监控镜头分辩率及高清摄像机镜头的选择

　　目前百万像素高清摄像机已越来越多地应用于监控，有1百万像素摄像机、2百万像素摄像机、5百万像素摄像机。摄像机的像素高是图像清晰的一个方面，另一方面高像素感光元也要配以高分辨率的镜头才能使高清摄像机的能力得以体现。

　　镜头分辩率

　　镜头的分辩率是指在成像平面上1毫米间距内能分辨开的黑白相间的线条对数，单位是“线对/毫米”(lp/mm，line-pairs/mm)。

　　镜头对黑白等宽的测试线对图并不是无限可分辨的。当黑白等宽的测试线对密度不高的时候，成像平面处黑白线条是很清晰的。当黑白等宽的测试线对密度提高时，在成像平面处还是可以分辨出黑白线条，但是白线已不是那么白了，黑线也不是那么黑了，白线黑线的对比度就会下降。当黑白等宽的测试线对密度提高到某一程度，在成像平面处黑白线的对比度非常小，黑白线条都变成了灰的中间色了，这就到了镜头分辨的极限。参见图一。

　　图一

　　好的镜头和差的镜头的分辨率是有很大不同的。测试镜头分辨率的一种方法是将待测镜头装在一个胶片照相机上。去拍摄黑白条纹图(分辨率图版)，然后用高倍放大镜(镜头分辨率检测仪)检测底片上每毫米范围内能清晰分辨的线条对数，能分辨得越多则分辨率越高。按照我国照相机检测标准(JB745-65)，一般135照相机的镜头中心视场达到37线对/毫米、边缘视场达到22线对/毫米，就算是一级镜头。

　　用数线条的方法确定分辨率是一种方法，还有一种更为客观的方法是测量镜头的MTF函数。

　　MTF（modulation transfer function调制传递函数）

　　以此来反映镜头的反差和分辨率

　　被测的黑白条纹图(分辨率图版)白线最亮处与黑线最暗处的差别，反映了被测图形的反差(或称对比度)。设白线最大亮度为Imax，黑线最小亮度为Imin，我们用调制度(Modulation)来表示反差的大小。调制度M定义如下：

　　M=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)

　　同样通过镜头成像的图形白线最亮处与黑线最暗处的差别，反映了成像图形的反差(对比度)。设白线最大亮度为I*max，黑线最小亮度为I*min，调制度M*如下：

　　M*=(I*max-I*min)/(I*max+I*min)

　　如果原来图像的调制度M和经过镜头后成像的调制度M*，那么MTF值为：

　　MTF=M*/M

　　当然我们希望原来图像的调制度M和经过镜头后成像的调制度M*能“原汁原味”M*=M即MTF=1。这时经过镜头后成像的反差(对比度)和原图像一样，但实际情况是经过镜头成像的M*要小于原来图像的M。当被测的黑白条纹图密度不高时，M*和M几乎相等。随着被测的黑白条纹图密度逐渐提高时，I*max和I*min会逐渐接近，M*会逐渐变小，直到为0，MTF也同样逐渐变小，直到为0。

　　镜头MTF测试结果

　　当我们改变测试图的黑白条纹图密度时，所成图像的条纹密度即所代表的分辨率或称每毫米线对(lp/mm)也在改变。

　　将lp/mm值作为横坐标将镜头MTF值作纵坐标连成图，我们就得到了MTF-lp/mm图，参见图二。