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如何理清百萬高清攝像機與鏡頭之間的關系?

2013-8-25 0:04:12      點擊:

    如何理清百萬高清攝像機與鏡頭之間的關系? 隨著高清概念發展的日趨明顯,安防行業技術慢慢走向成熟。對監控領域而言,百萬高清發展更是如火如荼。而監控成像與數碼拍照成像原理大致類似,不同的是監控圖像是通過視頻信號輸出的,此過程中必然會存在信號衰減。因此,監控行業的畫面清晰度“看起來”就會比數碼照片低很多,而要提高監控畫面的像素水平相對而言也會難很多。鏡頭是攝像機一雙必不可少的“眼睛”。
  
  高清攝像機與鏡頭之間的應用關系
  
  高清攝像機的出現給安防系統的圖像質量帶來了大幅度的提升。如720p、1080p的IP高清攝像機,3M、5M分辨率的工業高清攝像機等。與之配套的高清鏡頭在市場上也如雨后春筍般大量出現。但實際使用之后發現問題不少,魚龍混雜。有以普通分辨率充高分辨率的,有清晰度不均勻的,有鏡頭中心部分的分辨率達到要求,邊緣分辨率很差的等等,實際應用情況并不樂觀。
  
  針對安防系統,特別是道路監控應用領域,要求鏡頭能夠在全視角范圍內都具有高分辨率(如與1080p高清攝像機配合,鏡頭的分辨率要求在2M以上),簡單而言,就是對鏡頭的MTF曲線圖有較高要求。同時,為了能充分體現攝像機的低照度特性,鏡頭應具備大通光量(F值要。。
  
  ●鏡頭的MTF值
  
  鏡頭的MTF值可用來分析判斷一個鏡頭的成像質量。MTF值(模量傳遞函數)是對鏡頭的銳度,反差和分辨率進行綜合評價的數值。當然鏡頭的MTF值并非萬能,它沒有表現鏡頭的色差,色散,像場彎曲等,因此不能說明鏡頭的一切,但它確實是現階段表現鏡頭光學能力最科學,最全面的指標。
  
  ●鏡頭的光圈值
  
  光圈系數F值是相對孔徑的倒數,相對孔徑是鏡頭通光直徑除以鏡頭的焦距得出的相對值。F值是衡量鏡頭通光量的一個重要參考指標,光圈系數F值愈小,在同一單位時間內的進光量便愈多。
  
  一般監控系統中,特別是道路監控系統中,全天的光照變化很大,在首先保證鏡頭F8光圈內有較好的成像質量之外,用于夜間遠距離監控的鏡頭,其F值要求足夠小,以保證在較大相對口徑狀態下有良好成像質量。當然F值越小,鏡頭的價格越貴,如是大倍數的變焦鏡頭,其鏡頭價格要遠高于攝像機其他部分的價格。而在道路監控系統,特別是城市道路監控中選用的日夜兼用型鏡頭,除了鏡頭的光圈值之外,還要綜合考慮到燈光照明條件下的紅外光修正,以確保成像的清晰。
  
  室外的監控系統由于光照變化大,一般要求使用自動光圈鏡頭。當然鏡頭的實際通光量,除了F值之外還與其他因素有關,如鍍膜、鏡頭的材質和鏡頭本身的尺寸有關。我們在測試中曾經發現同樣的F值,實際的通光量會相差20%。
  
  綜合以上鏡頭的光學性能,以及監控系統的特殊要求,即要求在相對大的光圈下,鏡頭的MTF要高質量,能夠如實體現高清攝像機性能的高清鏡頭對選材、制造工藝等都有非常高的要求。
  
  根據市場上鏡頭的綜合性價比,我們建議手動變焦鏡頭的F值在1.2~1.4,電動變焦鏡頭的F值在1.6~1.8。這樣才能最大限度體現出攝像機的低照度性能。
  
  IP概念深入,如何更好的選擇網絡攝像機鏡頭?
  
