相机相关知识及视场角的计算

一、视场角计算

1、原理

2、ccd靶面规格尺寸和相机视场角的计算

二、焦距和变焦倍率的关系

三、举例说明

1、NTSC（National Televison System Committee）制式

2、PAL（Phase Alternative Line）制式

参考文献

一、视场角计算

1、原理

视场和焦距的计算视场系指被摄取物体的大小，视场的大小是以镜头至被摄取物体距离，镜头焦头及所要求的成像大小确定的

镜头的焦距，视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算如下；

f=wL/W   f=hL/H
f：镜头焦距 w：图象的宽度（被摄物体在ccd靶面上成象宽度）  
W：被摄物体宽度
L：被摄物体至镜头的距离  
h：图象高度（被摄物体在ccd靶面上成像高度）视场（摄取场景）高度 
H：被摄物体的高度

2、ccd靶面规格尺寸和相机视场角的计算

规格     W     H （单位mm）
1/4"     3.2    2.4 
1/3"     4.8    3.6
1/2"     6.4    4.8 
2/3"     8.8    6.6 
1"      12.8    9.6

lin靶面尺寸为宽12.7mmx高9.6mm,对角线16mm 
2/3in靶面尺寸为宽8.8mmx高6.6mm,对角线11mm
1/2in靶面尺寸为宽6.4mmx高4.8mm,对角线8mm 
1/3in靶面尺寸为宽4.8mmx高3.6mm,对角线6mm
1/4in靶面尺寸为宽3.2mmx高2.4mm,对角线4mm

摄像机CCD标准：1英寸CCD长宽为12.8×9.6mm，对角线长度为16mm

1/2.8CCD的对角线长度=16÷2.8=5.71mm，边长按4：3来计算为：4.59mm×3.42mm。

水平视场角=2arctg（靶面宽/（2*焦距））
垂直视场角=2arctg（靶面高/（2*焦距））

二、焦距和变焦倍率的关系

（1）镜头成像清晰必须满足透镜成像公式：1/u+1/v=1/f，这里，u是物距，v是像距，f是焦距

（2）在满足成像清晰的前提下，放大率等于像距比物距，就是：k=v/u。也就是说：物距越小（相机越靠近物体）、像距越大（镜头相对焦平面越往前移），放大率越高。同样物距，焦距越长则像距越大、放大率越高

（3）光学变焦倍数是指镜头的最长焦段除以最广角段，比如17-200mm的镜头。就是200除以17，约12倍变焦。80-300mm就是300除以80，约4倍变焦

（4）数码变焦利用软件对已有像素周边的色彩进行判断，并根据周边的色彩情况插入经特殊算法加入的像素。通过相机内的处理器，把图片内的每个像素面积增大，从而达到放大目的。程序在相机内进行，把原来CCD影像感应器上的一部份像素使用"插值"处理手段做放大，将CCD影像感应器上的像素用插值算法将画面放大到整个画面。实际上数码变焦并没有改变镜头的焦距。【摘自百度百科】

（5）同一个相机，CCD靶面不变，当变倍越大时焦距越长，视场角变小，成像目标变大

（6）同一相机，镜头不变，CCD靶面越小，视场角越小，但拍摄画面中的物体看起来要大一点

三、举例说明

海康DS-2DM1-714：

1、NTSC（National Televison System Committee）制式

　　NTSC制式，又简称为N制，是1952年12月由美国国家电视标准委员会（National Television System Committee，缩写为NTSC）制定的彩色电视广播标准，属于同时制，帧率为每秒29.97fps，扫描线为525，隔行扫描，画面比例为4:3，分辨率为720x480。这种制式的色度信号调制包括了平衡调制和正交调制两种，解决了彩色黑白电视广播兼容问题，但存在相位容易失真、色彩不太稳定的问题，需要色彩控制（tint control）来手动调节颜色，这是NTSC的最大缺点之一。美国、加拿大、墨西哥等大部分美洲国家以及日本、台湾、韩国、菲律宾等均采用这种制式，香港部份电视公司也采用NTSC制式广播，其中两大主要分支是NTSC-US（又名NTSC-U/C）与NTSC-J。

2、PAL（Phase Alternative Line）制式

　　PAL制式，又称帕尔制，英文全名“Phase Alternating Line”，意为“逐行倒相”，在1967年由当时任职于德律风根（Telefunken）公司的德国人沃尔特·布鲁赫（Walter Bruch）提出，也属于同时制，帧率每秒25帧，扫描线625行，隔行扫描，画面比例4:3，分辨率720x576。PAL发明的原意是要在兼容原有黑白电视广播格式的情况下加入彩色信号时，为克服NTSC制相位敏感造成色彩失真的缺点，在综合NTSC制的技术成就基础上研制出来的一种改进方案。所谓“逐行倒相”是指每行扫描线的彩色信号跟上一行倒相，其作用是自动改正在传播中可能出现的错相。

参考文献

【1】【标准】NTSC、PAL、SECAM三大制式简介