隨著我國智能建筑行業(yè)的發(fā)展，安保技術在智能建筑中的地位與作用也與日俱增。閉路監(jiān)控電視(簡稱CCTV)系統(tǒng)作為一種安保技術，在星級賓館、涉外辦公樓、銀行、政府機關等場所越來越發(fā)揮著它的重要作用，包括現(xiàn)在的智能小區(qū)亦將CCTV系統(tǒng)作為安保及物業(yè)管理的一個重要手段。為了讓CCTV技術在智能建筑中發(fā)揮更好的作用，在每項閉路電視監(jiān)控工程中，如何正確選擇攝像機鏡頭，對于經濟指標與技術性能都是十分重要的。

　　鏡頭的分類

　　根據民用建筑的應用場合鏡頭的種類大致可分為：

　　(1)廣角鏡頭：視角在90度以上，一般用于電梯轎箱內、大廳等小視距大視角場所；

　　(2)標準鏡頭：視角在30度左右，一般用于走道及小區(qū)周界等場所；

　　(3)長焦鏡頭：視角在20度以內，焦距的范圍從幾十毫米到上百毫米，用于遠距離監(jiān)視

　　(4)變焦鏡頭：鏡頭的焦距范圍可變，可從廣角變到長焦，用于景深大，視角范圍廣的區(qū)域；(5)針孔鏡頭：用于隱蔽監(jiān)控。

　　鏡頭焦距的確定

　　在選擇鏡頭時，有以下五個因素確定鏡頭標準：

　?。?）監(jiān)控現(xiàn)場的大小；

　?。?）被攝物體的大小；

　　（3）物距；

　?。?）焦距；

　?。?）CCD靶面尺寸。

　　前4點可由現(xiàn)場測量并通過計算來確定鏡頭的焦距標準，其計算方法如下：

　　"u1/3″CCDF=4.8×L/W或F=3.6×L/H.

　　u1/2″CCDF=6.4×L/W或F=4.8×L/H

　　其中，W為被攝物體的寬度；H為被攝物體的高度；L為鏡頭到被攝物體間的距離；F為鏡頭焦距。

　　那么為何在鏡頭的選用中考慮CCD靶面的尺寸呢?

　　為了從1/3″與1/2″CCD攝像機中獲取同樣的視角，1/3″CCD攝像機鏡頭焦距必須縮短；相反如果在1/3″CCD與1/2″CCD攝像機中采用相同焦距的鏡頭，情況又如何呢?1/3″CCD攝像機視角將比1/2″CCD攝像機明顯地減小，同時1/3″CCD攝像機的圖像在監(jiān)視器上將比1/2″CCD的圖像放大，產生了使用長焦距鏡頭的效果。.

　　另外我們在選擇鏡頭時還要注意這樣一個原則：即小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸靶面CCD攝像機的鏡頭，反之則不行。原因是：如1/2″CCD攝像機采用1/3″鏡頭，則進光量會變小，色彩會變差，甚至圖像也會缺損；反之，則進光量會變大，色彩會變好，圖像效果肯定會變好。當然，綜合各種因素，攝像機最好還是選擇與其相匹配的鏡頭。

