鏡頭的景深是個(gè)重要概念，影響了視頻成像的效果和好壞，實(shí)際應(yīng)用中，P-iris鏡頭,i-CS鏡頭都有通過控制景深來更好的呈現(xiàn)圖像成像效果的，這個(gè)算是景深這個(gè)概念在安防領(lǐng)域的一個(gè)應(yīng)用案例。實(shí)際中，攝影等靜態(tài)拍照的應(yīng)用中可能更關(guān)注景深，后面會(huì)說到。

定義

和攝影行業(yè)一樣，安防攝像機(jī)里使用的鏡頭也是凸透鏡。我們先來看幾個(gè)關(guān)于凸透鏡成像的概念：

焦點(diǎn)

與光軸平行的光線射入凸透鏡時(shí)，理想的鏡頭應(yīng)該是所有的光線聚集在一點(diǎn)后，再以錐狀的擴(kuò)散開來，這個(gè)聚集所有光線的一點(diǎn)，就叫做焦點(diǎn)。

彌散圓

點(diǎn)光源經(jīng)過鏡頭在焦平面成的像是一個(gè)點(diǎn)，保持鏡頭與底片距離不變，沿光軸方向前后移動(dòng)點(diǎn)光源，像平面上成的像就會(huì)成為有一定直徑的圓形，只要這個(gè)圓形像的直徑足夠小，相片看去仍然夠清晰，點(diǎn)光源圓形像再大些，相片會(huì)顯得模糊，這個(gè)臨界點(diǎn)光源圓形像，就是彌散圓(circle of confusion)，又叫模糊圈。

在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，觀賞拍攝的影象是以某種方式(比如投影、放大成照片等等)來觀察的，人的肉眼所感受到的影象與放大倍率、投影距離及觀看距離有很大的關(guān)系，如果彌散圓的直徑大于人眼的鑒別能力，在一定范圍內(nèi)實(shí)際影象產(chǎn)生的模糊是不能辨認(rèn)的。這個(gè)不能辨認(rèn)的彌散圓就稱為容許彌散圓(permissible circle of confusion)。

在安防攝像機(jī)里，sensor相當(dāng)于人眼，sensor尺寸大小類似于人眼的鑒別能力。這意味著彌散圓的尺寸如果小于單個(gè)sensor感光單元，那圖像能清晰成像。sensor感光單元越大，那能容許的彌散圓的直徑就越大。

景深(depth of field)

在焦點(diǎn)前后各有一個(gè)容許彌散圓，這兩個(gè)彌散圓之間的距離就叫景深，即：在被攝主體(對(duì)焦點(diǎn))前后，其影像仍然有一段清晰范圍的，這段清晰的范圍就是景深。換言之，被攝體的前后縱深，呈現(xiàn)在畫面的影象模糊程度，都在容許彌散圓的限定范圍內(nèi)。

景深的計(jì)算

景深的計(jì)算公式

δ：容許彌散圓直徑

f：鏡頭焦距

F：鏡頭光圈

L：拍攝距離

其中，后景深 > 前景深。

從景深計(jì)算公式可以看出，景深與鏡頭的光圈、焦距、拍攝距離以及容許彌散圓的大小有關(guān)。上面分析了，彌散圓的大小是由sensor尺寸決定的，所以當(dāng)一個(gè)確定方案（已知sensor尺寸）的攝像機(jī)，其景深大小主要受鏡頭的光圈，焦距以及拍攝距離這三個(gè)因素影響。

從景深的計(jì)算公式中，不難看出：

1.光圈越大，景深越??；光圈越小，景深越大；

2.鏡頭焦距越長(zhǎng)，景深越??；焦距越短，景深越大；

3.距離越遠(yuǎn)，景深越大；距離越近，景深越小。

景深在線計(jì)算工具

在攝影行業(yè)，專業(yè)的攝像機(jī)或鏡頭上一般都標(biāo)有景深的大小。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)上有些在線的景深計(jì)算工具，可以比較方便的計(jì)算景深。

安防里的應(yīng)用

以上分析的著眼點(diǎn)在專業(yè)攝影領(lǐng)域，一般都是靜態(tài)畫面?；氐桨卜李I(lǐng)域，視頻監(jiān)控?cái)z像頭用來實(shí)時(shí)監(jiān)控，并不是拍攝靜態(tài)畫面的。在監(jiān)控場(chǎng)景里，人車都是在實(shí)時(shí)移動(dòng)的，聚焦點(diǎn)其實(shí)是在不斷變化的，這樣景深變化的范圍就更大了。從景深角度考慮，對(duì)于一個(gè)已知焦距的安防攝像機(jī)我們可以確定一個(gè)監(jiān)控范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)圖像都是清晰的。

在任何焦距條件下，對(duì)于安防監(jiān)控來說，景深越大越好，意味著在有限的監(jiān)控區(qū)域，圖像肯定始終是清晰的。

另一方面需要注意不同焦距鏡頭的最優(yōu)可視范圍，這個(gè)需要通過攝像機(jī)的分辨率，監(jiān)控目的（探測(cè)，監(jiān)測(cè)，識(shí)別等）來綜合考慮。一般的2.8mm鏡頭的最好可視距離是3-6米，如果我們把目標(biāo)定在10米，什么都看不清，那也就失去監(jiān)控的意義了。3.6mm鏡頭的可視范圍大約是6-10米，6mm鏡頭時(shí)10-15米，依次類推。

對(duì)于安防攝像機(jī)生產(chǎn)廠家來說，通過景深計(jì)算公式，在已知焦距的情況下，能計(jì)算出使用多遠(yuǎn)距離的參考物，以便攝像機(jī)出廠時(shí)將鏡頭焦距調(diào)試到最好位置。

我們使用在線的景深計(jì)算工具，舉個(gè)例子。選用安防攝像機(jī)比較常用的方案配置，比如攝像機(jī)sensor靶面1/3’，鏡頭光圈f/1.4，鏡頭焦距3.6mm。假如我們的參照物距離是2米，通過計(jì)算我們得知此時(shí)：前景深是1.02 m，后景深是47.09 m，顯然這個(gè)2米距離合適。至少2.1米以上才能使景深達(dá)到無窮遠(yuǎn)。所以我們調(diào)試3.6mm鏡頭時(shí)，測(cè)試參考目標(biāo)至少要在2.1米以上。

通過同樣的計(jì)算，2.8mm鏡頭的參考目標(biāo)距離要在1.3米以上，4mm鏡頭參考目標(biāo)距離2.6米以上，6mm鏡頭參考目標(biāo)距離5.8米以上，8mm鏡頭參考目標(biāo)距離10.4米以上。

其中要特別注意焦距比較大的情況，例如6mm鏡頭，如果參考目標(biāo)距離是5米，此時(shí)的景深是36.31米，這個(gè)距離已經(jīng)超出了6mm鏡頭的可視距離。通過之前的分析我們6mm鏡頭的最優(yōu)監(jiān)控距離是10-15米，36.31米的景深已經(jīng)完全能滿足我們的需要了。所以我們嘗試縮短參考目標(biāo)距離，當(dāng)參考目標(biāo)距離是4.2米時(shí)，景深是15.23米，此時(shí)剛好是10-15米范圍的極限。所以6mm鏡頭，參考目標(biāo)的最短距離我們選擇4.2米要比5.8米更好。