視頻監(jiān)控系統(tǒng)攝像機鏡頭參數(shù)及選用原則

攝像機鏡頭是視頻監(jiān)視系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，它相當(dāng)于我們眼睛中的晶狀體結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)把外面的景象影射到一個平面上。如果沒有晶狀體，人眼看不到任何物體;如果沒有鏡頭，那么攝像頭所輸出的圖像，就是白茫茫的一片，沒有清晰的圖像輸出。與近視眼或遠(yuǎn)視眼同理，攝像頭與鏡頭的配合也有類似現(xiàn)象，當(dāng)鏡頭的成像平面不能正好位于攝像頭的CCD芯片上時，圖像就會變得不清楚。

由此可見，鏡頭在閉路監(jiān)控系統(tǒng)中的作用是非常重要的。工程設(shè)計人員和施工人員都要經(jīng)常與鏡頭打交道：設(shè)計人員要根據(jù)物距、成像大小計算鏡頭焦距，施工人員經(jīng)常進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，其中一部分就是把鏡頭調(diào)整到最佳狀態(tài)。

一、攝像機鏡頭的分類

視頻監(jiān)控系統(tǒng)攝像機鏡頭品種繁多，從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭，長焦鏡頭;從視場大小分有廣角、標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)攝鏡頭;結(jié)構(gòu)上分有固定光圈定焦鏡頭，手動光圈定焦鏡頭，自動光圈定焦鏡頭，手動變焦鏡頭、自動變焦鏡頭，自動光圈電動變焦鏡頭，電動三可變(光圈、焦距、聚焦均可變)鏡頭等。

二、攝像機鏡頭的主要參數(shù)

1.焦距

我們知道，平行光纖通過凸透鏡會匯聚于一個焦點，這個焦點離透鏡中心位置的長度就是焦距?，F(xiàn)有鏡頭一般都可以看成凸透鏡組，對于焦距固定的鏡頭，即定焦鏡頭;焦距可以調(diào)節(jié)變化的鏡頭，就是變焦鏡頭。

焦距的大小決定著視場角的大小，焦距數(shù)值小，視場角大，所觀察的范圍也大，但距離遠(yuǎn)的物體分辨不很清楚;焦距數(shù)值大，視場角小，觀察范圍小，只要焦距選擇合適，即便距離很遠(yuǎn)的物體也可以看得清清楚楚。由于焦距和視場角是一一對應(yīng)的，一個確定的焦距就意味著一個確定的視場角，所以在選擇鏡頭焦距時，應(yīng)該充分考慮是觀測細(xì)節(jié)重要，還是有一個大的觀測范圍重要，如果要看細(xì)節(jié)，就選擇長焦距鏡頭;如果看近距離大場面，就選擇小焦距的廣角鏡頭。

焦距的大小不但決定著視場角的大小，也在一定程度上影響著圖像的景深。對景深的理解我們可以從“對焦”說起，在調(diào)節(jié)攝像機時，我們通過調(diào)節(jié)相機鏡頭，使距離攝像機一定距離的景物清晰成像的過程，叫做對焦。那個景物所在的點，稱為對焦點。景深就是保證對焦點前后景物成像清晰的范圍的總和，就叫做景深，意思是只要在這個范圍之內(nèi)的景物，都能清楚地拍攝到。景深的大小，首先與鏡頭焦距有關(guān)，焦距長的鏡頭，景深小，焦距短的鏡頭景深大。其次，景深與光圈有關(guān)，光圈越小，景深就越大;光圈越大景深就越小。一般來說，前景深小于后后景深，也就是說，精確對焦之后，對焦點前面只有很短一點距離內(nèi)的景物能清晰成像，而對焦點后面很長一段距離內(nèi)的景物，都是清晰的。

(1)基于焦距的分類及應(yīng)用

依據(jù)鏡頭的焦距是否可變，支持哪種變化方式，我們可以將攝像機鏡頭分為定焦鏡頭、手動變焦鏡頭和電動變焦鏡頭。定焦和變焦鏡頭的選用一般取決于監(jiān)視景物的特點和經(jīng)濟(jì)性。對于監(jiān)視比較固定的地點，比如文物展臺、收費窗口，使用定焦鏡頭具有一定的經(jīng)濟(jì)性，畢竟，定焦鏡頭比變焦鏡頭便宜。