  網絡攝像機通常分為兩種:一種是前段基于模擬攝像機置入視頻與網絡處理模塊,因此與模擬攝像機有相同的弊端:圖像解析度不高,最高畫質不超過D1,另一種為數字高清網絡攝像機,它的特點是直接將數字視頻處理并經網絡傳輸,避免了普通模擬攝像機易受干擾的問題,可以做到畫面干凈,畫質清晰細膩,信噪比高。
  
  為了使百萬像素攝像機能夠得到最好的表現,使用高品質的百萬像素的鏡頭將顯得非常重要。光學圖像的質量是整體圖像質量的一個關鍵因素,作為百萬像素網絡攝像機的“眼球”,百萬像素鏡頭可以為整個圖像提供高對比度,銳度和明銳度,而非百萬像素鏡頭就無法完全展現百萬像素傳感器的高分辨率,特別是在圖片的邊緣。
  
  CCD和CMOSSENSOR利用的是按二維網格排列的像素。這些像素把光學圖像轉換成電子信號。一個圖像上像素的多少通常決定了圖像的分辨率,更多的像素意味著更高的分辨率。相對于普通鏡頭,百萬像素鏡頭對監視圖像的畫面顯示更加細膩,細節部分展現良好,不會出現圖像模糊現象。
  
  在選擇百萬像素鏡頭時要注意鏡頭像面尺寸與SENSOR相面尺寸的匹配性,閉路監控攝像機有多種不同尺寸規格的傳感器,屏幕高寬比通常是4:3(水平寬度:垂直高度)或16:9。傳感器的尺寸規格對視場角有影響,使用相同的鏡頭在較小的傳感器上的視場角更窄,并且根據實際應用選擇不同功能的百萬像素鏡頭,如低照度大同光鏡頭、超廣角鏡頭、非IR鏡頭、
  
  IR鏡頭、透霧鏡頭、自聚焦鏡頭、FA鏡頭以及魚眼鏡頭等。
  
  例如,日夜兩用攝像機一般用在夜間近紅外或者紅外環境。如果用不帶IR矯正功能的鏡頭匹配日夜兩用攝像機,攝像機在夜間使用時將無法清晰聚焦。而百萬像素IR鏡頭采用玻璃鏡片輔以特殊的光學設計以及多層鍍膜來減少光的折射以達到日夜共焦。這樣攝像機在夜間使用的時候就不需要再重新聚焦。
  
  百萬像素鏡頭廣泛應用于高清攝像機,如百萬像素日夜兩用攝像機、網絡攝像機、全景監控攝像機、以及視訊會議、動作捕捉、文件辨識、機器視覺、醫療設備及汽車電子等。
  
  百萬像素鏡頭相對于普通鏡頭,無論是光學設計,還是鏡片材料、加工工藝、裝配工藝、檢測手段等要求更高。
  
  不同領域應用對百萬像素鏡頭有不同的要求,如智能交通系統,要求匹配大相面尺寸、高解析度、高對比度、低畸變率鏡頭、聚焦和光圈調節鎖定螺絲,緊湊型結構設計。
  
  如何理清攝像機百萬像素概念?
  
  我們經常會聽到一些安防產品在做宣傳的時候會說產品達到了500萬、800萬甚至1000萬像素,與監控行業常見的高清200萬、300萬有著極大的差距。且不管這些像素是真是做到的還是通過插值得來的,我們可以先看看產品效果到底有沒有那么明顯。
  
  其實,在看像素多少時我們還應看一個要素—傳感器的尺寸(或者說是像素大。。對于同樣像素的傳感器,傳感器的大小決定了其單個像素的大小,也就決定的成像的清晰程度。
  
  舉例來說,市面上常見的500萬攝像機產品大多對應2/3”(1”)傳感器,2/3”傳感器對應成像規格為8.8mm×6.6mm,粗略估計單個像素點的大小大概為3.4um×3.4um;而常見300萬像素產品大多只有1/3”(1/2”)大小,1/3”傳感器對應成像規格為4.8mm×3.6mm,同樣可算得單個像素點的大小大概是2.4um×2.4um。由此,300萬像素傳感器與500萬像素傳感器相比,總像素雖然相差了近一倍,但是由于傳感器面積小了一倍,單個像素小了1um,而這正是影響整個畫面清晰度的重要因素。
  
  由此,監控圖像是否清晰不只是看總像素,也不是但單看攝像機或者傳感器,而是要結合傳感器尺寸看單個像素的大小,再選擇匹配的鏡頭。用戶在選配設備的時候既要理性看待“超高像素”之說,同時攝像機與鏡頭也應該在保證質量的前提下保持分辨率一致。
 

 

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