　　手動光圈及自動光圈的選擇

　　鏡頭光圈分手動和自動兩種。以往由于攝像機的使用在室外或其它特殊場合等緣故，所以較多選用自動光圈鏡頭。在目前的監(jiān)控工程中，由于智能建筑大量使用CCTV系統(tǒng)，室內監(jiān)控點占較高的比例。而許多工程商在做工程設備報價時，也同樣喜歡采用自動光圈鏡頭。雖然自動光圈鏡頭對監(jiān)控點的光線變化適應性較強，但其價格也明顯高于相同焦距的手動定焦鏡頭。而現(xiàn)在大多數(shù)的攝像機都有電子快門，室內的光源也較為穩(wěn)定，因此，智能建筑項目中大量采用自動光圈鏡頭沒有太大的必要；另一方面，現(xiàn)在市場上用的自動光圈鏡頭分為二大類：a.電源驅動自動光圈鏡頭；b.視頻驅動自動光圈鏡頭。電源驅動自動光圈鏡頭是通過四根線控制鏡頭的，其中兩根為DC12V或DC24V電源來驅動鏡頭中的馬達，另兩根控制線通過鏡頭內的光感應點感應外部光源的照度來控制光圈的大??；視頻驅動自動光圈鏡頭則是通過三根線來控制鏡頭的，其中一根為視頻觸發(fā)信號來起動光圈，并控制光圈大小，另二根為DC12V或DC24V電源線驅動電機馬達。目前市場上大多黑白或彩色攝像機雖然有自動光圈鏡頭接口，但除了少數(shù)可以兼容二種鏡頭以外，大多數(shù)攝像機不能兼容，只能使用電源驅動自動光圈鏡頭或視頻驅動自動光圈鏡頭。如果在使用中當一些攝像機損壞時，新購入的攝像機就有與原來的自動光圈鏡頭是否兼容的問題。但當工程中的監(jiān)控點在室外時，采用帶自動光圈的鏡頭是必要的，因為室外的光線的動態(tài)范圍變化較大，夏日陽光下環(huán)境照度達50000Lx－100000Lx；夜間路燈時僅為10Lx，變化幅度相當大。在這種情況下攝像機無論是否具有自動調整靈敏度功能即通過攝像機本身的電子快門已不可能適應這么寬的照度范圍，也就無法達到控制圖像效果的作用。

　　在電視監(jiān)控系統(tǒng)中如何根據現(xiàn)場被監(jiān)視環(huán)境，正確選用攝像機鏡頭是非常重要的，因為它直接影響到系統(tǒng)組成后在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視面畫的效果能否滿足系統(tǒng)的設計要求(就畫面范圍或圖像細節(jié)而言)，所以正確的選用攝像機鏡頭可以使系統(tǒng)得到最優(yōu)化設計并可獲得良好的監(jiān)視效果。

　　攝像機鏡頭就光圈而言可分為手動光圈鏡頭及自動光圈鏡頭兩種，就焦距而言又可分為定焦鏡頭及變焦鏡頭兩種。下面就以使用環(huán)境的不同談如何正確選用攝像機鏡頭。

　　1、手動、自動光圈鏡頭的選用

　　手動、自動光圈鏡頭的選用取決于使用環(huán)境的照度是否恒定。

　　對于在環(huán)境照度恒定的情況下，如電梯轎箱內、封閉走廊里、無陽光直射的房間內，均可選用手動光圈鏡頭，這樣可在系統(tǒng)初裝調試中根據環(huán)境的實際照度，一次性整定鏡頭光圈大小，獲得滿意亮度畫面即可。’

　　對于環(huán)境照度處于經常變化的情況，如隨日照時間而照度變化較大的門廳、窗口及大堂內等，均需選用自動光圈鏡頭(必須配以帶有自動光圈鏡頭插座的攝像機)，這樣便可以實現(xiàn)畫面亮度的自動調節(jié)，獲得良好的較為恒定亮度的監(jiān)視畫面。

　　對于自動光圈鏡頭的控制信號又可分為DC及VIDEO控制兩種，即直流電壓控制及視頻信號控制。這在自動光圈鏡頭的類型選用上，攝像機自動光圈鏡頭插座的連接方式上，以及選擇自動光圈鏡頭的驅動方式開關上，三者注意協(xié)調配合好即可。

　　2、定焦、變焦鏡頭的選用

　　定焦、變焦鏡頭的選用取決于被監(jiān)視場景范圍的大小，以及所要求被監(jiān)視場景畫面的清晰程度。鏡頭規(guī)格(鏡頭規(guī)格一般分為1/3″、1/2″和2/3″等)一定的情況下，鏡頭焦距與鏡頭視場角的關系為：鏡頭焦距越長，其鏡頭的視場角就越小(見圖1所示)；在鏡頭焦距一定的情況下，鏡頭規(guī)格與鏡頭視場角的關系為：鏡頭規(guī)格越大，其鏡頭的視場角也越大。所以由以上關系可知：在鏡頭物距一定的情況下，隨著鏡頭焦距的變大，在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視場景的畫面范圍就越小，但畫面細節(jié)越來越清晰；而隨著鏡頭規(guī)格的增大，在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視場景的畫面范圍就增大，但其畫面細節(jié)越來越模糊。在鏡頭規(guī)格及鏡頭焦距一定的前提下，CS型接口鏡頭的視場角將大于C型接口鏡頭的視場角。.