我們無法確定具體哪個位置為最佳的對焦點時，比如一些狹長的通道或區(qū)域，采用變焦鏡頭有更大的靈活性，可以依據(jù)現(xiàn)場情況來確定定位于何種焦距是最合適的。至于變焦的范圍，則可以根據(jù)監(jiān)視范圍的長度來確定，常用的規(guī)格有2.8～13mm，3.5～8mm幾種。

電動變焦鏡頭用于監(jiān)控很大的場面時，通常要配合電動鏡頭和云臺使用。電動鏡頭的好處是變焦范圍大，既可以看大范圍的情況，也可以聚焦某個細(xì)節(jié)，再加上云臺可以上下左右的轉(zhuǎn)動，可視范圍就非常大了。電動鏡頭有6倍、10倍、15倍、20倍等多種倍率，如果知道基準(zhǔn)焦距，就可以確定鏡頭焦距的可變范圍。例如一個6倍電動鏡頭，基準(zhǔn)焦距為8.5毫米，那么其變焦范圍就是8.5到51毫米連續(xù)可調(diào)，視場角為31.3到5.5度。電動鏡頭的控制電壓一般是直流8V～16V，最大電流為30毫安。所以在選控制器時，要充分考慮傳輸線纜長度，如果距離太遠(yuǎn)，線路產(chǎn)生的電壓下降會導(dǎo)致鏡頭無法控制，必須提高輸入控制電壓或更換視頻矩陣主機配合解碼器控制。

攝像機鏡頭焦距的長短與其視場角是密切相關(guān)的。鏡頭視場角可分為圖像水平視場角以及圖像垂直視場角，且圖像水平視場角大于圖像垂直視場角，通常我們所講的視場角一般是指鏡頭的圖像水平視場角。

依據(jù)攝像機鏡頭水平視場角的大小，可以將攝像機鏡頭分為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭(或稱中焦鏡頭、)、廣角鏡頭(或稱短焦鏡頭)、遠(yuǎn)攝鏡頭。

標(biāo)準(zhǔn)鏡頭：視角30度左右，在1/2英寸CCD攝象機中，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為12mm，在1/3英寸CCD攝像機中，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為8mm，一般用于走道及小區(qū)周界等場所。

廣角鏡頭：視角90度以上，焦距可小于幾毫米，可提供較寬廣的視景。

遠(yuǎn)攝鏡頭：視角20度以內(nèi)，焦距可達(dá)幾米甚至幾十米，此鏡頭可在遠(yuǎn)距離情況下將拍攝的物體影響放大，但使觀察范圍變小。

2.光闌系數(shù)

光闌系數(shù)即光圈指數(shù)，用F表示，以鏡頭焦距f和通光孔徑D的比值來衡量。每個鏡頭上都標(biāo)有最大F值，例如6mm/P1.4代表最大孔徑為4.29毫米。光通量與F值的平方成反比關(guān)系，F(xiàn)值越小，光通量越大。鏡頭上光圈指數(shù)序列的標(biāo)值為1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22等，其規(guī)律是前一個標(biāo)值時的曝光量正好是后一個標(biāo)值對應(yīng)曝光量的2倍。也就是說鏡頭的通光孔徑分別是1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一數(shù)值是后一數(shù)值的根號2倍，因此光圈指數(shù)越小，則通光孔徑越大，成像靶面上的照度也就越大。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的攝像機鏡頭光圈有手動和自動光圈之分。手動光圈適合亮度變化不大的場合，它的進(jìn)光量通過鏡頭上的光圈環(huán)調(diào)節(jié)，一次性調(diào)整合適為止。自動光圈鏡頭會隨著光線的變化而自動調(diào)整通光孔徑，保證進(jìn)入攝像機的亮度相對穩(wěn)定，用于室外、人口等光線變化大且頻繁的場合。

自動光圈鏡頭目前分為兩類：一類稱為視頻驅(qū)動型，鏡頭本身包含放大器電路，用以將攝像頭傳來的視頻幅度信號轉(zhuǎn)換成對光圈馬達(dá)的控制。

另一類稱為直流(DC)驅(qū)動型，利用攝像頭上的直流電壓來直接控制光圈。這種鏡頭只包含電流計式光圈馬達(dá)，要求攝像頭內(nèi)有放大器電路。對于各類自動光圈鏡頭，通常還有兩項可調(diào)整旋鈕，一是ALC調(diào)節(jié)(測光調(diào)節(jié))，有以峰值測光和根據(jù)目標(biāo)發(fā)光條件平均測光兩種選擇，一般取平均測光檔;另一個是LEVEL調(diào)節(jié)(靈敏度)，可將輸出圖像變得明亮或者暗淡。