摄像机镜头参数 监控摄像头的参数详细介绍

来源：今日头条北京炫亿时代

前置摄像头是监控系统的重要组成部分。你对相机了解多少？今天让我们更深入的了解一下。以下是一些关于相机参数的内容。

第一，不可低估的镜头

镜头是相机的眼睛。为了适应不同的监控环境和要求，需要配置不同规格的镜头。比如在室内重点监控中，要拍摄视野角度清晰大的图像，必须配置广角镜头；在室外停车场，既要看到停车场的全景，也要看到车的细节。这时候需要广角和变焦镜头。在边境线和海防线的监控中，需要拍摄超远图像。

1.镜头主要参数

焦距(f):焦距是镜头和感光元件之间的距离。通过改变镜头的焦距，可以改变镜头的放大率和拍摄图像的大小。当物体与镜头距离较远时，我们可以用下面的公式表示:镜头的放大率≈焦距/物距。增加镜头焦距增加放大倍数，可以拉近视野，缩小画面范围，看清楚视野细节；镜头焦距减小，放大倍数减小，画面范围扩大，可以看到更大的场景。

视角:在工程实践中，我们经常使用水平视角来反映图片的拍摄范围。焦距f越大，视场角越小，感光元件上形成的图像范围越小。相反，焦距f越小，视角越大，在感光元件上形成的图像范围越大。

光圈:光圈安装在镜头后面。光圈越大，通过镜头的光量越大，图像清晰度越高；光圈越小，通过镜头的光量越小，图像清晰度越低。通常用f(光通量)表示。F=焦距(f)/清晰光圈。在相机的技术规格中，我们经常可以看到参数6mm/F1.4，表示镜头的焦距为6mm，光通量为1.4，那么我们就可以很容易的计算出透明光的光圈为4.29mm，同样的焦距f，f值越小，光圈越大，到达CCD芯片的光通量越大，镜头越好。

2.镜头分类

按视角大小分类

按孔径分类

第二，提高图像清晰度的根本是提高相机的灵敏度

1、感光元件的作用

目前主流监控摄像机的感光元件采用的是CCD元件，实际上是光电转换元件。与以前的CMOS光敏元件相比，CCD的灵敏度是CMOS的3到10倍，因此CCD芯片可以接收更多的光信号，这些光信号被转换成电信号，经过视频处理电路的滤波和放大，形成视频信号输出。接收到的光信号越强，视频信号的幅度就越大。当视频信号连接到监视器或电视的视频输入时，可以看到视频图像。提高图像清晰度就是提高相机的灵敏度。

2.镜头和电荷耦合器件传感器的配置

如图1所示，在CCD传感器上形成的图像小于原始图像，在CCD芯片上形成的图像大小不同。

CCD的成像尺寸通常为1/2英寸和1/3英寸，CCD的尺寸规格决定了相机的规格。

透镜和电荷耦合器件光敏元件的配置

CCD的成像尺寸，即相机屏幕的宽高比与电视屏幕相同，一般为4: 3。这确保了摄像机的视频图像不会在显示器上变形。

镜头的规格也分为1/2英寸、1/3英寸等。1/2英寸镜头可用于1/2英寸和1/3英寸相机；1/3寸镜头只能用于1/3寸相机，不能用于1/2寸相机，因为1/3寸镜头的光通量只有1/2寸镜头的44%，不能满足1/2寸相机的光通量要求。

我们来说明一下镜头焦距的配置。确定合适的焦距是决定图像质量的重要因素。f=vD/Vf=hD/H .其中f代表焦距，v代表CCD成像尺寸的高度，v代表被观察物体的高度，h代表CCD成像尺寸的宽度，h代表被观察物体的宽度，d代表物体到镜头的距离。假设用1/3”的CCD摄像头进行观察，被测物体宽500mm，高400mm，镜头焦点距离物体5000mm。根据公式可以计算出焦距f = 4.8× 5000/500 ≈ 48mm或焦距f = 3.6× 5000/400 ≈ 45mm。

第三，如何在光照条件不好的环境中捕捉清晰的图像

监控摄像头需要在夜间光线不好的情况下捕捉清晰的图像，即使是在没有光线的情况下。在相机索引中，我们经常可以看到低照度。

1、照度的概念

照度是衡量相机感光度的单位，用Lux表示，即相机能捕捉到的图像有多暗。Lux值越低，表明相机在较低的光照条件下可以捕捉到清晰的图像。我们知道，摄像头产生的视频信号标称值为1v，标准值为700mv。例如，如果使用光圈为F1.2的镜头，当拍摄场景的照度值为0.02Lux/f1.2时，摄像机输出的视频信号幅度为700mv标准幅度的33%-50%..测试最低照度值时，一定要注意镜头光圈大小。F值越小，光圈越大，所需照度越低。不同的光圈有不同的最小照度值。

2.低照度摄像机的实现方案

我们知道CCD相机可以分为彩色相机和黑白相机。普通相机的最低照度如下。

可见光的波长范围为380 nm ~ 780 nm，从长到短可分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。波长比紫光短的叫紫外光，波长比红外光长的叫红外光。CCD传感器表面有一个吸收紫外光的透明电极，所以CCD不能接受紫外光。普通彩色相机的CCD芯片上有红、绿、蓝滤光片，所以彩色相机感受不到红外光。而普通的CCD黑白相机光谱范围广，既能感受可见光，又能感受红外光。

根据上述原理，工程师在光线不好的情况下，往往采用以下方案来拍摄清晰的图像。

(1)普通低照度CCD黑白相机+红外灯

监控现场安装红外灯，辐射“照明”，产生人眼不可见但普通摄像头可以捕捉到的红外光。夜拍可以用CCD黑白相机实现。

(2)彩色转黑白相机+红外灯

所谓的彩色转黑白相机，是指白天是彩色相机，晚上光照条件不好时，利用黑白图像对红外线敏感度高的特点，自动切换到黑白模式，在红外线的配合下拍摄。与红外灯配合时，低照度摄像机必须满足红外灯支持最低照度。

(3)红外低照度彩色摄像机

红外低照度彩色相机的红外灵敏度比一般相机高4倍以上，可以在零照度(0Lux)下工作。

红外低照度彩色摄像机

(4)低速快门照相机

低速快门相机，又称图片积累相机，通过电脑连续存储多帧(最多128帧)因光线不足而模糊的图片，并积累成为清晰的图片。借助SLOWSHUTTER技术，在0.008LUX/F1.2的照度下实现拍摄，这种低照度相机适用于博物馆、夜间生物活动观测、夜间军事海岸线监控等。

(5)超低照度摄像机

采用EXVIEWHAD技术，大大提高了超低照度相机的灵敏度，彩色照度可达0.05LUX，黑白照度可达0.003-0.001LUX，使用专用红外设备，可获得高清黑白图像，实现0Lux拍摄。

四.摄像机的控制

为了扩大监控范围，要求监控摄像头实现旋转、变焦、变焦、自动对焦等功能。这些功能的实现需要数字硬盘录像机通过控制器来控制摄像头。

1.旋转控制

工程师用云台安装固定摄像头。云台分为固定式云台和电动云台。固定云台适合监控范围不大的情况。将摄像机安装在固定云台上后，调整摄像机的水平和俯仰角度，达到最佳工作状态后，锁定调整机构。电动云台配有步进电机，接收来自控制器的信号，驱动摄像头旋转，实现精确定位，适合大规模监控。

根据其旋转特性，云台可以分为只能左右旋转的水平旋转云台和可以左右旋转和上下旋转的全方位云台。一般来说，水平旋转角度为0° ~ 350°，垂直旋转角度为+90°。恒速云台的水平转速一般为3 ~ 10/s，垂直转速约为4 /s，变速云台的水平转速一般为0 ~ 32/s，垂直转速约为0 ~ 16/s，在一些高速摄像系统中，云台的水平转速超过480/s，垂直转速超过120 /s

2.实现电动变焦、变焦和自动对焦

(1)所谓集成相机，就是将镜头、CCD芯片、视频处理电路、电源、机壳集成为一体，实现电动变焦、变焦、自动对焦的功能。能否快速准确地实现自动对焦是评价集成相机质量的关键。好的产品可以一次对焦准确，而质量差的产品对焦会来回，需要多次才能定焦。目前集成相机的主流是16、18、20、22、27、32倍，发展趋势是照度越来越低，光功率越来越高。注意这里的变焦放大指的是光学放大。

集成相机的关键技术是镜头、CCD和DSP处理模块。高端镜头主要由日本厂商掌握，如佳能、坎普塔尔、Avenir等。CCD芯片主要是日本的索尼，SonyCCD分为SuperHAD和Exview两种，其中Exview是最新的技术，一般采用1/4英寸大小，比SuperHAD具有更高的性噪比；在DSP处理芯片上，索尼的DSP芯片可以很好的处理图像颜色，让图像看起来很亮。而佳能和尼康的数码相机在抓光模式和对焦上更胜一筹。

(2)采用电动变焦镜头+普通相机

将电动变焦镜头与普通摄像机相结合，利用普通摄像机的视频驱动原理，实现镜头焦距、光圈和对焦的自动控制。目前，一些制造商已经开发了一种超高倍60x电动变焦镜头“D60×12.5”。其750mm的焦距(使用变焦扩张镜时可达1500mm)可清晰识别3公里外的人。