　　鏡頭視場角可分為圖像水平視場角以及圖像垂直視場角，且圖像水平視場角大于圖像垂直視場角，通常我們所講的視場角一般是指鏡頭的圖像水平視場角。在狹小的被監(jiān)視環(huán)境中如電梯轎箱內，狹小房間均應采用短焦距廣角或超廣角定焦鏡頭，如選用鏡頭規(guī)格為1/2″，CS型接口，鏡頭焦距為3.6mm或2.6mm鏡頭，這些鏡頭視場角均不小于99°或127°，這對于攝像機在狹小空間里一般標高為2.5m左右時，其鏡頭的視場角范圍足以覆蓋整個近距離狹小被監(jiān)視空間。也可根據現(xiàn)場實際情況選用手動變焦鏡頭如日產ComputarT2Z2814CS－2鏡頭，這種鏡頭為1/3″CS型接口手動光圈鏡頭，其焦距2倍可調(手動調焦)。調焦范圍為2.8～6.0mm，視場角變化范圍為96°～47.2°，這種鏡頭非常適合在狹小的被監(jiān)視環(huán)境中使用，在使用時可方便地根據實際需要，靈活實現(xiàn)對被監(jiān)視場景的“點”或“面”的監(jiān)視效果。對于一般變焦(倍)鏡頭而言，由于其最小焦距通常為6.0mm左右，故其變焦(倍)鏡頭的最大視場角為45°左右，如將此種鏡頭用于這種狹小的被監(jiān)視環(huán)境中，其監(jiān)視死角必然增大，雖然可通過對前端云臺進行操作控制，以減少這種監(jiān)視死角，但這樣必將會增加系統(tǒng)的工程造價(系統(tǒng)需增加前端解碼器、云臺、防護罩等)，以及系統(tǒng)操控的復雜性，所以在這種環(huán)境中，不宜采用變焦(倍)鏡頭。

　　在開闊的被監(jiān)視環(huán)境中，首先應根據被監(jiān)視環(huán)境的開闊程度，用戶要求在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視場景畫面的清晰程度，以及被監(jiān)視場景的中心點到攝像機鏡頭之間的直線距離為參考依據，在直線距離一定且滿足覆蓋整個被監(jiān)視場景畫面的前提下，應盡量考慮選用長焦距鏡頭，這樣可以在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上獲得一幅具有較清晰細節(jié)的被監(jiān)視場景畫面。在這種環(huán)境中也可考慮選用變焦(倍)鏡頭(電動三可變鏡頭)，這可根據系統(tǒng)的設計要求以及系統(tǒng)的性能價格比決定，在選用時也應考慮兩點：(1)在調節(jié)至最短焦距時(看全景)應能滿足覆蓋主要被監(jiān)視場景畫面的要求；(2)在調節(jié)至最長焦距時(看細節(jié))應能滿足觀察被監(jiān)視場景畫面細節(jié)的要求。通常情況下，在室內的倉庫、車間、廠房等環(huán)境中一般選用6倍或者10倍鏡頭即可滿足要求，而在室外的庫區(qū)、碼頭、廣場、車站等環(huán)境中，可根據實際要求選用10倍、16倍或20倍鏡頭即可(一般情況下，鏡頭倍數(shù)越大，價格越高，可在綜合考慮系統(tǒng)造價允許的前提下，適當選用高倍數(shù)變焦鏡頭)。

　　3、正確選用鏡頭焦距的理論計算

　　攝取景物的鏡頭視場角是極為重要的參數(shù)，鏡頭視場角隨鏡頭焦距及攝像機規(guī)格大小而變化(其變化關系如前所述)，覆蓋景物鏡頭的焦距可用下述公式計算：

　　(1)f=u•D/U

　　(2)f=h•D/H9

　　f：鏡頭焦距、U：景物實際高度、H：景物實際寬度、D：鏡頭至景物實測距離、u：圖像高度、h：圖像寬度2C7

　　舉例說明：

　　當選用1/2″鏡頭時，圖像尺寸為u=4.8mm，h=6.4mm。鏡頭至景物距離D=3500mm，景物的實際高度為U=2500mm(景物的實際寬度可由下式算出H=1.333•U，這種關系由攝像機取景器CCD片決定)。將以上參數(shù)代入公式(1)中，可得f=4.8•3500/2500=6.72mm，故選用6mm定焦鏡頭即可。

　　全面解析視頻監(jiān)控攝像機鏡頭(分類／焦距）

　　1、鏡頭的分類按結構上分：

　　·固定光圈定焦鏡頭：簡單。鏡頭只有一個可以手動調整的對焦調整環(huán)，左右旋轉該環(huán)可使成像在CCD靶面上的圖像最清晰。沒有光圈調整環(huán)，光圈不能調整，進入鏡頭的光通量不能通過改變鏡頭因素而改變，只能通過改變視場的光照度來調整。結構簡單，價格便宜。

　　·手動光圈定焦鏡頭：手動光圈定焦鏡頭比固定光圈定焦鏡頭增加了光圈調整環(huán)，光圈范圍一般從F1.2或F1.4到全關閉，能方便地適應被被攝現(xiàn)場地光照度，光圈調整是通過手動人為進行的。光照度比較均勻，價格較便宜。

　　·自動光圈定焦鏡頭：在手動光圈定焦鏡頭的光圈調整環(huán)上增加一個齒輪合傳動的微型電機，并從驅動電路引出3或4芯屏蔽線，接到攝像機自動光圈接口座上。當進入鏡頭的光通量變化時，攝像機CCD靶面產生的電荷發(fā)生相應的變化，從而使視頻信號電平發(fā)生變化，產生一個控制信號，傳給自動光圈鏡頭，從而使鏡頭內的電機做相應的正向或反向轉動，完成調整大小的任務。

　　·手動光圈定焦鏡頭：焦距可變的，有一個焦距調整環(huán)，可以在一定范圍內調整鏡頭的焦距，其可變比一般為2～3倍，焦距一般為3.6~8mm。實際應用中，可通過手動調節(jié)鏡頭的變焦環(huán)，可以方便地選擇被監(jiān)視地市場的市場角。但是當攝像機安裝位置固定下以后，在頻繁地手動調整變焦是很不方便的。因此，工程完工后，手動變焦鏡頭的焦距一般很少調整。僅起定焦鏡頭的作用。

　　·自動光圈電動變焦鏡頭：與自動光圈定焦鏡頭相比增加了兩個微型電機，其中一個電機與鏡頭的變焦環(huán)合，當其轉動時可以控制鏡頭的焦距；另一電機與鏡頭的對焦環(huán)合，當其受控轉動時可完成鏡頭的對焦。但是，由于增加了兩個電機且鏡片組數(shù)增多，鏡頭的體積也相應增大。6電動三可變鏡頭與自動光圈電動變焦鏡頭相比，只是將對光圈調整電機的控制由自動控制改為由控制器來手動控制。

　　2、場合上分：

　　按視場大小分為：小視場鏡頭，普通鏡頭（約50度左右），廣角鏡頭和特廣角鏡頭（100－120度）

　　·標準鏡頭：視角約50度，也是人單眼在頭和眼不轉動的情況下所能看到的視角，所以又稱為標準鏡頭。5mm相機的標準鏡頭的焦距多為40mm，50mm或55mm。120相機的標準鏡頭焦距多為80mm或75mm。CCD芯片越大則標準鏡頭的焦距越長。

　　·廣角鏡頭：視角90度以上，適用於拍攝距離近且范圍大的景物，又能刻意夸大前景表現(xiàn)強烈遠近感即透視。35mm相機的典型廣角鏡頭是焦距28mm，視角為72度。120相機的50，40mm的鏡頭便相當于35mm相機的35，28mm的鏡頭．

　　·長焦距鏡頭：適于拍攝距離遠的景物，景深小容易使背景模糊主體突出，但體積笨重且對動態(tài)主體對焦不易。35mm相機長焦距鏡頭通常分為三級，135mm以下稱中焦距，135－500mm稱長焦距，500mm

