摄像机镜头的选择.doc

摄像机选购技巧：1. 什么是CCD摄像机？CCD是Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。2. CCD摄像机的工作方式被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。3. 分辨率的选择评估摄像机分辨率的指标是水平分辨率，其单位为线对，即成像后可以分辨的黑白线对的数目。常用的黑白摄像机的分辨率一般为380-600，彩色为380-480，其数值越大成像越清晰。一般的监视场合，用400线左右的黑白摄像机就可以满足要求。而对于医疗、图像处理等特殊场合，用600线的摄像机能得到更清晰的图像。4. 成像灵敏度通常用最低环境照度要求来表明摄像机灵敏度，黑白摄像机的灵敏度大约是0.02-0.5Lux(勒克斯)，彩色摄像机多在1Lux以上。0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合；在夜间使用或环境光线较弱时，推荐使用0.02Lux的摄像机。与近红外灯配合使用时，也必须使用低照度的摄像机。另外摄像的灵敏度还与镜头有关，0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2相当于3.4Lux/F1. 4。 参考环境照度：夏日阳光下 100000Lux 、阴天室外 10000Lux、电视台演播室 1000Lux 、距60W台灯60cm桌面 300Lux 、室内曰光灯 100Lux 、黄昏室内 10Lux、20cm处烛光 10-15Lux 、夜间路灯 0.1Lux5. 电子快门 电子快门的时间在1/50-1/100000秒之间，摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式，可根据环境的亮暗自动调节快门时间，得到清晰的图像。有些摄像机允许用户自行手动调节快门时间，以适应某些特殊应用场合。6. 外同步与外触发外同步是指不同的视频设备之间用同一同步信号来保证视频信号的同步，它可保证不同的设备输出的视频信号具有相同的帧、行的起止时间。为了实现外同步，需要给摄像机输入一个复合同步信号(C-sync)或复合视频信号。外同步并不能保证用户从指定时刻得到完整的连续的一帧图像，要实现这种功能，必须使用一些特殊的具有外触发功能的摄像机。7. 光谱响应特性 CCD器件由硅材料制成，对近红外比较敏感，光谱响应可延伸至1.0um左右。其响应峰值为绿光(550nm)，分布曲线如右图所示。夜间隐蔽监视时，可以用近红外灯照明，人眼看不清环境情况，在监视器上却可以清晰成像。由于CCD传感器表面有一层吸收紫外的透明电极，所以CCD对紫外不敏感。彩色摄像机的成像单元上有红、绿、兰三色滤光条，所以彩色摄像机对红外、紫外均不敏感。8. CCD芯片的尺寸 CCD的成像尺寸常用的有1/2、1/3等，成像尺寸越小的摄像机的体积可以做得更小些。在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。 芯片规格 成像面大小(宽X高) 对角线 1/2 6.4x4.8mm 8mm 1/3 4.8x3.6mm 6mm摄像机视场角、拍摄范围与镜头、CCD的关系摄像机拍摄的视角与镜头的毫米数、CCD的尺寸大小密不可分，下表为镜头毫米数与搭配的CCD拍摄视角的对应关系，可供大家参考：镜头焦距搭配1/3 CCD搭配1/4 CCD二者的角度差异2.8 mm89.975.614.33.6 mm75.7 62.213.54 mm69.9 57.012.96 mm50.0 39.810.28 mm38.5 30.48.112 mm26.2 20.55.716 mm19.8 15.44.425 mm10.6 8.32.360 mm5.3 4.11.21/3 CCD 搭配镜头拍摄范围的尺寸如下表所示：镜头焦距(毫米数)距离5米(宽高)距离10米(宽高)距离15米(宽高)距离20米(宽高)距离30米(宽高)2.8mm139.8米2619.5米3929.3米5239米7858.5米3.6mm8.56.4米1712.8米25.519米3425.5米5138.3米4mm86米1612米2418米3224米4836米6mm5.54.1米118.3米16.512.4米2216.5米3324.8米8mm3.52.6米75.3米10.57.9米1410.5米2115.8米12mm21.5米43米64.5米86米129米16mm1.51.1米32.3米4.53.4米64.5米96.8米25mm1.31米2.51.9米3.82.9米53.8米7.55.6米60mm0.50.4米10.75米1.51.1米21.5米32.3米备注:同样毫米数的镜头搭配1/4的CCD芯片拍摄的范围和角度稍微窄一点,但是拍摄画面中的物体看起来要大一点.