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- 監(jiān)控?cái)z像頭鏡頭焦距計(jì)算方法
發(fā)布時(shí)間：2019-03-08 閱覽次數(shù)：1374 次
一、公式計(jì)算法：
視場(chǎng)和焦距的計(jì)算 視場(chǎng)系指被攝取物體的大小，視場(chǎng)的大小是以鏡頭至被攝取物體距離，鏡頭焦頭及所要求的成像大小確定的。
1、鏡頭的焦距，視場(chǎng)大小及鏡頭到被攝取物體的距離的計(jì)算如下；
f=wL/W
f=hL/h
f：鏡頭焦距 w：圖象的寬度（被攝物體在ccd靶面上成象寬度）
W：被攝物體寬度
L：被攝物體至鏡頭的距離
h：圖象高度（被攝物體在ccd靶面上成像高度）視場(chǎng)（攝取場(chǎng)景）高度
H：被攝物體的高度
ccd靶面規(guī)格尺寸： 單位mm
規(guī)格 W H
1/3" 4.8 3.6
1/2" 6.4 4.8
2/3" 8.8 6.6
1" 12.7 9.6
由于攝像機(jī)畫(huà)面寬度和高度與電視接收機(jī)畫(huà)面寬度和高度一樣，其比例均為4:3,當(dāng)L不變，H或W增大時(shí)，f變小，當(dāng)H或W不變，L增大時(shí)，f增大。
2、 視場(chǎng)角的計(jì)算 如果知道了水平或垂直視場(chǎng)角便可按公式計(jì)算出現(xiàn)場(chǎng)寬度和高度。 水平視場(chǎng)角β（水平觀看的角度） β=2tg-1= 垂直視場(chǎng)角q（垂直觀 看的角度） q=2tg-1= 式中w、H、f同上 水平視場(chǎng)角與垂直視場(chǎng)角的關(guān)系如下： q=或=q 表2中列出了不同尺寸攝像層和不同焦距f時(shí)的水平 視場(chǎng)角b的值，如果知道了水平或垂直場(chǎng)角便可按下式計(jì)算出視場(chǎng)角便可按下式計(jì)算出視場(chǎng)高度H和視場(chǎng)寬度W. H=2Ltg、W=2Ltg 例如；攝像機(jī)的 攝像管為17mm(2/3in),鏡頭焦距f為12mm，從表2中查得水平視場(chǎng)角為40℃而鏡頭與被攝取物體的距離為2m，試求視場(chǎng)的寬度 w。 W=2Ltg=2×2tg=1.46m 則H=W=×1.46=1.059m 焦距f越和長(zhǎng)，視場(chǎng)角越小，監(jiān)視的目標(biāo)也就小。
二、圖解法
如 前所示，攝像機(jī)鏡頭的視場(chǎng)由寬（W）。高（H）和與攝像機(jī)的距離（L）決定，一旦決定了攝像機(jī)要監(jiān)視的景物，正確地選擇鏡頭的焦距就由來(lái)3個(gè)因素決 定； *.欲監(jiān)視景物的尺寸 *.攝像機(jī)與景物的距離 *.攝像機(jī)成像器的尺士：1/3"、1/2"、2/3"或1"。 圖解選擇鏡頭步驟： 所需的視場(chǎng) 與鏡頭的焦距有一個(gè)簡(jiǎn)單的關(guān)系。利用這個(gè)關(guān)系可選擇適當(dāng)?shù)溺R頭。 估計(jì)或?qū)崪y(cè)視場(chǎng)的最大寬度；估計(jì)或?qū)崪y(cè)量攝像機(jī)與被攝景物間的距離；使用1/3”鏡頭時(shí) 使用圖2，使用1/2鏡頭時(shí)使用圖3，使用2/3”鏡頭時(shí)使用圖4，使用1鏡頭時(shí)使用圖5。具體方法：在以W和L為座標(biāo)軸的圖示2-5中，查出應(yīng)選用的鏡 頭焦距。為確保景物完全包含在視場(chǎng)之中，應(yīng)選用座標(biāo)交點(diǎn)上，面那條線指示的數(shù)值。例如： 視場(chǎng)寬50m,距離40m,使用1/3"格式的鏡頭，在座標(biāo)圖中 的交點(diǎn)比代表4mm鏡頭的線偏上一點(diǎn)。這表明如果使用4mm鏡頭就不能覆蓋50m的視場(chǎng)。而用2.8mm的鏡頭則可以完全覆蓋視場(chǎng)。
f=vD/V
f=hD/H
其中，f代表焦距，v代表CCD靶面垂直高度，V代表被觀測(cè)物體高度，h代表CCD靶面水平寬度，H代表被觀測(cè)物體寬度。
舉例：假設(shè)用1/2”CCD攝像頭觀測(cè)，被測(cè)物體寬440毫米，高330毫米，鏡頭焦點(diǎn)距物體2500毫米。由公式可以算出：
焦距f=6.4X2500/440≈36毫米 或焦距f=4.8X2500/330≈36毫米
當(dāng)焦距數(shù)值算出后，如果沒(méi)有對(duì)應(yīng)焦距的鏡頭是很正常的，這時(shí)可以根據(jù)產(chǎn)品目錄選擇相近的型號(hào)，一般選擇比計(jì)算值小的，這樣視角還會(huì)大一些。
