视场角

一.工业相机术语 像素 （pixel）：图像上的最小组成单元。图像由小方格即像素组成的，这些小方块都有一个明确的位置和被分配的色彩数值，小方格颜色和位置就决定该图像所呈现出来的样子。像素视为整个图像中不可分割的单位。 分辨率 (resolution)：用与衡量相机对物像中明暗细节的分辨能力。相机分辨率是指相机每次采集的像素点数，对于数字相机一般是直接与CCD或CMOS传感器的像元数对应的，如1280*1024(130W)，1600*1200(200W),2048*1536(300W)等，对于模拟相机则取决于视频格式，PAL制为768*576，NTSC值为640*480. 像元尺寸 ：传感器芯片上的最小组成单元，单位是um,常见的是1.67,2.2,3.45,4.8,5.5,7.4um等。像元尺寸直接影响感光面积大小，影响图像质量，在分辨率足够的情况下，像元越大越好。 芯片尺寸 ：相机的靶面尺寸，以芯片对角线16mm定义为1英寸，常见的有1/4，1/3，1/2.3，1/2.5，1/2，1/1.8等。通常芯片尺寸与分辨率是对应的，如30W一般小于1/3，像元尺寸直接影响传感器尺寸，如500W相机，2.2um像元为1/2.5，3.45um为2/3. 精度 ：单个像素所代表的实际视野（mm/pixel），数值约小精度越高。精度=视野/分辨率。如，视野50mm，对应的分辨率2448

镜头camera shot 镜头分类 产地分类：主要是日系镜头和德系镜头。日系镜头主要是色彩的还原性比较好，德系镜头的层次感比较强。 性能外形分类：P、E、L、自动变焦镜头。 焦距大小分类：标准镜头 、广角镜头 、望远镜头。 光圈分类：固定光圈式 ( fixed iris ) 、 手动光圈式 ( manual iris ) 、自动光圈式 ( auto iris ) 。 镜头特点 定焦镜头 对焦速度快，运动物体图像清晰而稳定，颗粒感非常轻微，测光也比较准确。 标准镜头 以适用于35毫米（单镜头反光照相机）的交换镜头为例，标准镜头通常是指焦距在40至55毫米之间的摄影镜头，它是所有镜头中最基本的一种摄影镜头。 自然亲近感、普通风景、普通人像、抓拍、纪念照。 成像质量上佳，细节表现有效。 长焦镜头 长焦镜头视角在20度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米。长焦距又分为普通远摄镜头和超远摄镜头两类。 普通远摄镜头的焦距长度接近标准镜头，而超远摄镜头的焦距却远远大于标准镜头。 以135照相机为例，其镜头焦距从85mm-300mm的摄影镜头为普通远摄镜头，300mm以上的为超远摄镜头。 长焦距镜头拍摄，高感光度+快速快门，如使用200mm的长焦距镜头拍摄，1/250秒以上。 广角镜头 以35毫米单镜头反光照相机为例，广角镜头通常是指镜头焦距约在17至35毫米之间的镜头。 广角镜头的基本特性： 1

关键述语： 1、EFL(Effective Focal Length）有效焦距 定义：指镜头中心到焦点的距离(下图)。 镜头的焦距分为像方焦距和物方焦距(下图)： 像方焦距是指像方主面（后主面）到像方焦点（后焦点）的 距离。 物方焦距是指物方主面（前主面）到物方焦点（前焦点）的距离。 注意事项： （1）焦距过短则视场角过大，导致畸变和主光线出射角难以控制，相对照度过低， 镜片弯曲严重，相差校正困难，因此难以设计。 （2）焦距过长镜头将过长，不利于系统小型化，而且视场角过小，不能满足用户 需求（FOV>60°） 2、TTL(Total Track Length) 镜头总长 镜头总长分为光学总长和机构总长： 光学总长是指由镜头中镜片的第一面到像面的距离。 机构总长是指由镜筒端面到像面的距离。 3、BFL（Back Focal Length）光学后焦距定义： 由光学系统中镜片的最后一面到像面的距离。 4、FFL(Front Focal Length）光学前焦距 定义：由光学系统中镜片的第一面到物面的距离 注意事项：要与机构后焦距FFL区分 5、FBL/FFL(Flange Focal Length）机构后焦（法兰焦距） 定义：由镜组的最后一个机构面到像面的距离 6、FOV(Field Of View）视场角定义： 是指镜头能拍摄到的最大视场范围。 视场角可分为对角线视场角（FOV-D)

