監控鏡頭分辯率及高清攝像機鏡頭的選擇

　　目前百萬(wàn)像素高清攝像機已越來(lái)越多地應用于監控，有1百萬(wàn)像素攝像機、2百萬(wàn)像素攝像機、5百萬(wàn)像素攝像機。攝像機的像素高是圖像清晰的一個(gè)方面，另一方面高像素感光元也要配以高分辨率的鏡頭才能使高清攝像機的能力得以體現。

　　鏡頭分辯率

　　鏡頭的分辯率是指在成像平面上1毫米間距內能分辨開(kāi)的黑白相間的線(xiàn)條對數，單位是“線(xiàn)對/毫米”(lp/mm，line-pairs/mm)。

　　鏡頭對黑白等寬的測試線(xiàn)對圖并不是無(wú)限可分辨的。當黑白等寬的測試線(xiàn)對密度不高的時(shí)候，成像平面處黑白線(xiàn)條是很清晰的。當黑白等寬的測試線(xiàn)對密度提高時(shí)，在成像平面處還是可以分辨出黑白線(xiàn)條，但是白線(xiàn)已不是那么白了，黑線(xiàn)也不是那么黑了，白線(xiàn)黑線(xiàn)的對比度就會(huì )下降。當黑白等寬的測試線(xiàn)對密度提高到某一程度，在成像平面處黑白線(xiàn)的對比度非常小，黑白線(xiàn)條都變成了灰的中間色了，這就到了鏡頭分辨的極限。參見(jiàn)圖一。

　　圖一

　　好的鏡頭和差的鏡頭的分辨率是有很大不同的。測試鏡頭分辨率的一種方法是將待測鏡頭裝在一個(gè)膠片照相機上。去拍攝黑白條紋圖(分辨率圖版)，然后用高倍放大鏡(鏡頭分辨率檢測儀)檢測底片上每毫米范圍內能清晰分辨的線(xiàn)條對數，能分辨得越多則分辨率越高。按照我國照相機檢測標準(JB745-65)，一般135照相機的鏡頭中心視場(chǎng)達到37線(xiàn)對/毫米、邊緣視場(chǎng)達到22線(xiàn)對/毫米，就算是一級鏡頭。

　　用數線(xiàn)條的方法確定分辨率是一種方法，還有一種更為客觀(guān)的方法是測量鏡頭的MTF函數。

　　MTF（modulation transfer function調制傳遞函數）

　　以此來(lái)反映鏡頭的反差和分辨率

　　被測的黑白條紋圖(分辨率圖版)白線(xiàn)最亮處與黑線(xiàn)最暗處的差別，反映了被測圖形的反差(或稱(chēng)對比度)。設白線(xiàn)最大亮度為Imax，黑線(xiàn)最小亮度為Imin，我們用調制度(Modulation)來(lái)表示反差的大小。調制度M定義如下：

　　M=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)

　　同樣通過(guò)鏡頭成像的圖形白線(xiàn)最亮處與黑線(xiàn)最暗處的差別，反映了成像圖形的反差(對比度)。設白線(xiàn)最大亮度為I*max，黑線(xiàn)最小亮度為I*min，調制度M*如下：

　　M*=(I*max-I*min)/(I*max+I*min)

　　如果原來(lái)圖像的調制度M和經(jīng)過(guò)鏡頭后成像的調制度M*，那么MTF值為：

　　MTF=M*/M

　　當然我們希望原來(lái)圖像的調制度M和經(jīng)過(guò)鏡頭后成像的調制度M*能“原汁原味”M*=M即MTF=1。這時(shí)經(jīng)過(guò)鏡頭后成像的反差(對比度)和原圖像一樣，但實(shí)際情況是經(jīng)過(guò)鏡頭成像的M*要小于原來(lái)圖像的M。當被測的黑白條紋圖密度不高時(shí)，M*和M幾乎相等。隨著(zhù)被測的黑白條紋圖密度逐漸提高時(shí)，I*max和I*min會(huì )逐漸接近，M*會(huì )逐漸變小，直到為0，MTF也同樣逐漸變小，直到為0。

　　鏡頭MTF測試結果

　　當我們改變測試圖的黑白條紋圖密度時(shí)，所成圖像的條紋密度即所代表的分辨率或稱(chēng)每毫米線(xiàn)對(lp/mm)也在改變。

　　將lp/mm值作為橫坐標將鏡頭MTF值作縱坐標連成圖，我們就得到了MTF-lp/mm圖，參見(jiàn)圖二。