視場(chǎng)和焦距的計(jì)算 視場(chǎng)系指被攝取物體的大小，視場(chǎng)的大小是以鏡頭至被攝取物體距離，鏡頭焦頭及所要求的成像大小確定的。
1、鏡頭的焦距，視場(chǎng)大小及鏡頭到被攝取物體的距離的計(jì)算如下；
f=wL/W
f=hL/h
f：鏡頭焦距 w：圖象的寬度（被攝物體在ccd靶面上成象寬度）
W：被攝物體寬度
L：被攝物體至鏡頭的距離
h：圖象高度（被攝物體在ccd靶面上成像高度）視場(chǎng)（攝取場(chǎng)景）高度
H：被攝物體的高度
ccd靶面規(guī)格尺寸： 單位mm
規(guī)格 W H
1/3" 4.8 3.6
1/2" 6.4 4.8
2/3" 8.8 6.6
1" 12.7 9.6
由于攝像機(jī)畫(huà)面寬度和高度與電視接收機(jī)畫(huà)面寬度和高度一樣，其比例均為4:3,當(dāng)L不變，H或W增大時(shí)，f變小，當(dāng)H或W不變，L增大時(shí)，f增大。
2、 視場(chǎng)角的計(jì)算 如果知道了水平或垂直視場(chǎng)角便可按公式計(jì)算出現(xiàn)場(chǎng)寬度和高度。 水平視場(chǎng)角β（水平觀看的角度） β=2tg-1= 垂直視場(chǎng)角q（垂直觀 看的角度） q=2tg-1= 式中w、H、f同上 水平視場(chǎng)角與垂直視場(chǎng)角的關(guān)系如下： q=或=q 表2中列出了不同尺寸攝像層和不同焦距f時(shí)的水平 視場(chǎng)角b的值，如果知道了水平或垂直場(chǎng)角便可按下式計(jì)算出視場(chǎng)角便可按下式計(jì)算出視場(chǎng)高度H和視場(chǎng)寬度W. H=2Ltg、W=2Ltg 例如；攝像機(jī)的 攝像管為17mm(2/3in),鏡頭焦距f為12mm，從表2中查得水平視場(chǎng)角為40℃而鏡頭與被攝取物體的距離為2m，試求視場(chǎng)的寬度 w。 W=2Ltg=2×2tg=1.46m 則H=W=×1.46=1.059m 焦距f越和長(zhǎng)，視場(chǎng)角越小，監(jiān)視的目標(biāo)也就小。
二、圖解法
如 前所示，攝像機(jī)鏡頭的視場(chǎng)由寬（W）。高（H）和與攝像機(jī)的距離（L）決定，一旦決定了攝像機(jī)要監(jiān)視的景物，正確地選擇鏡頭的焦距就由來(lái)3個(gè)因素決 定； *.欲監(jiān)視景物的尺寸 *.攝像機(jī)與景物的距離 *.攝像機(jī)成像器的尺士：1/3"、1/2"、2/3"或1"。 圖解選擇鏡頭步驟： 所需的視場(chǎng) 與鏡頭的焦距有一個(gè)簡(jiǎn)單的關(guān)系。利用這個(gè)關(guān)系可選擇適當(dāng)?shù)溺R頭。 估計(jì)或?qū)崪y(cè)視場(chǎng)的最大寬度；估計(jì)或?qū)崪y(cè)量攝像機(jī)與被攝景物間的距離；使用1/3”鏡頭時(shí) 使用圖2，使用1/2鏡頭時(shí)使用圖3，使用2/3”鏡頭時(shí)使用圖4，使用1鏡頭時(shí)使用圖5。具體方法：在以W和L為座標(biāo)軸的圖示2-5中，查出應(yīng)選用的鏡 頭焦距。為確保景物完全包含在視場(chǎng)之中，應(yīng)選用座標(biāo)交點(diǎn)上，面那條線指示的數(shù)值。例如： 視場(chǎng)寬50m,距離40m,使用1/3"格式的鏡頭，在座標(biāo)圖中 的交點(diǎn)比代表4mm鏡頭的線偏上一點(diǎn)。這表明如果使用4mm鏡頭就不能覆蓋50m的視場(chǎng)。而用2.8mm的鏡頭則可以完全覆蓋視場(chǎng)。
f=vD/V
f=hD/H
其中，f代表焦距，v代表CCD靶面垂直高度，V代表被觀測(cè)物體高度，h代表CCD靶面水平寬度，H代表被觀測(cè)物體寬度。
舉例：假設(shè)用1/2”CCD攝像頭觀測(cè)，被測(cè)物體寬440毫米，高330毫米，鏡頭焦點(diǎn)距物體2500毫米。由公式可以算出：
焦距f=6.4X2500/440≈36毫米 或焦距f=4.8X2500/330≈36毫米
當(dāng)焦距數(shù)值算出后，如果沒(méi)有對(duì)應(yīng)焦距的鏡頭是很正常的，這時(shí)可以根據(jù)產(chǎn)品目錄選擇相近的型號(hào)，一般選擇比計(jì)算值小的，這樣視角還會(huì)大一些。
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