一、焦距 1.焦距概念 焦距是光学系统中衡量光线聚集或发散的度量方式。平行的光线进入对焦在无穷远的镜头后，它们汇聚到一点，这个点叫做焦点。简单来说，焦距长度是指从透镜的光心到焦点的距离。为了能够对焦到比无限远近一些的被摄体上，镜头要调节至距焦平面更远的位置。这就是很多镜头在转动对焦环时镜头长度会增大的原因。 2.镜头按焦距大小的分类 摄影镜头数量庞大,从鱼眼镜头到长达1000毫米的超远摄镜头。我们通常把它们分为广角镜头、标准镜头和远摄镜头。人类的视角大体上相当于50mm焦距的视角，所以焦距在35-50mm的镜头都被看作标准镜头。小于这个焦距的为广角镜头，大于的则为远摄镜头。 3.焦距对成像的影响 与被摄体距离相同的情况下，长焦距镜头比短焦距镜头拍摄的画面中，被摄体所占的比例要大。相同的被摄体距离，焦距长度增加一倍会让被摄体在画面中的大小也增大一倍。或者，保持焦距长度不变，减少被摄体到相机的距离到一半，也会让被摄体在画面中的大小增加一倍。 二、视场角 视场角在光学工程中又称视场，视场角的大小决定了光学仪器的视野范围。视场角又可用FOV表示，其与焦距的关系如下：h = f tan[Theta]；像高 = EFL tan (半FOV)；EFL为焦距；FOV为视场角。 HFOV：水平 VFOV：垂直 DFOV：对角 三种视场角的计算方式： 相同分辨率下，不同镜片视场角对比： 实际测试图片

0.前言 相机将三维世界中的坐标点（单位为米）映射到二维图像平面（单位为像素），这个过程可以用一个几何模型进行描述，其中最简单的一个模型称为针孔模型。之所以说它简单，是因为这是个线性变换；但是实际的相机上因为透镜的存在，会使光线投影到成像平面的过程中产生畸变，增加了非线性的变换过程。 1.针孔相机模型 首先不考虑畸变，建立图1所示针孔相机成像模型。 图1 小孔成像模型与相机坐标系 又是包含一堆公式的推导，贴图大法走起。 这里需要注意的有两点：1）像素坐标系中一般以左上角为原点，向右为x轴正方向，向下为y轴正方向，乍一看像是左手坐标系，实则不然，此时还是右手坐标系。2）上述方程的推导是建立在图1所示的相机坐标系的基础上；如果我们定义的相机坐标系不是图中的那样（譬如Z轴向上之类的），则不能直接套用该公式 2.鱼眼相机模型 小孔成像模型简单易懂，但实际相机中成像模型往往更复杂。假如使用小孔成像模型制造相机，则其视场角不会很大（想象一下cmos底片很小且焦距固定的情况）。而我们实际使用中甚至有视场角达到180°的鱼眼相机，使用小孔成像模型是绝对做不到的，其中实现的方式就是引入了组合透镜。 图2 鱼眼相机成像 以鱼眼相机为例，为了获取更加宽广的视野，使用组合透镜，使入射光线经过不同程度的折射投影到成像平面，使得鱼眼镜头相比于普通镜头拥有了更大的视野范围。 图3 鱼眼镜头成像简化模型

相机选型时出现的参数的含义 1) 像元尺寸（ Pixel size ） 像元尺寸指芯片像元阵列上每个像元的实际物理尺寸，通常的尺寸包括14um,10um, 9um , 7um , 6.45um ,3.75um 等。像元尺寸从某种程度上反映了芯片的对光的响应能力， 像元尺寸越大，能够接收到的光子数量越多 ，在同样的光照条件和曝光时间内产生的电荷数量越多。对于弱光成像而言，像元尺寸是 芯片灵敏度的一种表征 。 2) 图像传感器格式（ Optical format ） 参考： https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%A8%99%E6%BA%96%E9%8F%A1%E9%A0%AD 图像传感器对角线长度为摄像管直径(即，传感器类型，如 1/3" ）的 2/3 3) 活动成像区域的大小（ active imager size ） 为了计算摄像机的视角，应该使用 传感器的活动区域的大小 。传感器的活动区域意味着传感器的区域，在该区域上，在给定的摄像机模式下形成图像。活动区域可以小于图像传感器，并且活动区域可以在同一相机的不同操作模式下有所不同。 有效面积大小取决于传感器的纵横比和摄像机输出图像的纵横比 。活动区域大小可以取决于相机给定模式下的像素数目。有效面积大小和透镜焦距决定了视角。 M12镜头参数计算 参考： https://blog.csdn.net