часть 1часть 2часть 3часть 5

За последние несколько лет сменилось несколько поколений видеокамер - ушли в прошлое видиконы, нормой стали цифровая обработка сигнала и многочисленные другие электронные ухищрения. Однако одно осталось неизменным - объектив. Набор стеклышек, создающих на светочувствительном приборе изображение не изменился чуть ли не со времен Галилея, создавшего двухлинзовую зрительную трубу. С тех пор изменились способы расчета линз, однако конструкция объектива в общих чертах сохранилась. И нередко именно параметры объектива ограничивают возможности системы видеонаблюдения.


Геометрическая оптика (идеальная линза)

Если помните, в школьном курсе физики всегда рассматривалась "идеальная линза" - бесконечно тонкая, зато бесконечно большого диаметра. У нее есть один-единственный параметр - фокусное расстояние.


Угол зрения

Это действительно основной параметр - именно он определяет угол зрения камеры с таким объективом. Чем больше фокусное расстояние - тем меньше угол зрения. Зато тем более удаленные цели можно уверенно различить на экране монитора. На рисунке 1 - иллюстрация в стиле "школьной оптики". Главное, что из нее можно вынести (рис.2) - что чем больше расстояние до объекта наблюдения, тем больше нужно брать фокусное расстояние. И чем больше матрица камеры, тем больше фокусное расстояние, тоже.


фото расстояние до объектива
рис.1

Разрешение и необходимый угол зрения

Нередко при проектировании системы ставится одна задача - видеть как можно больше, угол зрения как можно шире, чтоб ни один враг не проскользнул мимо камеры. Однако есть проблема - чем больше предметов видны в кадре, тем мельче каждый из них, тем труднее их различить. Поэтому в рекомендациях Британского МВД (рис.3) говорится, что для уверенного опознания знакомого человека он должен быть примерно в половину кадра по высоте. Точнее говоря, рекомендуется, чтобы поле зрения по горизонтали было 5 метров. Для самых распространенных камер (с матрицей 1/3") это означает, что фокусное расстояние в миллиметрах должно быть равно расстоянию до человека в метрах - очень легко запомнить! Если вам нужно опознать человека на расстоянии 50 метров - нужен объектив 50 мм. Или наоборот - с объективом 4 мм вы уверенно опознаете человека на расстоянии до 4 метров.


фото расстояние до объектива
рис.2

Честно говоря, "рекомендации" даются с запасом - на плохую погоду, на то, что видеосигнал будет записан на магнитофон, на то, что человек не стремится, чтобы его опознали - короче, на самом деле при непосредственном наблюдении на экране монитора человека вполне можно узнать на расстоянии раза в 2 больше "рекомендованного", но запас, как известно, карман не тянет - хотите быть уверенными в надежном результате, слушайтесь "рекомендации". Тем более, что для опознания незнакомого человека (по фотографии) рекомендуется вдвое более крупный план.


Пересчет на другие условия

А теперь, когда вы запомнили базовую рекомендацию - при необходимости можете легко пересчитать на другой размер матрицы или на другие требования к различимости.

Поле зрения (как видно из рисунка 1) прямо пропорционально расстоянию до объекта, прямо пропорционально размеру мишени камеры и обратно пропорционально фокусному расстоянию:

(поле зрения)=(размер матрицы)*(расстояние до объекта)/(фокусное расстояние)

Так, например, для камеры с матрицей 1/2" фокусное расстояние должно быть в полтора раза больше, чем для матрицы 1/3". Или, например, для "обнаружения человека" (требуемое поле зрения в 4 раза больше чем для "опознания") с камерой 1/3" можно применять объектив вчетверо короче - то есть на расстоянии 50 метров можно применять объектив 50/4 = 12 мм.



Автор: A.M. Омельянчук
ЗАО "Компания Безопасность"
Читайте также: