一、监控摄像机CCD尺寸、镜头焦距与数码相机的参数对比
1、CCD尺寸参数
现实使用的监控摄像机CCD尺寸一般为标称1/4"、1/3"和1/2",通常固定半球摄像机和一体化变焦摄像机使用1/4"的CCD;1/3"CCD的摄像机使用的最为广泛,几乎所有的枪式摄像机和高档的半球摄像机都使用1/3"CCD的摄像机;1/2"的摄像机由于CCD的尺寸大,效果较好,但实际使用较少。
数码相机的CCD尺寸规格更多,我这里仅以自己使用的两部相机:富士S5500和柯达V530为例。
2、镜头焦距参数
普通情况下我们用到的监控摄像机镜头焦距为2.6mm、3.6mm、4mm、6mm、8mm、12mm、16mm。
数码相机方面,镜头时可以光学变焦的,焦距是一个范围:
柯达V530 镜头的实际焦距为:6.2-18.6mm,
富士S5500 镜头的实际焦距为:5.7-57。
二、参数的换算关系
看到了以上参数,我们如何将数码相机与摄像机进行等效呢?方法是求出摄像机镜头的与数码相机镜头在什么焦距下具有相同的视角。
首先是求出监控摄像机镜头的视角,由光学知识可得到公式:
D=2{arctg[h/(2f)]}
其中,
D=镜头的视角(度)(可以是对角线视角,也可以是宽度或长度视角,这里有用的是宽度和长度视角)
h=CCD感光元件的宽或长度(mm)
f=焦距(mm)
由上表我们可以明确不同CCD尺寸的摄像机,配用不同焦距的镜头时的视角。
在同一位置,用相同的视角拍摄,可得到相同的图像。数码相机的焦距是可变的,在现场定位时,可用数码相机选择一定的焦距拍摄图像,当拍摄到的图片是想要的监控效果时,将该图片下载到电脑,通过ACDSee软件查看图片的属性,在属性窗口的"元数据"栏中可以看到这个图片的焦距数值。根据公式 D=2{arctg[h/(2f)]}可以计算出该图片拍摄时的视角,将这个数值与表2中的视角数值对比就可以确定摄像机的CCD型号和选择镜头焦距。但是数码相机的焦距变化范围是否能够满足要求呢,我们使用富士S5500和柯达V530测试了一下
S5500视角的范围(对角线)从6.7度到61度;V530的视角范围(对角线)从60.1度到20.8度。这个范围包含了6毫米以上镜头的视角范围,但4毫米以下的镜头的视角范围并不能完全包含,如何解决这个问题呢?对于富士S5500来说可以通过增加一个广角镜头来实现,如,使用富嘉数码相机广角镜头0.45×55 ,其功能将焦距缩短0.45倍。通过计算我们可得到焦距5.7×0.45=2.565(mm)和57×0.45=25.65(mm),在这个焦距下相机的视角:
D(最大)=2{arctg[6.72/(2×2.565)]}=105.3(度);
D(最小)=2{arctg[6.72/(2×25.65)]}=14.9(度);
这个范围基本包括了所有常用监控摄像镜头的视角范围 。
三、视角差异对实际图像范围的影响
由上面监控摄像机及镜头的视角与数码相机视角的计算参数,我们可以看到,实际的视角数值虽然能够保持在同一个范围,但具体的数值却有一定的偏差,我们可能用一一对应的方法选择一个数码相机拍摄的图片对应的监控摄像机及镜头参数。下面我们探讨一下这个偏差值到底使数码照片与监控摄像机实际拍摄图像之间有多大的差别,这个差别是否已经使数码相机拍摄的图片失去了可以引用的意义。
首先对比数码相机与监控摄像机的视角偏差如下表:(表5)摄像机选择最常用的1/3"的型号,用对角线视角进行对应比较
的数据可以计算出对比组的两个视角在不同距离上的实际被摄范围的具体差异应用公式
H=2L×tg(d/2)
H为被摄视场范围的对角线长度
L为被摄市场到摄像机的距离
d为对角线视角
数码相机拍摄的场景范围与摄像机镜头拍摄的场景范围很接近,当拍摄20m距离的场景时最大的对角线差异仅仅为1米左右,实际应用中完全可以当作相近的场景来看待。