探讨高清安防监控系统中的镜头
时间：2014-05-27 阅读：1549
镜头的光学性能
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。如720p、1080p的IP高清摄像机，3M、5M分辨率的工业高清摄像机等。与之配套的高清镜头在市场上也如雨后春笋般大量出现。但实际使用之后发现问题不少，鱼龙混杂。有以普通分辨率充高分辨率的，有清晰度不均匀的，有镜头中心部分的分辨率达到要求，边缘分辨率很差的等等，实际应用情况并不乐观。
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。同时，为了能充分体现摄像机的低照度特性，镜头应具备大通光量（F值要小）。
●镜头的MTF值
镜头的MTF值可用来分析判断一个镜头的成像质量。MTF值(模量传递函数)是对镜头的锐度,反差和分辨率进行综合评价的数值。当然镜头的MTF值并非,它没有表现镜头的色差，色散，像场弯曲等，因此不能说明镜头的一切，但它确实是现阶段表现镜头光学能力zui科学,zui全面的指标。
●镜头的光圈值
光圈系数F值是相对孔径的倒数，相对孔径是镜头通光直径除以镜头的焦距得出的相对值。F值是衡量镜头通光量的一个重要参考指标，光圈系数F值愈小，在同一单位时间内的进光量便愈多。
一般监控系统中，特别是道路监控系统中，全天的光照变化很大，在首先保证镜头F8光圈内有较好的成像质量之外，用于夜间远距离监控的镜头，其F值要求足够小，以保证在较大相对口径状态下有良好成像质量。当然F值越小，镜头的价格越贵，如是大倍数的变焦镜头，其镜头价格要远高于摄像机其他部分的价格。而在道路监控系统，特别是城市道路监控中选用的日夜兼用型镜头，除了镜头的光圈值之外，还要综合考虑到灯光照明条件下的红外光修正，以确保成像的清晰。
室外的监控系统由于光照变化大，一般要求使用自动光圈镜头。当然镜头的实际通光量，除了F值之外还与其他因素有关，如镀膜、镜头的材质和镜头本身的尺寸有关。我们在测试中曾经发现同样的F值，实际的通光量会相差20%。
综合以上镜头的光学性能，以及监控系统的特殊要求，即要求在相对大的光圈下，镜头的MTF要高质量，能够如实体现高清摄像机性能的高清镜头对选材、制造工艺等都有非常高的要求。
根据市场上镜头的综合性价比，我们建议手动变焦镜头的F值在1.2～1.4，电动变焦镜头的F值在1.6～1.8。这样才能zui大限度体现出摄像机的低照度性能。
高清镜头的工程性能
高清监控系统的应用中，镜头除了要有好的光学性能之外，良好的工程性能（易调试、高稳定性）已凸显其重要性，否则镜头聚焦的不将造成图像质量的下降，无法体现高清的优势。
鉴于此，我们建议应用于高清体系下，多用于固定监控点的手动变焦镜头应具备以下工程特性：
多相位聚焦点：传统的手动变焦镜头聚焦点只有1个，这在高清系统下，聚焦点的掌握非常困难，特别是室外调整。多相位聚焦点可确保调试的，确保高清质量。
变动聚焦功能：在镜头的聚焦完成后，调整镜头的焦距仍能保持图像的清晰，直至要求的焦距。
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，高清镜头除了光学性能的提升，镜头的生产和组装也发生着变化。如今，百万像素镜头面临的主要问题有两个：一是制造工艺、加工精密度等方面都比普通镜头要高；二是目前在监控高清领域，后端很多产品如传输设备、显示设备、录像设备、带宽等的高清化还不理想，面对如此挑战，百万高清监控镜头要想真正实现普及还有一定的难度。不过种种迹象表明，百万高清镜头的出头之日不会太久，在未来3-5年内，高清监控镜头将拥有理想的市场反应。