百万高清摄像机镜头选购指南

    【CPS中安网 cps.com.cn】随着高清监控发展的日趋明显，安防行业技术慢慢走向成熟，高清摄像机的出现给安防系统的图像质量带来了大幅度的提升。针对安防系统，特别是道路监控应用领域，要求镜头能够在全视角范围内都具有高分辨率，如与1080p高清摄像机配合，镜头的分辨率要求在2M以上，简单而言，就是对镜头的MTF曲线图有较高要求。镜头应用领域不断扩张，高清应用需求提上日程，那么，究竟什么样的镜头算是高清镜头?

　　什么是百万高清镜头?

　　对高清摄像机而言，可以配用号称百万像素的普通镜头，也可以配百万高清镜头，更可以配300万高清镜头，而在相同摄像机情况下，画面最终的表现，镜头的分辨率起了决定性的作用。

　　根据部分产品公布的技术指标来看，一般的"百万像素镜头"其中心部分解像力只有100万像素，而周边会衰减至仅50~60万像素。目前，市场上主流的"百万像素高清"镜头，公布的技术指标通常是场高的70%为半径的成像圆，解像力达到300万像素，场高70%的成像圆以外的部分可以达到解像力100万像素以上。

　　现在市场上，仅有极少数的"高清"镜头产品能做到：在场高的80%为半径的成像圆，解像力达到300万像素，同时场高80%的成像圆周围的部分，解像力仍维持在200万像素以上。因而不难看出：由于高清镜头和普通镜头之间存在着巨大价差，因此市场上出现越来越多的混淆概念的镜头定义，使消费者雾里看花。但是将这些"美丽"的面纱揭去后，高价背后的不一定就是高质量的产品。

　　如今，随着高清摄像机、高清监视器、网络传输等技术的发展和成熟，CCTV安防市场也正跨入了高清时代。在如此的技术升级换代的浪潮中，镜头不应成为CCTV市场高清发展的绊脚石，所以，明确统一的"高清镜头"指标成为时下的当务之急。

　　和普通镜头的区别

　　光谱透射能力不同

　　镜头的光谱透射能力也有助于画面清晰度的提高。宽频率光线的透射，将大大提无线网络摄像机靶面的受光量。可增强画面的对比度和亮度，对画面的细节表现更丰富。

　　光谱矫正能力差异

　　只有宽光谱的透射能力对于高清晰成像还远远不够，如果镜头的光谱矫正能力不足，反而将使部分波长的光不能准确的在摄像机靶面上成像，致使虚像的产生。这种技术是普通镜片通过镀膜无法实现的。

　　清晰度不同

　　镜头在成像面中心的分辨率是最高的，在边缘的画面相对差一些。普通镜头在中心分辨率可以基本满足清晰度的同时，边缘的清晰度会降低很多，总体清晰度可满足普通摄像机44万像素的要求。实际上，决定镜头清晰度的关键因素有三个：1、镜片材质和纯度。镜片的杂质越少，其产生的干扰光线越少，画面清晰度更高;2、镜片的研磨精度。镜片的研磨精度由研磨设备决定，目前国内镜头较国外镜头的差异就体现在这一点;3、镜片的镀膜精度。对镀膜工艺的精确控制也是镜头清晰度的决定因素之一。

　　另外，百万高清网络摄像机的像素镜头采用非球面镜片，可减低像差，在相对于普通镜头提高清晰度的同时做到了小型化的设计;通过特殊的光学设计技术，从图像中心到周边部分的画质实现高解像力、高对比度的画面，比传统镜头提高了大约2.5倍以上的解像力，即使是在图像剪切或放大功能时，依然能保证高画质。

 　　高清镜头技术应用

　　噪声光消除

　　噪声光主要包括杂散光和鬼像。杂散光是指机械部件的反光造成的彩虹状杂光等，杂散光可以通过镜头内壁和隔圈的消光处理完美消除。鬼像是指光线在镜头内部镜片之间多次反射在画面的二次成像，鬼像与强光物体轮廓类似，无法完全消除，只能通过镀多层增透膜来尽量减轻。一款综合表现优越的高清百万监控镜头，其在杂光的消除上应该要有优良的表现才能在强光环境下表现优质，匹配其百万高清监控镜头的美称。

　　高清晰度

　　清晰度的两大重要指标包括分辨率和反差。分辨率是指镜头再现被摄景物细节的能力，分辨率越高，画面越清晰细腻;反差是指再现被摄景物低反差细节，明暗层次的能力，反差越高，画面景物轮廓鲜明，边缘锐利，层次丰富，质感强烈，影调明朗。

　　小型化

　　为了提高镜头的通光量就要加大镜头的口径是，主要表现在画面的亮度上，在环境昏暗和夜间模式下相比小口径镜头有更优质的表现。小型化是指镜头结构紧凑，可以适用不同产品安装和减小产品的体积。