表中的数据为水平方向的视场角度,如果摄像机装在高处往低处监看时,视场角和拍摄范围要稍微大一些,但拍摄画面中的物体要稍微小一点.硬压缩与软压缩的有什么区别？软压缩录像卡，主要是由一个若干个图像采集芯片为核心，配合周边电路与元件，完成图像采集功能的一种硬件电路板产品，软压缩录像卡从外型上看，各厂家做的基本一样，差别很小，因为各厂家设计电路是都必须按照芯片资料提供的样板电路为基础而设计。软压缩录像卡的图像采集是通过图像采集芯片（如FUNSION 878A）完成，而图像压缩则是通过软件实现，即通过电脑CPU运算完成。硬压缩录像卡，其图像采集与图像压缩都是通过板卡上的芯片实现。与软压缩的区别主要就是该产品将图像压缩算法软件写入了硬件板卡上的DSP芯片里，让DSP代替CPU来运算，减轻了CPU运算的压力，如果您的硬盘录像机电脑主机CPU频率低，监控路数多，而且要求全实时，硬盘空间特别大的话可采用硬压缩录像卡。因为硬压缩不怎么用CPU资源，资源充足，故大多数硬压缩采用高分辨率显示，采用大比特流压缩，图像清晰度高，但这样也带来了新的问题，就是数据量太大，故硬压缩消耗硬盘也大，录像保存的时间较短。另外硬压缩中的图像压缩DSP芯片，由于设计上远远不如CPU设计科学，其发热量大，最高温度达80度以上，如果将四张硬压缩卡并排插入电脑，组成32路实时录像，在没有良好散热条件下，夏天特别容易死机，所以在天气炎热的南方城市安装硬盘录像是不得不考虑这一问题。硬压缩还有一个无法克服的缺陷，就是因为硬压缩产品硬件成本太高，价格降不下来。如果从压缩技术上讲，两种压缩方式并没有什么区别，都可以获得相同的压缩比和码流，但是，由于硬件载体不同，对整个电脑系统来讲，整体性能有天壤之别： 硬件压缩是指所有视频和音频信号的接收、压缩处理全部由视频卡的高速DSP芯片来完成，无需CPU干预，CPU要做的工作仅仅是将视频卡送过来的按固定编码格式压缩好的数据流写入硬盘和送到网络上。软件压缩是指视频卡只对信号源作简单的数字化转换，大量的压缩处理工作由应用程序完成，换句话讲，就是交给CPU和内存来完成。显而易见，如此系统接到网络上，一方面要完成大量的编码工作，另一方面要响应网络客户端请求，为其输送数据，同时还要应付突如其来的回放检索，这就好象一辆超载行驶的汽车，随时都有翻车的危险。网络视频监控系统中的摄像机镜头的选择随着我国智能建筑行业的发展，网络视频监控系统技术在智能建筑中的地位与作用也与日俱增。数字网络视频监控系统作为一种安保技术，在星级宾馆、涉外办公楼、银行、政府机关等场所越来越发挥着它的重要作用，包括现在的智能小区亦将网络视频监控系统作为安保及物业管理的一个重要手段。为了让网络视频监控系统技术在智能建筑中发挥更好的作用，在网络视频监控系统监控工程中，如何正确选择摄像机镜头，对于经济指标与技术性能都是十分重要的。镜头的分类 根据民用建筑的应用场合镜头的种类大致可分为：(1)广角镜头：视角在90度以上，一般用于电梯轿箱内、大厅等小视距大视角场所；(2)标准镜头：视角在30度左右，一般用于走道及小区周界等场所； (3)长焦镜头：视角在20度以内，焦距的范围从几十毫米到上百毫米，用于远距离监视(4)变焦镜头：镜头的焦距范围可变，可从广角变到长焦，用于景深大，视角范围广的区域； (5)针孔镜头：用于隐蔽监控。镜头焦距的确定 在选择镜头时，有以下五个因素确定镜头标准：（1） 监控现场的大小；（2） 被摄物体的大小；（3） 物距；（4） 焦距；（5） CCD靶面尺寸 。前4点可由现场测量并通过计算来确定镜头的焦距标准，其计算方法如下：u 1/3CCDF=4.8L/W或F=3.6L/H u 1/2CCDF=6.4L/W或F=4.8L/H 其中，W为被摄物体的宽度；H为被摄物体的高度；L为镜头到被摄物体间的距离；F为镜头焦距。那么为何在镜头的选用中考虑CCD靶面的尺寸呢?为了从1/3与1/2 CCD摄像机中获取同样的视角，1/3 CCD摄像机镜头焦距必须缩短；相反如果在1/3 CCD与1/2 CCD摄像机中采用相同焦距的镜头，情况又如何呢?1/3 CCD摄像机视角将比1/2 CCD摄像机明显地减小，同时1/3 CCD摄像机的图像在监视器上将比1/2 CCD的图像放大，产生了使用长焦距镜头的效果。