文档介绍：第2章前端设备
本章将详细分析视频监控系统前端的镜头、摄像机、云台(含防护罩等辅助设备)的架构与原理,并对系统应用时的设置、调试、维护及日常故障的处置进行介绍。
光学成像
把现实空间的物体成像于图像传感器件的感光靶面中,即所谓的光学成像。首先应该先了解光学成像的过程。
光学成像原理基础
光学成像指通过光学把现实空间的物体成像在图像传感器件的感光靶面上。怎样才能在图像传感器的靶面上获得清晰的物像呢?这就涉及到光学成像的过程原理。一般,通过合理的设计(包括合理选择镜头的各项参数并考虑物体的照明条件、聚光方式、光学系统的传输损失、像面照度的计算方法等有关辐射度学方面的问题),可使该像的位置、尺寸、清晰度、物像光强度等符合实际应用场合的技术条件。
光学成像过程
如图2-1所示,为物体的光学成像过程,即将各种不同形状、不同介质的反射镜、透镜及棱镜按一定的方式组合起来,使由空间的物体发出的光线通过这些光学零件的透射、折射、反射,按人们的需要改变传播方向后,为接收器件所接收。这些光学零件的组合称为光组,又称光学系统。
光学系统基础知识
理想光组是指光组能在任意大的空间内、用任意宽的光束成完整的像。
理想光组的基本性质主要有如下3个。
(1)点成点像
如图2-2所示,图中的A与A、B与B点一一对应,即对于物空间的任何一个点,在像空间中必有一个点与之对应,而且只有一个点与之对应。通常把这两个对应点称为共轭点。
(2)线成线像
如图2-2所示,图中的线AB与线AB一一对应,即对于物空间的任何一条直线,在像空间中必有一条直线与之对应,而且只有一条直线与之对应。通常把这两条对应线称为共轭线。
(3)对称轴共轭
物空间和像空间存在着唯一的共轭对称轴。当物空间内某点A绕该空间内的对称轴旋转任意一个角度时,其共轭像点A也必绕像空间的相应的对称轴旋转同样的角度。通常把这一对共轭的对称轴称为光轴。
通过对上述3点基本性质的认识,还可得到以下推论:
①如果A、B两点分别与A、B共轭,那么直线AB同样与直线AB共轭;
②同心光束经理想光组变换后,还是同心光束;
③物空间的任何一个平面通过理想光组变换后,在像空间的共轭图像也必为一个平面;
④如果物空间内的平面垂直于光轴,那么其共轭像平面也必垂直于光轴;
⑤理想光组一对共轭面的横向放大率是一个常数,与物高无关。
、面
理想光组物空间的点与像空间的点是相互对应的,如果知道理想光组的焦点、主点、焦面、主面和节点等基本点、面参数,便可根据物体的位置与大小,通过作图或运算求出像的位置与大小。
(1)焦点和焦面
理想光组的焦点有像方焦点与物方焦点之分。像方焦点指与光轴上无穷远的物点共轭的像点,记作F';物方焦点指与光轴上无穷远的像点共轭的物点,记作F。