　　红外、日夜性能好

　　目前高清摄像机都具有日夜转换功能，因此用户对夜间像质的要求也越来越高，在保证日间像质的前提下，可以利用红外滤片功能，ED(低折射率高色散系数)玻璃较好的校正色差，提高日夜成像的共焦能力和像质。

　　高清镜头在重要场所的应用

　　随着我国经济的快速发展，进出口货物运输对河运、海运的依赖日益提高。对外进出口的港口码头也对安全提出了新的要求。集装箱码头是货物的集散地，同时也是监管的重要场所。面对越来越繁重的工作，传统的人工巡查的方式难以胜任。

　　港口码头需要监控的范围很广，包括停泊区、港口、码头、货场、查验区、熏蒸区等，同时港口监控环境恶劣，空气湿度大，腐蚀性严重，监控点又多处不易于维护的地方，对设备的稳定性要求比较高。港口、码头、机场等场所不仅安全系数要求高，监控范围也相对较大，而且类似港口、码头的场景要应对刮风、起雾、雨雪等天气，监控环境较复杂。

　　大型变电站、油田、信号发射塔、森林防火等作为我国能源、资源的保护重地，更是需要实时监控。随着中国经济的快速发展，石油、天然气等能源产业在国家经济中的地位愈加显著。由于采油平台、大型变电站、信号发射塔、森林等自然环境条件恶劣，点多、线长、面广，为满足野外作业、易燃易爆岗位、野外站点和生产要害单位需进行实时动态图像监控，及时发现安全隐患问题。

　　随着"9`11"事件的发生，世界航空业对航空安全倍加关注。机场作为技术和人力密集型地区更加受到重视。机场监控系统几乎成了每个机场必备的安防措施。

　　如何选择高清摄像机镜头

　　高清摄像机的像素都在百万以上，但是要充分体现高清摄像机百万像素的性能还需要与之相匹配的高清镜头。那么怎么选择高清镜头呢。

　　一个镜头有它的最高分辨率N lp/mm，那么根据纳奎斯特采样定理，至少需要配以2N/mm个空间采样点。这个可以这样来理解，1mm内有N条黑白线对，那么就有N条白线和N条黑线总共2N条线。以摄像机的一个感光元对应以一条白线或黑线，那么摄像机在1mm内需要有2N个感光元来对应N条白线和N条黑线，摄像机的感光元密度就是 2N/mm。

　　这时摄像机感光元件的分辨率和镜头的分辨率正好匹配，谁都没有浪费。同样如果一个摄像机每毫米的像素密度是M点(pixel/mm),那么应该选择一个分辨率是M/2 lp/mm的镜头。下面举一个例子：

　　一个200万像素摄像机，像素数为1600×1200=1920000，感光面尺寸是 1/2”。我们知道1/2”的感光面它水平尺寸是6.4mm、垂直尺寸是4.8mm，它的水平像素密度是1600/6.4=250 pixel/mm，垂直像素密度是1200/4.8=250 pixel/mm，感光像元尺寸是4um×4um。水平像素密度和垂直像素密度一样，像素是正方形的，如果像素不是正方形的镜头分辨率应参考像素密度高的。在这里水平像素密度和垂直像素密度都是250 pixel/mm，所以镜头分辨率应选125 lp/mm。

　　如果一个200万像素摄像机感光面尺寸是 1/3”，1/3”的感光面它水平尺寸是4.8mm，垂直尺寸是3.6mm，它的水平像素密度是1600/4.8=333.3 pixel/mm，垂直像素密度是1200/3.6=333.3 pixel/mm，所以镜头分辨率应选167 lp/mm。

　　通过上面例子还看到，一个标为1/2”的200万像素镜头不适合于1/3”的200万像素感光面，这一点要有所区别和重视。1/2”的200万像素镜头分辨率是125 lp/mm，去用于1/3”的4.8mm×3.6mm感光像面，在水平方向有125×4.8=600线对，对应了1200像元，在垂直方向有125×3.6=450线对，对应了900像元。1200×900=1080000差不多是110万像素。所有把一个标为1/2”的200万像素镜头用于1/3”的感光面时只能适合100万像素的感光面，或者说只能当100万像素镜头用。所以光讲百万像素镜头，不讲适用感光元件的尺寸可能信息并不完全，因此对镜头分辨率的描述还是 lp/mm比较准确。

　　有时摄像机的指标会给出感光像元的尺寸L(mm)，那么所对应镜头分辨率的黑白线宽应该都是L(mm)，所以黑白两条线对应的一条线对的宽度是2L (mm)，那么其倒数1/(2L)(lp/mm)就是镜头的分辨率。比如一个摄像机标出感光元的尺寸是4um,那么所选镜头的极限分辨率线宽(白线或黑线)也应该是4um ,一对黑线白线的宽度2×0.004 mm，镜头的分辨率就是1/(2×0.004)=125 lp/mm。

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