另外我们在选择镜头时还要注意这样一个原则：即小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸靶面CCD摄像机的镜头，反之则不行。原因是：如1/2 CCD摄像机采用1/3镜头，则进光量会变小，色彩会变差，甚至图像也会缺损；反之，则进光量会变大，色彩会变好，图像效果肯定会变好。当然，综合各种因素，摄像机最好还是选择与其相匹配的镜头。 手动光圈及自动光圈的选择镜头光圈分手动和自动两种。以往由于摄像机的使用在室外或其它特殊场合等缘故，所以较多选用自动光圈镜头。在目前的网络视频监控系统监控工程中，由于智能建筑大量使用CCTV系统，室内监控点占较高的比例。而许多工程商在做工程设备报价时，也同样喜欢采用自动光圈镜头。虽然自动光圈镜头对监控点的光线变化适应性较强，但其价格也明显高于相同焦距的手动定焦镜头。而现在大多数的摄像机都有电子快门，室内的光源也较为稳定，因此，智能建筑项目中大量采用自动光圈镜头没有太大的必要；另一方面，现在市场上用的自动光圈镜头分为二大类：a.电源驱动自动光圈镜头；b.视频驱动自动光圈镜头。电源驱动自动光圈镜头是通过四根线控制镜头的，其中两根为DC12V或DC24V电源来驱动镜头中的马达，另两根控制线通过镜头内的光感应点感应外部光源的照度来控制光圈的大小；视频驱动自动光圈镜头则是通过三根线来控制镜头的，其中一根为视频触发信号来起动光圈，并控制光圈大小，另二根为DC12V或DC24V电源线驱动电机马达。目前市场上大多黑白或彩色摄像机虽然有自动光圈镜头接口，但除了少数可以兼容二种镜头以外，大多数摄像机不能兼容，只能使用电源驱动自动光圈镜头或视频驱动自动光圈镜头。如果在使用中当一些摄像机损坏时，新购入的摄像机就有与原来的自动光圈镜头是否兼容的问题。但当工程中的监控点在室外时，采用带自动光圈的镜头是必要的，因为室外的光线的动态范围变化较大，夏日阳光下环境照度达50000Lx100000Lx；夜间路灯时仅为10Lx，变化幅度相当大。在这种情况下摄像机无论是否具有自动调整灵敏度功能即通过摄像机本身的电子快门已不可能适应这么宽的照度范围，也就无法达到控制图像效果的作用。在网络视频监控系统中如何根据现场被监视环境，正确选用摄像机镜头是非常重要的，因为它直接影响到系统组成后在系统末端监视器上所看到的被监视面画的效果能否满足系统的设计要求(就画面范围或图像细节而言)，所以正确的选用摄像机镜头可以使系统得到最优化设计并可获得良好的监视效果。摄像机镜头就光圈而言可分为手动光圈镜头及自动光圈镜头两种，就焦距而言又可分为定焦镜头及变焦镜头两种。 下面就以使用环境的不同谈如何正确选用摄像机镜头。1、 手动、自动光圈镜头的选用手动、自动光圈镜头的选用取决于使用环境的照度是否恒定。 对于在环境照度恒定的情况下，如电梯轿箱内、封闭走廊里、无阳光直射的房间内，均可选用手动光圈镜头，这样可在系统初装调试中根据环境的实际照度，一次性整定镜头光圈大小，获得满意亮度画面即可。对于环境照度处于经常变化的情况，如随日照时间而照度变化较大的门厅、窗口及大堂内等，均需选用自动光圈镜头(必须配以带有自动光圈镜头插座的摄像机)，这样便可以实现画面亮度的自动调节，获得良好的较为恒定亮度的监视画面。对于自动光圈镜头的控制信号又可分为DC及VIDEO控制两种，即直流电压控制及视频信号控制。这在自动光圈镜头的类型选用上，摄像机自动光圈镜头插座的连接方式上，以及选择自动光圈镜头的驱动方式开关上，三者注意协调配合好即可。2、定焦、变焦镜头的选用定焦、变焦镜头的选用取决于被监视场景范围的大小，以及所要求被监视场景画面的清晰程度。镜头规格(镜头规格一般分为1/3、1/2和2/3等)一定的情况下，镜头焦距与镜头视场角的关系为：镜头焦距越长，其镜头的视场角就越小(见图1所示)；在镜头焦距一定的情况下，镜头规格与镜头视场角的关系为：镜头规格越大，其镜头的视场角也越大。所以由以上关系可知：在镜头物距一定的情况下，随着镜头焦距的变大，在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面范围就越小，但画面细节越来越清晰；而随着镜头规格的增大，在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面范围就增大，但其画面细节越来越模糊。在镜头规格及镜头焦距一定的前提下，CS型接口镜头的视场角将大于C型接口镜头的视场角。