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1、弱电信息化基础：安防视频监控中理想光学系统的物像位置关系理想光学系统就是能对任意宽空间内的点，以任意宽的光 束成完善像的光学系统，这种系统具有点对应点、直线对应 直线、平面对应平面的一一对应关系。物和像的这种关系称 为共粗。表征理想光学系统的基本参数是基点和基面（即焦 点、焦平面、主点、主平面、节点、节平面）。当理想光学 系统的焦点（即与光轴上无限远点相共飘的点，物方焦点为 F、像方焦点为F,如图1所示。图1理想光学系统的物像位置关系物方与像方焦点垂直于光轴的平面称为焦平面）和主点（物方与像方主点见图1中的H及H）的位置一定时， 物体的位置和大小，就可求出像的位置和大小。主点到焦点 的距离即为
2、焦距。物方与像方焦距如图1中的f及化 与光 线传播方向（从左至右）一致时为正，反之为负。确定物像位置的坐标系取法的不同，那么描写物像对应关系 的数学形式就不同。常见的物像公式有以焦点为坐标原点的 物像位置公式称为牛顿公式；以主点为坐标原点的物像位置 公式称为高斯公式。牛顿公式在牛顿公式中，物和像的位置是相对于光学系统的焦点来 确定的。如图1所示，设物AB经光学系统后成像于AB,从 物方焦点F到轴上物点B的距离FB即为物距,用符号x表示, 其值为负；从像方焦点F到轴上像点夕的距离FB,即为像 距，用符号X，表示，其值为正。物高用y表示，因其位于光 轴之上，值为正；像高用表示，因其位于光轴之下，值
3、为 负。由图1中三角形相似对应边成比例的关系，即可推出牛顿 公式为xx=yy (1)式(1)表示以焦点为坐标原点的物像位置公式。高斯公式在高斯公式中，物和像的位置是相对于光学系统的主点来 确定的。如图1所示，从物方主点H到轴上物点B的距离 HB为物距，用符号I表示，其值为负；从像方主点H到轴上 像点B，的距离HB即为像距，用符号r表示，其值为正。显然, 由图1可知，X、X，与I、I）有如下关系将式（2）代入式将式（2）代入式x=i-f, x=v-r （2）r i在大多数情况下, 此时上式可写成r i在大多数情况下, 此时上式可写成（1）中，整理后即可得到高斯公式光学系统位于同一介质（如空气）中
4、，1 1 1 I厂/该式表示以主点为坐标原点的物像位置公式。视频监控中使用的光学系统主要是摄像镜头，其作用就是 把物空间的物体成像在像空间共轨的位置上，以供接收器件 接收。CCD （或CMOS）摄像机就是通过光学镜头把外界的景 物成像到CCD （或CMOS）的感光面上。实体景物所处的空 间称为物空间或物方；CCD （或CMOS）感光面一方称为像空 间或像方。一般，CCD摄像机中所用的光学系统的物空间变 化很大，但其像空间CCD感光面的位置和物理尺寸却有其特 定值（如1/2或1/3英寸等）。因此，光学镜头的设计既要 考虑物空间的视场范围、照明光源的照度与色温等条件，也 要考虑像空间CCD感光面的尺寸、像素数、灵敏度与光学镜 头接口尺寸及相对感光面的位置等要求，并力求接近理想光 学系统（即能在任意大的空间内，用任意宽的光束，形成完 善的像的光学系统）。