V.视频图像的网络传输

1.模拟摄像机+数字硬盘录像机+计算机网络系统

这是目前应用最广泛的网络视频监控系统。通过设置端口、网关、路由，以现场数字硬盘录像机为服务器，在远程客户的电脑上安装专门的监控软件或插件。用户可以通过互联网看到千里之外的场景，实现单通道和多通道视频的远程监控和录制。

2.模拟摄像机+网络视频服务器+计算机网络系统

模拟摄像机输出的信号是模拟信号，计算机处理的信号是数字信号，网络中传输的信号也是数字信号。网络视频服务器将模拟摄像机的模拟信号转换成数字信号，由高效压缩芯片压缩编码，输出可以在计算机网络中传输的数字信号。因此，网络视频服务器也可以称为视频编码器。当视频服务器的一端连接模拟摄像头的输出信号，另一端插入电脑网线，然后在互联网上的任意一台电脑中设置网关和路由，打开IE浏览器，输入IP地址或域名就可以在电脑中看到监控画面。如果模拟相机配有云台，我们也可以通过电脑控制相机变焦、变焦、旋转。网络视频服务器必须嵌入实时操作系统，无论是Linux还是Windows。稳定性方面，Linux优越。使用网络视频服务器可以选择和配备不同的摄像头，更加灵活。

3.网络摄像头+计算机网络系统

网络摄像机是模拟摄像机和网络视频服务器的集成。摄像机内置模数转换和视频服务器功能。和网络视频服务器一样，它可以根据网络协议实现网络通信和数据传输，也可以接收和发送报警信号。这样比较方便，只要装上网络摄像头，插上网线，就可以浏览了。

4.码分多址无线网络视频监控系统

上面说的传输是有线传输，但是在移动车辆(汽车)、偏远的矿山、山区显然很难使用有线传输，可以使用成熟的无线通信技术。这里的代表产品是中国联通的移动视觉。移动视频通信码分多址无线网络视频监控系统是集码分多址数据通信功能和数字视频编码功能于一体的便捷产品。它通过视频压缩编码模块对摄像机图像进行压缩，并通过智能无线通信终端传输到CDMA网络，实现视频数据交互、发送/接收、加解密、编解码、链路控制和维护等功能。该系统可以将实时动态图像传输到最近的联通通信网络。实时图像信息可以通过互联网从系统的中央控制终端获得。该系统融合了码分多址网络和互联网的优势，随时随地进行远程监控和管理。

不及物动词通用技术指标解读

1.解决

图像分辨率只是指屏幕上水平和垂直显示的点数。比如1024×728，其中“1024”代表屏幕上水平方向显示的点数，“768”代表屏幕上垂直方向显示的点数。分辨率越高，图像越清晰。分辨率越高，图像显示越清晰。

2、清晰度

相机的定义是用线来表示的，线分为水平线和垂直线。在实际工程应用中，我们经常使用水平线作为摄像机清晰度的评价指标。线条越多，清晰度越高。常用的黑白相机定义一般为450-600，彩色相机定义一般为330-480。值越高，图像越清晰。一般的监控场合，450线左右的摄像头可以满足要求，对于医疗、图像处理等特殊场合，600线的摄像头可以获得更清晰的图像。

3.自动增益控制

为了使摄像机在不同光照条件下输出标准视频信号，在视频处理电路中引入自动增益控制(AutoGainControl)，通过检测视频信号的平均电平值实现增益反馈控制。具有AGC功能的摄像头在低照度下灵敏度会有所提高，但同时干扰信号会被放大，图像会显得有杂波。

4.背光补偿(BLC)

当相机在背光环境下拍摄时，屏幕上会出现黑色图像。但是在安全方面，背光补偿是必须的。当引入背光补偿功能时，如果相机检测到拍摄图像的一个区域的视频电平相对较低，上述的AGC电路可以改善和增强该区域的视频电平，增加输出视频信号的幅度，使整个图像清晰明亮。如果你想看的主题由于明亮的背景而变暗，你可以将BLC设置为开，以补偿强烈的背光。

5.电子快门开关

在摄像头的后端，我们经常可以看到EE/AI转换开关。EE指电子快门模式；AI指的是自动光圈镜头模式。相机的电子快门通常设置在自动电子快门模式，通过这种模式，根据入射光的强度调整CCD图像传感器的曝光时间，以获得清晰的图像，电子快门时间在1/50-1/10万秒之间。

6.信噪比

指信号电平与杂波电平之比，包括电源杂波、随机杂波、单频杂波等。经常以分贝(dB)表示。信噪比越高，产生的杂波越少，图像信号质量越高。信噪比不得低于48dB。

7.白平衡

为了恢复物体的颜色，彩色相机必须保持正常的白平衡。