镜头视场角可分为图像水平视场角以及图像垂直视场角，且图像水平视场角大于图像垂直视场角，通常我们所讲的视场角一般是指镜头的图像水平视场角。在狭小的被监视环境中如电梯轿箱内，狭小房间均应采用短焦距广角或超广角定焦镜头，如选用镜头规格为1/2，CS型接口，镜头焦距为3.6mm或2.6mm镜头，这些镜头视场角均不小于99或127，这对于摄像机在狭小空间里一般标高为2.5m左右时，其镜头的视场角范围足以覆盖整个近距离狭小被监视空间。也可根据现场实际情况选用手动变焦镜头如日产Computar T2Z2814CS2镜头，这种镜头为1/3CS型接口手动光圈镜头，其焦距2倍可调(手动调焦)。调焦范围为2.86.0mm，视场角变化范围为9647.2，这种镜头非常适合在狭小的被监视环境中使用，在使用时可方便地根据实际需要，灵活实现对被监视场景的“点”或“面”的监视效果。对于一般变焦(倍)镜头而言，由于其最小焦距通常为6.0mm左右，故其变焦(倍)镜头的最大视场角为45左右，如将此种镜头用于这种狭小的被监视环境中，其监视死角必然增大，虽然可通过对前端云台进行操作控制，以减少这种监视死角，但这样必将会增加系统的工程造价(系统需增加前端解码器、云台、防护罩等)，以及系统操控的复杂性，所以在这种环境中，不宜采用变焦(倍)镜头。在开阔的被监视环境中，首先应根据被监视环境的开阔程度，用户要求在系统末端监视器上所看到的被监视场景画面的清晰程度，以及被监视场景的中心点到摄像机镜头之间的直线距离为参考依据，在直线距离一定且满足覆盖整个被监视场景画面的前提下，应尽量考虑选用长焦距镜头，这样可以在系统末端监视器上获得一幅具有较清晰细节的被监视场景画面。在这种环境中也可考虑选用变焦(倍)镜头(电动三可变镜头)，这可根据系统的设计要求以及系统的性能价格比决定，在选用时也应考虑两点：(1)在调节至最短焦距时(看全景)应能满足覆盖主要被监视场景画面的要求；(2)在调节至最长焦距时(看细节)应能满足观察被监视场景画面细节的要求。通常情况下，在室内的仓库、车间、厂房等环境中一般选用6倍或者10倍镜头即可满足要求，而在室外的库区、码头、广场、车站等环境中，可根据实际要求选用10倍、16倍或20倍镜头即可(一般情况下，镜头倍数越大，价格越高，可在综合考虑系统造价允许的前提下，适当选用高倍数变焦镜头)。3、正确选用镜头焦距的理论计算摄取景物的镜头视场角是极为重要的参数，镜头视场角随镜头焦距及摄像机规格大小而变化(其变化关系如前所述)，覆盖景物镜头的焦距可用下述公式计算：(1)f=uD/U (2)f=hD/Hf：镜头焦距、U：景物实际高度、H：景物实际宽度、D：镜头至景物实测距离、u：图像高度、h：图像宽度.如何选购摄象机问题：什么叫二可变镜头及三可变镜头，它们有何特点？回答：电动变倍镜头中有两种类型的镜头，一种是二可变镜头；另一种是三可变镜头。二可变镜头是指焦距（）、聚焦（Fcous）均通过马达驱动变化，而光圈（）通过摄像机驱动信号自动控制，即自动光圈。三可变是指焦距、聚焦、光圈三个参数均通过电动马达驱动变化，所以一般来讲二可变镜头性能略好于三可变镜头，价位略高。问题：如何选购合适摄像机镜头？回答：常见的镜头种类有手动/自动光圈定焦镜头和自动光圈变焦镜头。1、 手动/自动光圈定焦镜头；手动光圈镜头：所需监视的环境照度变化不大，如室内。自动光圈镜头：所需监视的环境照度变化大，如室外。定焦镜头分为标准镜头和广角镜头两种，适用范围如下：广角镜头：监视的角度较宽，距离较近。标准镜头：监视的角度和距离适中。2、 自动光圈变焦镜头（1） 变焦镜头分为10倍、6倍和2倍变焦镜头，另一种分法是：手动变焦和电动变焦（电动光圈和自动光圈）两种。（2） 变焦镜头在规则上可以划分为：1/3、1/2和1等。（3） 选择变焦镜头的原则是：镜头的规格不应小于摄像机的规格，也就是说1/2的镜头可以与1/3的摄像机一起使用，但是1/3的镜头就不能够在1/2的摄像机上使用。怎样选择摄像机镜头在闭路监控工程中，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 mm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 4.8 6.4 8.8 12.7 h 3.6 4.8 6.6 9.6 怎么挑选监控摄像机？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。 一、摄象机外型的选择枪式摄象机