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選擇安防監(jiān)控系統(tǒng)鏡頭時需注意各種指標

來源：haochidog.cn         發(fā)布時間：2019-04-19
在安防項目招標中，鏡頭占的比例較少，所以在項目中鏡頭只是作為攝像機配件來采購。但鏡頭在監(jiān)控系統(tǒng)中的作用，就好比人的眼睛，其重要性不言而喻。如果鏡頭選擇得當，對整個項目能起到畫龍點睛的作用;相反，如果鏡頭的質(zhì)量不過硬，整個系統(tǒng)可能根本滿足不了客戶的需求。本文將簡單分析選擇鏡頭時需要注意的各種指標。
 
鏡頭的硬性指標
1、鏡頭焦距：方案設(shè)計人員在考慮鏡頭指標時需要根據(jù)監(jiān)控目標的位置、距離、CCD規(guī)格，以及監(jiān)控目標在監(jiān)視器上的圖像效果等綜合地來進行考慮，以選擇最合適的焦距的鏡頭。比如，生產(chǎn)線監(jiān)控，一般需要監(jiān)看比較近的物體，而且對清晰度要求較高。這種情況，定焦鏡頭的效果一般要比變焦的好，所以通常會選擇短焦距定焦鏡頭。
 
如2.8mm、4mm、6mm、8mm等。又如監(jiān)控室內(nèi)目標時，選擇的焦距不會太大，一般會選擇短焦距的手動變焦鏡頭，如3.0-8.2mm、2.7-12.5mm等;道路監(jiān)控中，多車道監(jiān)控要用焦距短一些的，如6-15mm;十字路口的紅綠燈車牌監(jiān)控要用相應(yīng)長一些的焦距，如6-60mm;城市治安監(jiān)控一般就要用到焦距更長一些的電動變焦鏡頭，如6-60mm、8-80mm、7.5-120mm等;高速公路、鐵路、河道、環(huán)境檢測、森林防火、機場、邊海防等，一般要用到大變倍長焦距的電動變焦鏡頭，如10-220mm、13-280mm、10-330mm、15-500mm及10-1100mm等。
 
2、視場角范圍：視場角范圍計算是有公式的，知道鏡頭的焦距、CCD尺寸，視場角就可以推算出來。鏡頭有這樣的規(guī)律：焦距越大，監(jiān)控得越遠，視場角就越小;焦距越小，監(jiān)控距離就近，視場角就大，焦距和視場角是反比關(guān)系。如在一些有手動變焦鏡頭需求的項目中，視場角范圍是最先需要考慮的，所以一般會根據(jù)視場角范圍來確定所選焦距范圍。電動變焦鏡頭因為是可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境隨時用鍵盤控制變焦、聚焦的，所以視場角范圍不是太需要考慮。但是當電動變焦鏡頭的起始焦距過大(比如起始焦距超過20mm)時，是無法實現(xiàn)大范圍監(jiān)控的。
 
3、鏡頭的光圈：鏡頭的通光量以鏡頭的焦距和通光孔徑的比值來衡量(F=f/D)，以F標記。每個鏡頭上均標有其最大F值，F(xiàn)值越小，則光圈越大。對于恒定光照條件的環(huán)境，可以選用固定光圈的鏡頭，這種一般為實驗室環(huán)境;對于光照度變化不明顯的環(huán)境，常會選用手動光圈鏡頭，即將光圈調(diào)到一個比較理想的數(shù)值后固定下來就可以了;如果照度變化較大，需24小時的全天候室外監(jiān)控，應(yīng)選用自動光圈鏡頭。   自動光圈鏡頭分為兩類：一類稱為視頻(VIDEO)驅(qū)動型，鏡頭本身包含放大器電路，采用將攝像頭傳來的視頻幅度信號轉(zhuǎn)換成對光圈馬達的控制。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，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)，可使輸出圖像變得明亮或者暗淡。但需注意的是，如果光照度一直是不均勻的，比如監(jiān)控目標與背景光反差較大時，采用自動光圈鏡頭的話，光圈的電機可能會一直處于隨時動作的狀態(tài)，監(jiān)控的效果并不理想，這種情況下，一般需要鏡頭配合攝像機的背光補償功能來實現(xiàn)，采用寬動態(tài)的攝像機也會有比較不錯的效果。
 