　　以上稱超長焦距。120相機的150mm的鏡頭相當于35mm相機的105mm鏡頭。由於長焦距的鏡頭過于笨重，所以有望遠鏡頭的設計，即在鏡頭后面加一負透鏡，把鏡頭的主平面前移，便可用較短的鏡體獲得鏡體獲得長焦距的效果。

　　·反射式望遠鏡頭：是另一種超望遠鏡頭的設計，利用反射鏡面來構成影像，但因設計的關系無法裝設光圈，僅能以快門來調整曝光。

　　·微距鏡頭（marcolens）：除作極近距離的微距攝影外，也可遠攝。

　　3、接口類型來分

　　·C型鏡頭：法蘭焦距是安裝法蘭到入射鏡頭的平行光的匯聚點之間的距離。法蘭焦距為17.526mm或0.690in。安裝羅紋為：直徑1in，32牙.in。鏡頭可以用在長度為0.512in(13mm)以內的線陣傳感器。但是，由于幾何變形和市場角特性，必須鑒別短焦鏡頭是否合用。如焦距為12.6mm的鏡頭不應該用長度大于6.5mm的線陣。如果利用法蘭焦距尺寸確定了鏡頭到列陣的距離，則對于物方放大倍數(shù)小于20倍時需增加鏡頭接圈。接圈加在鏡頭后面，以增加鏡頭到像的距離，以為多數(shù)鏡頭的聚焦范圍位5－10％。鏡頭接長距離為焦距/物方放大倍數(shù)。

　　·CS型鏡頭：Witha5mmadapterring,aClenscanbeusedonaCS-mountcamera.

　　·U型鏡頭：一種可變焦距的鏡頭，其法蘭焦距為47.526mm或1.7913in，安裝羅紋為M42×1。主要設計作35mm照片應用（如國產和進口的各種135相機鏡頭），可用于任何長度小于1.25in(38.1mm)的列陣。建議不要用短焦距鏡頭。442mm鏡頭3L型鏡頭固定焦距寬視場鏡頭，最初設計作照相放大作用（如國產各種放大機鏡頭），且在2.25in(63.5mm)視場內具有良好的特性。法蘭焦距是具體鏡頭的函數(shù)。安裝螺紋為M39×1.0。可用于長度為1.25in(35.1)以內的列陣，且不受限制。

　　·特殊鏡頭：如顯微放大系統(tǒng)。要特別注意CS和C的差別，不同類型的camera和不同類型的Len連接時，要定制轉接環(huán)。國外很貴，一個約$50,不如自己加工。

　　光學鏡頭的主要參數(shù)和評價主要參數(shù)有焦距，視場，物距，光圈，快門等。對于鏡頭最完善的評價莫過于MTF（ModulationTransferFunction）。但是由于像差（標定的原因），鏡頭的每個范圍都有一個MTF值。這些范圍指的是：（1）近軸部分，（2）離軸部分，（3）當光學系統(tǒng)存在不對稱畸變時，上述兩部分在不同方向上的子部分。每個部分對于不同的輻射能量波長范圍，都有各自相應的MTF值。MTF是評價成像系統(tǒng)的最常用、最優(yōu)的指標，也是指導機器視覺系統(tǒng)集成的最優(yōu)指標。

　　鏡頭后截距的調整

　　定焦鏡頭后截距的調整

　　使用攝像機自動電子快門功能，將鏡頭光圈調到最大，鏡頭聚焦環(huán)按景物實際距離調整，然后調節(jié)鏡頭后截距直至圖像最清晰。

　　變焦鏡頭后截距的調整

　　1.打開攝像機自動電子快門功能。

　　2.用控制器將鏡頭光圈調到最大。

　　3.將攝像機對準30米以外的物體，聚焦調至無窮遠處（大部分鏡頭是面對鏡頭將前面的聚焦調節(jié)環(huán)順時針旋轉到頭）。

　　4.用控制器調整鏡頭變焦將景物推至最遠，調整鏡頭后截距使景物最清楚。

　　5.用控制器調整鏡頭變焦將景物拉至最近，微調鏡頭聚焦使景物最清楚。

　　6.重復4~5步數(shù)遍，直至景物在鏡頭變焦過程中始終清楚。