图像分辨率与视场的权衡:透镜选择的影响

“我想要一个镜头，可以覆盖整个停车场，我想要能够读懂车牌。”听起来是不是很熟悉?作为广角镜头的制造商，泰亚科技经常被问到，我们是否有一款产品可以让用户同时做这两件事。答案是“视情况而定”。它取决于几个变量——你从相机开始时的分辨率，被摄对象离镜头的距离，以及镜头的视场。但保持前两个变量不变，镜头视野的影响就变得清晰了。设计视频监控装置时需要考虑的一个重要因素是镜头视场和图像分辨率之间的权衡。

图像分辨率与视场

在视频监控系统设计中，一个重要但经常被忽视的考虑是图像分辨率和视场之间的权衡。对于任何给定的相机和镜头的组合，来自相机的原生分辨率会分散到镜头的整个视场，决定像素密度和图像分辨率。分辨率越宽，像素密度越低，图像分辨率或图像细节就越低。下面的图片，用相同的相机从相同的距离拍摄，说明了这种权衡。最宽的视场允许你覆盖最宽的区域，但不允许你看到高细节，而最窄的视场允许捕获高细节的代价是广域覆盖。

改善图像细节的其他方法

所以现在你看到了权衡。你想覆盖整个区域，但不幸的是，你无法读懂车牌。要做什么吗?此时，您可以在系统设计中更改一些其他变量，以改进图像细节。

首先是相机到被摄对象的距离。如果可能的话，安装人员可以通过将相机移近拍摄对象来改善图像细节。这在新的安装中可能是可行的，但在现有系统中，这可能受到位置和系统的物理约束，以及重新布线的成本的限制。靠近可以改善图像细节，但视野会缩小。

第二个可能改变的变量是相机分辨率。通过选择一个分辨率更高的相机和更高的起始像素数，并将它们分散在相同的视场上，像素密度将更高，产生的图像细节将更好。当然，这是假设您可以在您的系统中进行更改，并且您可以支持更高分辨率系统所需的可能更高价格的硬件和数据存储需求。更高分辨率、数据密集的摄像头也将降低系统的帧率，这一点必须牢记，特别是行业特定的标准和要求。

使用可用的工具

有许多有用的工具可以帮助支持系统设计和正确的设备选择。其中之一就是忒伊亚自己的图像分辨率和镜头计算器。计算器允许您输入应用程序和潜在设备的一些重要细节，然后根据这些假设快速计算图像分辨率。你输入相机分辨率和传感器大小你打算使用,镜头的视野你相信你所需要的,然后输入你的关键项目变量——要么你认为你需要多少分辨率的像素密度,覆盖你需要多少距离(英尺和米),或有多远的相机是主题。然后该工具为您计算其他变量。

例如，你表明你计划使用一个500万像素1/2.5英寸传感器相机，一个3mm镜头，你将离你的拍摄对象50英尺。该工具将计算你的像素密度——在本例中是27像素/英尺，覆盖宽度——在这里是97英尺宽。然后，该工具提供一个图像，表示所选变量的图像分辨率级别，使您能够快速查看是否有足够的分辨率来满足应用程序的需要。

最新的智能手机和平板电脑版本的Theia计算器应用程序包括改进功能，允许用户输入相机的高度和/或角度，例如，如果一个人的头部与相机的距离不同，它是否会覆盖在图像中。最新版本还允许用户引入jpeg噪声级别，从而得到的图像更准确地反映真实世界的情况。

镜头选择的重要性

如果你决定通过提高相机分辨率来提高图像分辨率，你还必须考虑镜头的选择。IP/百万像素相机所需的镜头与传统模拟相机所需的镜头有很大不同。这些更高分辨率的相机需要更高性能的镜头，以充分利用提高的分辨率。

例如，在百万像素相机中，镜头的焦平面光斑大小必须与传感器上的像素大小相当或更小(下图a和B)，否则光线会从像素上落下来，导致图像模糊。

使用标准分辨率的镜头和500万像素的相机将产生模糊的图像。通常情况下，如果你想充分利用一个百万像素相机提供的所有像素，就需要一个分辨率匹配的高质量镜头，否则花在高分辨率相机上的钱就浪费了。

有人会假设，指定百万像素相机的人所需要做的就是指定一个百万像素镜头。然而，这并不是那么简单，在许多情况下，要确保所需要的镜片是提供的镜片是相当困难的。许多制造商称他们的产品为“百万像素镜头”，但他们很少定义“百万像素”这个形容词的含义。这个“MP”镜头是用于130万像素的相机还是300万像素的相机?它可以用于所有的百万像素相机吗?

在百万像素相机中，像素大小和所需的镜头光斑大小取决于传感器的大小和它包含的像素数量。你可以有两个不同的摄像头，都是130万像素，但如果传感器大小不一样，像素大小也会不同。下面的数字说明了这一点。

在选择镜头时，重要的是要选择一个设计用于传感器大小和相机分辨率的镜头。过度指定镜头以获得比相机更高的百万像素评级是可以接受的。这确保了镜头不是系统中的分辨率限制因素。

回顾图A和图B，你可能会认为不同级别的百万像素相机也需要不同的镜头。与低像素相机相比，像素较小的高像素相机需要更多的内部玻璃元素和更高的精度元素。这些高级镜头应该能够提供更高像素相机所需的更高性能。

最大限度地利用你的百万像素相机

在购买模拟相机时，你会担心黑暗、眩光、下雨和其他因素，但很少考虑镜头。对于今天的高分辨率，百万像素相机，镜头可能是每个百万像素相机最重要的配件。毕竟，如果镜头不能提供相机能够产生的分辨率，你只是在浪费你的投资在更高分辨率的相机。

你能做什么?有关如何选择和指定镜头的更多信息，请参阅http://www.theiatech.com/papers.php?name=Lens_selection上的白皮书全文。或致电+1(503)570 3296，或发邮件．