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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。 eR`Q7]j] -  
    ZzQLbCV  
    一、镜头的种类 WjSu4   
    ^B}q@/KV  
    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。 H?ug-7k/  
    W4P+?c>'2  
    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。 @Jqo'\~&  
    +7AH|v8  
    二、手动、自动光圈镜头的应用范围 ([^f1;ncm  
    @Cx goX^  
      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。 QctzIC#;k  
    #, 1)@[  
    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。 yc`3)  
    @,2,(=l*C  
    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。 2}* 8( 32  
    D dCcsYm,  
    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。 ~6O~Fth  
    oIj -Y`92!  
    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。 mb%U~Na  
    h qhX  
    三、镜头的计算 9%"\s2T  
    >vYb'%02  
    1、公式计算法 (J%>{?"ij  
    ?<\2}1  
    (1)、视场和焦距的计算 $b7@S`5  
    ,&fZo9J9  
      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: *WFd[cKE  
    {gD`yoPrV  
      1—视场计算图 K:Z(jF!j  
    p=kt+H&;  
    式中: H=视场(摄取场景)高度(m) yOAC<<Tzus  
    knpdECq&k  
    W=视场(摄取场景)宽度(m) [f[Wz{Q#Y  
    bC) <K/Q9  
    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 Fq o h!F  
    %q9"2] cR  
    W= H (m) CBpwtI>p  
    ,q7FK z{  
    L — 镜头至被摄取物体的距离(视距)(m) SkCux  
    &RI;!qn6(  
    f — 焦距(mm) JY;u<xl  
    Q7d@+C  
    a — 像场(靶面成像面积)宽度(mm) J6>tGKa+e  
    ( plT/0=^t  
    b — 像场(靶面成像面积)高度(mm) kd]CV7(7  
    + 660/ e8N  
    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 t y4R2LnC  
    V\]j^$  
    摄像机靶面成像像场a、b值 M`@ASL:u  
    0@y`iZ] 1S  
    表 1 d+ZXi'  
    cD)9EFo  
    摄像管尺寸 a (mm) :b (mm) bu $u@:q 6  
    \d]Y#j<  
    25.5mm (1in) 9.5 :12.7 TXf60{:f  
    o1*P|.`  
    19.0mm (3/4in) 7.4:9.9 kCoE;)y$  
    {{>,c}O /  
    17mm (2/3in) 6.6 :8.8 }QQ 7jE  
    x(4"!#  
    13mm (1/2in) 4.6:6.8 b35 3+7"|  
    VN\VTSZh?\  
    8.5mm (1/3in) 3.6:4.8 v"mZy,u  
    "68X+!  
    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。 PX2b(fR8_O  
    #Q-#7|0&  
    2、视场角的计算 -Lb7=98  
    ;volBfv  
    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。 Iu5 9W >  
    Yo=$@~vN]  
    水平视场角β (水平观看的角度) ZJF+./vN  
    jENC1T(  
    垂直视场角q(垂直观看的角度) ;cPPx`0$9  
    GRVF/hPn  
    式中W、H、f同上 。 'Nuy/\[{\  
    .n4{xQo,EJ  
    水平视场角与垂直视场角的关系如下 : FKL@,>!<e  
    1CSGG'J]E  
    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 'jO8C2Th%  
    Doq}UWp  
    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。 ^;9l3P{  
    q8;MPXSG3  
    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 x*=m'IM[  
    }[drR(]`dO  
    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。 }A;YM1^$  
    VlSM/y5  
    焦距f越长,视场角越小,监视的目标也就小。 |!7leL  
    `-R&4%t%  
    3、图解法 Gm9  
    7#oq|5  
      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 : .O(9\3q\  
    Tp.]{*  
    摄像机在不同焦距f时水视场角β表 2 oSf`F1;)HQ  
    o:"(\$  
    镜头焦距摄像管尺寸: K IR3m )  
    $ <C",&  
    f 13mm   17mm   25mm   32mm uudd'L  
    `kv7Rr}Q  
    (1/2in)   (2/3in)   (1in)   (1 1/4in) l{ql'm  
    05\0g9  
    (mm) 水 平 视 场 角 }u$c*}  
    i+< v7?:`#  
    *·欲监视景物的尺寸。 rnp; R  
    ]@Z nP,8  
    *·摄像机与景物的距离。 &)JoB  
    Y6hV ;[\F  
    *·摄像机成像器的尺寸:1/3"、1/2"、2/3"或1"。 wq!9wk9  
    f8=qnY2j  
    图解选择镜头步骤 : W/WP }QM  
    MU2kA&LH  
      利用这个关系可选择适当的镜头。 m .(\u?J  
    f7!48,(fB  
    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 : T /IX(b'<  
    9) $[W  
    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。
    在线optics
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    只看该作者 4楼 发表于: 2006-11-26
    谢谢!要学习一下~~~
    离线ibelieve
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    只看该作者 5楼 发表于: 2006-12-02
    谢谢!要学习一下~~~
    离线xxl_70
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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~~~ !T ,=kh  
    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: Gx}`_[-  
    谢谢!要学习一下~~~ /'_<~A  
    可惜没图