*13.5m8mm2.3*1.7m4.5*3.4m6.8*5.06m9*6.8m13.5*10.1m12mm1.5*1.13m3*2.25m4.5*3.38m6*4.5m9*6.75m16mm1.13*0.84m2.25*1.69m3.38*2.53m4.5*3.38m6.75*5.06m25mm