鏡頭分辨力 計算和理解

2022-09-05 03:45:16 字數 1542 閱讀 6501

1、鏡頭解析度

鏡頭的解析度是指在成像平面上 1 公釐間距內能分辨開的黑白相間的線條對數,單位是「線對/公釐」( lp/mm,line-pairs/mm )

最小能分辨的尺寸是線對數的2倍倒數。

例如:鏡頭解析度是100  lp/mm,最小能分辨的尺寸是 1/(100*2)=0.005mm。

乙個鏡頭有它的最高解析度n lp/mm,那麼根據納奎斯特取樣定理,至少需要配以2n/mm個空間取樣點。這個可以這樣來理解,1mm內有n條黑白線對,那麼就有n 條白線和n條黑線總共2n條線。以攝像機的乙個感光元對應以一條白線或黑線,那麼攝像機在1mm內需要有2n個感光元來對應n條白線和n條黑線,攝像機的感光元密度就是 2n/mm。

這時攝像機感光元件的解析度和鏡頭的解析度正好匹配,誰都沒有浪費。同樣如果乙個攝像機每公釐的畫素密度是m點(pixel/mm),那麼應該選擇乙個解析度是m/2lp/mm的鏡頭。下面我們舉乙個例子:

有乙個 200萬畫素攝像機,畫素數為1600×1200=1920000,感光面尺寸是1/2 吋。我們知道1/2吋的感光麵它水平尺寸是6.4mm、垂直尺寸是4.8mm,它的水平畫素密度是 1600/6.4=250 pixel/mm,垂直畫素密度是1200/4.8=250 pixel/mm,感光像元尺寸是 4um×4um。水平畫素密度和垂直畫素密度一樣,畫素是正方形的,如果畫素不是正方形的鏡頭解析度應參考畫素密度高的。在這裡水平畫素密度和垂直畫素密度都是 250pixel/mm ,所以鏡頭解析度應選 125 lp/mm。

如果乙個 2 百萬畫素攝像機感光面尺寸是 1/3 吋, 1/3 吋的感光麵它水平尺寸是4.8mm,垂直尺寸是 3.6mm,它的水平畫素密度是 1600/4.8=333.3 pixel/mm ,垂直畫素密度是 1200/3.6=333.3 pixel/mm ,所以鏡頭解析度應選 167 lp/mm。

通過上面例子我們還看到,乙個標為 1/2 吋的 2 00萬畫素鏡頭不適合於 1/3 吋的 200萬畫素感光面, 這一點要有所區別和重視。 1/2 吋的 2 00萬畫素鏡頭解析度是 125 lp/mm ,去用於 1/3 吋的 4.8mm× 3.6mm 感光像面,在水平方向有 125×4.8=600 線對,對應了1200 像元,在垂直方向有 125× 3.6=450 線對,對應了 900 像元。 1200× 900=1080000差不多是110萬畫素。所有把乙個標為 1/2 吋的 2 百萬畫素鏡頭用於 1/3 吋的感光麵時只能適合一百萬畫素的感光面,或者說只能當 1 00萬畫素鏡頭用。所以光講百萬畫素鏡頭, 不講適用感光元件的尺寸可能資訊並不完全, 因此對鏡頭解析度的描述還是 lp/mm比較準確。

有時攝像機的指標會給出感光像元的尺寸l(mm),那麼所對應鏡頭解析度的黑白線寬應該都是l(mm),所以黑白兩條線對應的一條線對的寬度是 2l (mm) ,那麼其倒數 1/(2l)( lp/mm)就是鏡頭的解析度。比如乙個攝像機標出感光元的尺寸是4um,那麼所選鏡頭的極限解析度線寬(白線或黑線)也應該是4um ,一對黑線白線的寬度2×0.004mm,鏡頭的解析度就是1/( 2× 0.004)=125 lp/mm 。

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