鏡頭的光圈開到最大的時候，它的解像力一般是最高的。至于原因可以用一個比喻來說明：假設(shè)鏡頭有10000個小洞來透光的，光源A，成像為B，在最大光圈情況下，A透過10000個洞形成的B是由10000個像組成的;在小光圈下，鏡頭中只有100個小洞是開放的，所以B只有100個像組成;在中等光圈下，這個值大概是2000左右，所以這個時候解像力就遠高于小光圈。但是為什么我們不一直用大光圈從而獲得最佳的解像力呢?這就牽涉到鏡頭的另外一個指標--景深。當鏡頭對物體對焦時，在物體(聚焦點)前后若干距離內(nèi)的物體，也會有比較清晰影像，景深即是這段前后比較清晰的距離范圍。鏡頭的光圈和景深的大小成反比，大光圈的時候，幾乎沒有景深可言，得到的監(jiān)控圖像的背景將一片模糊。所以鏡頭的光圈并非是越大越好，還要看監(jiān)控的環(huán)境。
 
4、鏡頭的成像圓尺寸：在監(jiān)控項目中，與槍型攝像機匹配的鏡頭的成像圓口徑一般為1/3英寸或1/2英寸。鏡頭的成像圓不應(yīng)小于攝像機的CCD尺寸，否則將出現(xiàn)黑角。相同焦距不同口徑的鏡頭匹配同樣尺
 
寸的攝像機時，監(jiān)控到的物體的距離及得到的視場角是有差異的。如在1/2英寸CCD的攝象機中，標準鏡頭焦距大概為12mm時，有30度的視場角;而在1/3英寸CCD的攝象機中，標準鏡頭焦距在8mm左右即可擁有30度的視場角。
 
最后，還需要考慮鏡頭的接口類型，鏡頭接口與攝像機接口要一致?，F(xiàn)在攝像機和鏡頭通常都是CS型接口，CS型攝像機可以和CS型、C型鏡頭配接，但和C型鏡頭接配時，必須在鏡頭和攝像機之間加轉(zhuǎn)接環(huán)，否則可能碰壞CCD成像面的保護玻璃，造成CCD攝像機的損壞。C型攝像機不能和CS型鏡頭配接。
 
鏡頭的可選性指標
鏡頭可選性指標，如有AS非球面鏡頭、紅外感應(yīng)(IR)鏡頭、SD超低色散鏡頭、百萬像素高清鏡頭、電動變焦AF自動聚焦鏡頭等。下面逐點進行論述。
 
1、AS非球面鏡片
AS非球面技術(shù)大家都不陌生。改球面鏡片為非球面鏡片，從而將鏡片邊緣部最容易出現(xiàn)的球面像差糾正。體現(xiàn)在監(jiān)控圖像上，即改善廣角時畫面周邊的成像質(zhì)量;而且由于一片非球面可以抵得上數(shù)片球面鏡片的作用，鏡片數(shù)目的減少，也會減少色差，增加圖像的對比度;并且鏡頭的長度將會有所減小，容易做出長度更短的鏡頭，但為了盡可能增大光亮度指標，鏡頭的口徑一般不會變小，反而越大越好;再次，鏡片數(shù)目的減少，光通過鏡頭時的損耗會小很多，也容易做出更大光通量的鏡頭，如F0.98。
 
2、IR日夜轉(zhuǎn)化
IR日夜型鏡頭采用添加特殊元素的玻璃材料，提高了紅外光波段的折射和聚焦率，使其更接近可見光的折射率水平，所以紅外IR鏡頭可以做到白天和夜晚的共焦面，使監(jiān)控畫面全天候清晰。
 
