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前端设备——摄像机、云台及辅助设备等。摄像头光学成像——把现实空间的物体成像于图像传感器件的感光靶面中。光学成像过程理想光组是指光组能在任意大的空间内、用任意宽的光束成完整的像。 理想光组的基本性质: (1)点成点像 图中的A与A、B与B点一一对应。对于物空间的任何一个点,在像空间中必有一个点与之对应,而且只有一个点与之对应。通常把这两个对应点称为共轭点。2.理想光学系统的基本点、面 (1)焦点和焦面 焦点指与光轴上无穷远的物点共轭的像点,记作F'。 过焦点F'且垂直于光轴的像平面称为像方焦面。3.理想光学系统的物像关系 理想光学系统的物像关系,既可以通过作图法来求解,也可以通过解析法来求解。 理想光学系统的作图求像 如图所示,此方法简单、直观,而解析分析方法的计算结果较精确。4.光束限制 光学系统中限制光束的因素主要有光阑、渐晕、焦深和景深等。 (1)光阑 光阑由光学零件的镜框或加入专门的带孔金属板等构成,其对称中心一般都在系统的光轴上。光阑的作用是改善系统的成像质量,决定通过系统的光能,拦截系统中有害的杂散光等。按用途可分为视场光阑、有效光阑、消杂光光阑等。 ①视场光阑 视场光阑用以限制系统的成像范围。其对前方系统所成的像称入射窗,对后方系统所成的像称出射窗。②有效光阑 有效光阑用以限制轴向成像光束孔径的大小,也称孔径光阑。其对前方系统所成的像称入射光瞳,如下图所示。轴外物点B和入射光瞳中心Z的连线称主光线。对于目视光学系统,其最大视场的主光线在像方与光轴的交点处,称为眼点。眼点距离是指眼点到目镜最后一个表面的距离。(2)渐晕 渐晕是一种光学现象,是指除入射光瞳外,还会有其他光阑的物方的像会使轴向光束孔径减小。 (3)焦深 实际光学系统矫正像差后,除在理想成像面上可获得清晰的像外,常把理想波面的参考点沿轴向离焦,使波差不超过/2(由/4到/4),此时,也能得到清晰的像,其所对应的离焦量称做焦深,用2表示。(4)景深 如下图所示,摄像机的镜头一般都要求对一定深度的空间成像,即光学系统应能使距镜头不同距离的各空间物体同时在像平面上成清晰的像。即空间物体在平面上成像的清晰度问题,称为景深问题。容许的光斑直径的大小与光学系统接收器(人眼、感光乳剂、光电器件等)的分辨率有关,也与对象的清晰度要求有关,清晰度要求越低则景深就越大。 此外,照相物镜的相对孔径和焦距与景深有关。对照相物镜来说,相对孔径越小(即光圈越小),则景深越大;在相同的条件下,焦距越小(如短焦距的广角镜头),则景深越大。5.分辨率 分辨率是光学系统的一个重要性能指标,指光学系统刚好能分辨的两物体之间的最小间隔。 镜头的参数1.成像尺寸2.焦距3.相对孔径4.视场角各类型的镜头1.固定光圈定焦镜头2.手动光圈定焦镜头3.自动光圈定焦镜头4.手动变焦镜头实际应用时,手动调节镜头的变焦环,可方便地选择被监视现场的视场角。若对监视现场的环境情况不熟悉,就有必要采用此镜头。 对大多数视频监控系统而言,手动变焦镜头一般用在以下两种场合。 (1)对视场要求较为严格,且用定焦镜头又不易满足要求的场合。 (2)在照片底片分析、文件微缩等桌面近距离摄像工作环境中。5.自动光圈电动变焦镜头6.电动三可变镜头7.针孔镜头由于“针孔”很小,因此针孔镜头的相对孔径很小(光阑F数较大),与摄像机配合使用时,透过针孔镜头的光通量也很小,使摄像机的成像质量下降(图像的亮度不够,信噪比变差)。因此,配用针孔镜头的摄像机最好选用低照度型的,并尽可能保证监视场所的光照度。8.一体机专用镜头镜头的选择与维护镜头选择计算尺由上、下两个圆盘及一个透明的扇形片组成,圆盘及扇形片上均有刻度,分别标有视场角、被摄物体的水平尺寸及垂直尺寸、镜头的焦距、CCD芯片靶面尺寸及被摄物体距CCD摄像机的距离等参数。 使用时,应该先依据某个事先确定的已知量,计算出其他量。 例如,确定1/3inCCD摄像机配用8mm镜头时的视场角,以及在3m摄距时被摄物体在监视器屏幕上所占面积的大小: ①旋转扇形片,使标有1/3in的CCD靶面尺寸刻度线对准上圆盘上8mm的焦距刻度线。这时,扇形片上的H线即指明该镜头的水平视场角(约为33°),V线则指明镜头的垂直视场角(约为25°); ②旋转下圆盘,使物距刻度线对准3m。此时扇形片上H线的下方对应物体尺寸刻度线1.6,表明1/3in的CCD摄像机在配用8mm镜头时,可以将3m远、1.6m宽的物体摄入监视器; ③当物距增加到5m时,摄入物体的宽度可达2.7m。也可先用该盘选定物距及被摄取物体的大小,最后估算出应配用镜头的焦距。(2)cosmicar.exe应用程序选择镜头 图示为镜头厂商专门编制的cosmicar.exe镜头选择应用程序界面。cosmicar.exe应用程序的功能 ①此