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1、關(guān)于鏡頭解像力相關(guān)問(wèn)題的研究摘要:隨著視頻監(jiān)控領(lǐng)域向高清化發(fā)展，監(jiān)控鏡頭也隨之向高清化發(fā)展，出現(xiàn)了所謂的高清鏡頭，但對(duì)于高清鏡頭，市場(chǎng)上并沒(méi)有明確的定義，廠家也通常會(huì)混淆一些概念。本文從根本上論述了鏡頭像素、解像力、圖像分辨率、電視線數(shù)以及它們之間的相互關(guān)系，可以為攝像機(jī)設(shè)計(jì)以及鏡頭搭配提供理論上的指引。????一、鏡頭解像力與像素的對(duì)應(yīng)關(guān)系 首先需要說(shuō)明的是：對(duì)于鏡頭本身而言，并沒(méi)有所謂像素的概念。鏡頭出廠時(shí)，廠家一般均會(huì)采用“鏡頭檢測(cè)投影儀”這種設(shè)備，對(duì)鏡頭的解像力進(jìn)行檢測(cè)。鏡頭檢測(cè)投影儀所體現(xiàn)的
2、解像力指標(biāo)，是以lp/mm來(lái)表示，即每毫米可以解析的線對(duì)數(shù)(linepair)，該指標(biāo)與除了鏡頭外的其他成像單元無(wú)關(guān)。如下圖所示： 圖1鏡頭檢測(cè)投影 但一般鏡頭廠家在規(guī)格書(shū)中都不會(huì)明確標(biāo)明這個(gè)指標(biāo)，而是換以更直觀的1MP、2MP或3MP這樣的標(biāo)識(shí)，因?yàn)閘p/mm這個(gè)指標(biāo)過(guò)于專(zhuān)業(yè)，一般用戶(hù)可能無(wú)法理解，不如直接標(biāo)像素來(lái)的直觀。那么，lp/mm與鏡頭標(biāo)定的像素與之間是如何對(duì)應(yīng)的呢?從鏡頭廠家那邊了解到，他們一般是以1/2.8"的傳感器作為標(biāo)的來(lái)進(jìn)行換算的，比如：IMX222。IMX222的像素點(diǎn)尺寸為2
3、.8um，最大有效像素為1920x1200，這樣我們就可以算出它的靶面尺寸大概為 1920x2.8um=5.376mm，1200x2.8um=3.36mm 我們以IMX222作為標(biāo)的，可以大致算出鏡頭像素與lp/mm的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： 對(duì)于標(biāo)稱(chēng)是1MP的鏡頭，它對(duì)應(yīng)的分辨率應(yīng)該為1280x720=921600，這樣就可以大致算出它所對(duì)應(yīng)的lp/mm值為 720/(2x3.36mm)=107lp/mm 標(biāo)稱(chēng)為1.3MP的鏡頭，它對(duì)應(yīng)的分辨率應(yīng)該為1280x960=1228800，它所對(duì)應(yīng)的lp/m
4、m值為 960/(2x3.36mm)=143lp/mm 標(biāo)稱(chēng)為2MP的鏡頭，它對(duì)應(yīng)的分辨率應(yīng)該為1920x1080=2073600，它所對(duì)應(yīng)的lp/mm值為 1080/(2x3.36mm)=160lp/mm 標(biāo)稱(chēng)為3MP的鏡頭，它的分辨率應(yīng)該為2048x1536=3145728，它所對(duì)應(yīng)的lp/mm值為 1536/(2x3.36mm)=228lp/mm 標(biāo)稱(chēng)為5MP的鏡頭，它的分辨率應(yīng)該為2592x1944=5038848，它所對(duì)應(yīng)的lp/mm值為 1944/(2x3.36mm)=289l
5、p/mm 標(biāo)稱(chēng)為6MP的鏡頭，它的分辨率應(yīng)該為3096x2048=6340608，它所對(duì)應(yīng)的lp/mm值為 2048/(2x3.36mm)=304lp/mm …… 通過(guò)上面的定量計(jì)算，我們就可以大致了解鏡頭像素與解像力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系?！ 《?、鏡頭解像力與電視線數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 那么鏡頭解像力與攝像機(jī)的分辨率以及電視線數(shù)之間又有什么關(guān)系呢?要回答這個(gè)問(wèn)題，我們先要明確攝像機(jī)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。按照《安防視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)通用技術(shù)要求-征求意見(jiàn)稿-2011.12》中的規(guī)定： 攝像機(jī)按圖像尺寸不同可分為： A類(lèi)
6、：標(biāo)清攝像機(jī)，圖像格式水平和垂直像素?cái)?shù)兩項(xiàng)均小于等于768x576 B類(lèi)：準(zhǔn)高清攝像機(jī)?，圖像格式水平和垂直像素?cái)?shù)兩項(xiàng)均大于768x576且有一項(xiàng)小于1920×1080 C類(lèi)：高清攝像機(jī)，圖像格式水平和垂直像素?cái)?shù)兩項(xiàng)均大于等于1920×1080 按圖像尺寸類(lèi)別，攝像機(jī)的中心分辨力應(yīng)滿(mǎn)足： A類(lèi)：水平分辨力≥400線，垂直分辨力≥380線 B類(lèi)：水平分辨力≥600線，垂直分辨力≥600線 C類(lèi)：水平分辨力≥800線，垂直分辨力≥800線 目前比較常用的兩種高清攝像機(jī)的分辨率分別是1280x7
7、20(1MP)和1920x1080(2MP)，按照攝像機(jī)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，他們分別屬于B類(lèi)和C類(lèi)產(chǎn)品，那他們的中心分辨力分別需要達(dá)到≥600線和≥800線。這里所說(shuō)的線，是指TVLine，該指標(biāo)是從電視領(lǐng)域沿用下來(lái)的，是指畫(huà)面在某一方向上可以解析的線條數(shù)，該指標(biāo)不僅跟鏡頭解像力有關(guān)系，還跟傳感器的分辨率有關(guān)。TVLine與lp/mm的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： TVLine=lp/mmx2x傳感器的靶面高度=lp/mmx2x傳感器垂直分辨率x像素點(diǎn)尺寸 其中x2的原因是lp/mm指每毫米的線對(duì)數(shù)，黑白算一對(duì)，而TVLi
8、ne黑白算兩條線，之所以要乘以傳感器的高度而不是寬度，是因?yàn)樵撝笜?biāo)是TV行(Line)而不是列(Column)。傳感器的靶面高度又可以由傳感器的垂直分辨率與像素點(diǎn)尺寸相乘得到，這樣我們就可以得到鏡頭解像力與圖像分辨率以及電視線數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系?！ ∪?、相關(guān)計(jì)算 下面我們通過(guò)定量的計(jì)算，來(lái)驗(yàn)證一下。以MT9M034為例，該傳感器的靶面高度為3.6mm，最大分辨率為1280x960，像素點(diǎn)尺寸為3.75um，如下圖所示： 圖2MT9M034