3、SD超低色散鏡片
SD超低色散鏡片，由于玻璃中采用了特殊的材料，分為FK01和FK02兩個等級，具有高折射低色散的特性，主要是針對可見光部分的光線，能使彩色圖像鮮艷銳利。
 
4、百萬像素高清鏡頭
百萬像素本來是描述感光元件的像素數(shù)目的，現(xiàn)在被鏡頭廠商引伸出來加以利用了。鏡頭本身沒有像素概念，但鏡頭的解像力有好有差。有的鏡頭廠家用單位距離內(nèi)表現(xiàn)的黑白線對數(shù)來表現(xiàn)鏡頭的解像力，以區(qū)分普通鏡頭和百萬像素鏡頭，也不失為一種表現(xiàn)手法。解像力就是一個鏡頭對于細節(jié)捕捉解析度高低的評估，解像力高的鏡頭，對于線條點塊記錄較為細膩，對于色彩的微小變化也能忠實反映。
 
但這個特點卻與銳度不是一回事，銳度一般指的是圖形邊緣的清晰程度，而解像力更多指的是層次而言。上文提過，同焦距條件下的定焦鏡頭成像一般要比變焦鏡頭好，好在哪里呢?定焦鏡頭解像力高，原因何在?就是因為鏡頭設(shè)計簡單，用的鏡片數(shù)量少，從而可以提高圖像的對比度，減少色差等。應(yīng)用AS非球面鏡片、SD超低色散鏡片同樣可以提高鏡頭解像力。
 
目前市場上出現(xiàn)的手動變焦百萬像素鏡頭價格要比普通鏡頭高出數(shù)倍，加上網(wǎng)絡(luò)攝像機中CMOS本身的一些缺陷，數(shù)據(jù)流的增大導(dǎo)致的傳輸帶寬不夠，以及存儲上的問題，目前還沒有辦法大規(guī)模普及百萬像素。但百萬像素系統(tǒng)在外界條件允許的情況下，得到的圖像質(zhì)量確實比模擬的圖像質(zhì)量高出很多，視頻截取放大后仍然清晰地監(jiān)控圖像在協(xié)助公安部門偵破犯罪案件方面有著很大的潛力。
 
5、電動鏡頭AF自動聚焦技術(shù)
AF自動對焦鏡頭，通過鏡頭內(nèi)置的微處理器，對攝像機給出的復(fù)合視頻信號取樣、對比，給出圖像明暗度的轉(zhuǎn)換電壓，驅(qū)動聚焦電機掃描，掃描過程中的最高電壓即聚焦點的目標。經(jīng)過1-3秒的搜索響應(yīng)時間，即可實現(xiàn)清晰聚焦。自動聚焦鏡頭為目前比較尖端的應(yīng)用，匹配模擬攝像機及帶有模擬和網(wǎng)絡(luò)兩種輸出信號的百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機都可以實現(xiàn)。對同時需要操控云臺轉(zhuǎn)向及變焦、聚焦的普通監(jiān)控來說，自動聚焦鏡頭只需轉(zhuǎn)動云臺方向即可實現(xiàn)清晰監(jiān)控，監(jiān)控遠處目標也只需拉大變焦按鍵即可實現(xiàn)，免去了繁瑣的監(jiān)控過程，真正實現(xiàn)了隨心監(jiān)控。
 
6、鏡頭穿塵透霧功能
穿塵透霧是安防行業(yè)近期比較流行的一種監(jiān)控需求?？梢姽庠谕ㄟ^空氣中的煙塵或霧氣時，會被阻擋
 
反射而無法通過，所以只能接收可見光的人眼是看不到煙塵霧氣后門的物體的。而近紅外光線由于波長較長，可以繞過煙塵和霧氣并穿透過去，并且攝像機的感光元件可以感應(yīng)到這部分近紅外光，所以就可以利用這部分光線來實現(xiàn)穿塵透霧的監(jiān)控。