相机和镜头选择时的一些参数

这是我选择相机对应的镜头时搜索的一些资料。

首先说一下传感器的光学尺寸：1/2 inch 这里的1 inch对应的是16mm而不是25.4mm。注意这里是CCD或者CMOS传感器对角线的长度。

对照表单位mm

格式

宽度

长度

对角线

面积

焦距系数

代表机型

中画幅

33.0

44.0

55.0

1452

0.7

宾得645D

全画幅

24.0

36.0

43.4

864

1.0

全画幅单反

Red Epic

14.6

27.7

31.3

404

1.3

Red Epic

35电影机

13.7

24.4

28

334

1.4

Red One

Super 35mm

13.8

24.6

28.0

339

1.4

佳能C300

APS-C

15.6

23.6

28.3

368

1.5

其他APS-C格式单反

APS-C

14.9

22.3

27.3

329

1.6

佳能APS-C格式单反

1.5"

14.0

18.7

23.4

262

1.9

佳能G1 X

4/3

13.5

18.0

22.4

243

2.0

4/3及M4/3相机

尼康CX

8.8

13.2

15.8

116

2.7

尼康1系列

Super 16

7.4

12.5

14.5

93

3.0

Super 16胶卷

2/3"

6.6

8.8

11.0

58

4.0

富士X1-

1/1.7"

5.6

7.4

9.5

42

4.6

佳能G12

1/1.8"

5.3

7.2

8.9

38

4.8

高端便携相机

1/2"

4.8

6.4

8.0

31

5.4

摄像头

1/2.5"

4.3

5.8

7.2

25

6.0

低端便携相机

1/3"

3.6

4.8

6.0

17

7.2

摄像头

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。

镜头分辨率：在成像平面上，1mm间距内能辩开的黑白相间的线条对数，单位是“线对/毫米”。

镜头的选择：百万像素的相机需要与之相匹配的高清镜头。那么如何选择高清镜头，我们知道了一个镜头有它的最高分辨率N lp/mm，那么根据纳奎斯特采样定理，至少需要配以2N/mm个空间采样点。这个可以这样来理解，1mm内有N条黑白线对，那么就有N条白线和N条黑线总共2N条线。以摄像机的一个感光元对应以一条白线或黑线，那么摄像机在1mm内需要有2N个感光元来对应N条白线和N条黑线，摄像机的感光元密度就是 2N/mm。

例如200万（1600*1220）的相机，感光尺寸是1/2 inch 对角线的长度为16*1/2mm=8mm，水平长度：6.4mm，垂直长度：4.8mm

水平像素密度：1600pix/6.4mm=250pix/mm

垂直像素密度：1220pix/4.8mm=254pix/mm

选择像素密度高的，254pix/mm

所以镜头分辨率为：254/2pix/mm=127pix/mm

一般在对相机与镜头选型时，在分辨率匹配方面，为了方便记忆镜头与相机的匹配关系，人们常采用对应相机的分辨率来命名镜头。这种命名方式其实并不科学，同时给新接触视觉系统的人带来了很多误解，经常会机械的套用百万像素分辨率相机对应百万像素镜头，二百万像素分辨率相机对应二百万像素镜头，而五百万像素分辨率相机则对应五百万像素镜头。其实镜头与相机对应的并不是相机自身的像素分辨率(像素数)，而是各自的极限空间分辨率(即传递函数MTF对应的空间截止频率)。

按目前公开的性能指标，百万像素的镜头对应的极限空间分辨率为90线对/mm，两百万像素的镜头对应的极限空间分辨率为110线对/mm，五百万像素的镜头对应的极限空间分辨率为160线对/mm。按照相机镜头的匹配原则，镜头的极限分辨率需大于或等于相机的极限分辨率，那么百万像素镜头配合的相机的极限分辨率必须小于90线对/mm，两百万像素镜头和五百万像素镜头所配相机的原理相同。

那么怎样知道相机的极限空间分辨率呢?相机的极限空间分辨率不是由相机自身的分辨率决定，而是由相机芯片的单个像元尺寸决定。具体计算公式如下：

1/(单个像元尺寸*2)，单位：线对/mm

例如，迈德威视的MMV-GED130M，其为130万，1/3寸CCD,其单个的像元尺寸为3.75um*3.75um.则此相机极限空间分辨率为：

1mm/(3.75um*2)=133.33线对/mm

由镜头的极限空间分辨率大于相机的极限空间分辨率可知，选择五百万像素的镜头较合适。