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    [转载]摄像机镜头的选择与计算 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2006-10-18
    闭路电视系统中摄像机镜头的选择和计算,在选择和计算镜头时提供了三种方法:公式计算法、查表法和图解法。 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。 n2#Yw}7^,o  
    +g6t)Gl  
    一、镜头的种类 m)aNuQvy:Z  
    FNyr0!t,  
    1、按镜头尺寸划分:摄像机镜头与摄像机一样也分为8.5mm(1/3in)、13mm(1/2in)、17mm(2/3in)、19mm(3/4in)、25mm(1in)等多种,在选择摄像机镜头时,一般应与摄像机相对应,即13mm摄像机应选用13mm镜头。 ;F:~HrxT}  
    v>&sb3I  
    2、按镜头类别划分:摄像机镜头分手动光圈镜头和自动光圈镜头两大类型,手动和自动调整都是为了调节光通量,使传感器感受的光量保持在最佳状态。 !PIpvx{aX  
    =Q!)xEK  
    二、手动、自动光圈镜头的应用范围 ?B!=DC@?H  
    j$z<wR7j0  
      手动光圈镜头是最简单的镜头,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。 X/D^?BKC  
    .9Y,N&V<H  
    1、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。 | <q9Ee  
    K3Wh F  
    2、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。 q|23l1 PI  
    4CT _MAj  
    3、自动光圈镜头(EF镜头)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。 +TQMA >@g<  
    |QI FtdU5T  
    4、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。 w>q:&Q  
    .-Xp]>f,  
    三、镜头的计算 6_s_2cr  
    HZH zjrx  
    1、公式计算法 APC,p,"  
    E(;V.=I  
    (1)、视场和焦距的计算 bJz}\[z  
    q*^F"D:?k  
      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,镜头焦距及所要求改成像大小确定的。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: fW,,@2P  
    hLZ<h7:  
      1—视场计算图 RKY~[IQ,  
    o?Wp[{K  
    式中: H=视场(摄取场景)高度(m) +@QN)ZwVy  
    mF?GQls`  
    W=视场(摄取场景)宽度(m) |"Rl_+d7D  
    "XU M$:D  
    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,所以 kYVn4Wq  
    bHi0N@W!vG  
    W= H (m) s L9,+  
    #ZPU.NNT?  
    L — 镜头至被摄取物体的距离(视距)(m) =ca<..yh[d  
    y$]gmg  
    f — 焦距(mm) @LzqQ [  
    /ox9m7Fz7  
    a — 像场(靶面成像面积)宽度(mm) Kf.G'v46  
    wQ4IQ!  
    b — 像场(靶面成像面积)高度(mm) 0!:1o61  
    PyS~2)=B  
    因摄像机的摄像管不同,其靶面像场的值也不同,具体数值如下表1 7q'_]$  
    $E_9AaX  
    摄像机靶面成像像场a、b值 WCg*TL}  
    >~g(acH%`x  
    表 1 scff WqEo  
    : *~}\M*  
    摄像管尺寸 a (mm) :b (mm) 2 f" =f^rf  
    rT2gX^Mj&  
    25.5mm (1in) 9.5 :12.7 wQ7G_kVp  
    q\B048~KK  
    19.0mm (3/4in) 7.4:9.9 u]B15mT?  
    Xy74D/ocui  
    17mm (2/3in) 6.6 :8.8 ~4YLPMGKl  
    ,<^7~d{{3m  
    13mm (1/2in) 4.6:6.8 n>_EE w2/  
    HOn,c@.9Y  
    8.5mm (1/3in) 3.6:4.8 :%!}%fkxH  
    g=*`6@_=  
    从式中可以看出,当L不变,H或W增大时,f变小。当H或W不变时,L增大时,f 增大。 ha;Xali ]  
    U%Kv}s/(F{  
    2、视场角的计算 Koi  
    _86#$|kw  
    如果知道了水平或垂直视场角便可按公式计算出视场宽度和高度。 ]kN<N0;\d  
    W-QBC- 3  
    水平视场角β (水平观看的角度) aAlES< r  
    M*r/TT  
    垂直视场角q(垂直观看的角度) ^ lUV^%f  
    $#cZJ@;]  
    式中W、H、f同上 。 woHB![Q,  
    xm)s%"6n  
    水平视场角与垂直视场角的关系如下 : X `[P11`  
    NV|[.g=lg  
    表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 ]%{.zl!  
    Zy}Qc")Z  
    或垂直视场角便可按下式计算出视场高度H和视场宽度W。 RGeM.  
    23lLoyN  
    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 p)t1] <,Of  
    LDj'L~H  
    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。 d6$,iw@>^  
    UBmD 3|Zo  
    焦距f越长,视场角越小,监视的目标也就小。 -/#VD&MJO=  
    ; bBz<  
    3、图解法 z/JoU je  
    Q^&oXM'x/i  
      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 : ~*3obZ2>2  
    h\oAW?^  
    摄像机在不同焦距f时水视场角β表 2 #Ub"Ii  
    ]x8_f6;D  
    镜头焦距摄像管尺寸: -8L 22t  
    L|y4u;-Q  
    f 13mm   17mm   25mm   32mm u|!On  
    di@4'$5#  
    (1/2in)   (2/3in)   (1in)   (1 1/4in) 1]yOC)u"i  
    9`"o,wGX3  
    (mm) 水 平 视 场 角 |H:JwxH  
    SIJ:[=5!7  
    *·欲监视景物的尺寸。 LvWl*:z  
    +E8Itb,  
    *·摄像机与景物的距离。 jV(\]g"/=  
    vv2N;/;I  
    *·摄像机成像器的尺寸:1/3"、1/2"、2/3"或1"。 ]s*Fs]1+H  
    QT1(= wK3  
    图解选择镜头步骤 : U Hej5-B  
     T4}SF  
      利用这个关系可选择适当的镜头。 a@|/D\C  
    q P<n<  
    估计或实测视场的最大宽度; 估计或实测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 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 : j@kL`Q\&I  
    e&Z\hZBb  
    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。
     
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    只看该作者 1楼 发表于: 2006-11-14
    要学习一下。
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    只看该作者 2楼 发表于: 2006-11-21
    谢谢楼主。辛苦了。学习一下。
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    只看该作者 3楼 发表于: 2006-11-22
    谢谢楼主。辛苦了。学习一下。
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    只看该作者 4楼 发表于: 2006-11-26
    谢谢!要学习一下~~~
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    只看该作者 5楼 发表于: 2006-12-02
    谢谢!要学习一下~~~
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    只看该作者 6楼 发表于: 2006-12-28
    如果是有图示那就更好了,看起来就更直观了
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    只看该作者 7楼 发表于: 2007-01-05
    是啊 视场到底怎么算呢
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    只看该作者 8楼 发表于: 2007-01-16
    谢谢!要学习一下~~~ I At;?4  
    可惜没图
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    只看该作者 9楼 发表于: 2007-02-02
    引用第8楼vieky19822007-01-16 17:17发表的: D%v4B`4ua'  
    谢谢!要学习一下~~~ ~ \tI9L?|A  
    可惜没图