眾所周知，攝像機(jī)的分辨率是指當(dāng)攝像機(jī)攝取等間隔排列的黑白相間條紋時(shí)，在監(jiān)視器（比攝像機(jī)的分辨率要高）上能夠看到的最多線數(shù)，當(dāng)超過(guò)這一線數(shù)時(shí)，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片，而不再能分辨出黑白相間的線條。因此，分辨率這一參數(shù)的正確與否尤其重要。

分辨率有極限分辨率與調(diào)制傳遞函數(shù)兩種表示法。在攝像機(jī)中，通常用極限分辨率表示。極限分辨率是在一定的測(cè)試條件之下定義的。當(dāng)以一定性質(zhì)的鑒別率圖案（有100%對(duì)比度的專門的測(cè)試卡）投射到CCD光敏面時(shí)，在輸出端觀察到的最小空間頻率（即用眼睛分辨的最細(xì)黑白條紋對(duì)數(shù)）就是該器件的極限分辨率。分辨率通常用每毫米黑白條紋對(duì)數(shù)（單位為線對(duì)/mm）或每幀高電視行數(shù)（單位為TVL）表示。攝像機(jī)指的清晰度，主要是用的TVL數(shù)這種極限分辨率。而這兩種極限分辨率的單位，也是具有確定的換算關(guān)系的(這里就不作介紹)。

而分辨力與分辨率不是同一含義，千萬(wàn)不能混為一談。分辨力的定義是，將光學(xué)系統(tǒng)剛好能分辨的兩物體之間的最小間隔，稱為光學(xué)系統(tǒng)的分辨力，而不是分辨率。

按照幾何光學(xué)理想成像的定義，由同一物點(diǎn)發(fā)出的光線，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)以后應(yīng)全部相交于一點(diǎn)。然而在實(shí)際成像中，通常得到的是一個(gè)具有一定面積的光斑。
中心亮斑的直徑可由下式表示：

式中，λ為光的波長(zhǎng)；n為像空間介質(zhì)折射率；U′max為像方孔徑角。

因?yàn)楣鈱?shí)際上也是一種電磁波，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)中限制光束口徑的孔徑光闌的衍射，會(huì)生成衍射像。由于衍射像有一定的大小，我們把兩個(gè)衍射像間所能分辨的最小間隔，稱為理想光學(xué)系統(tǒng)的分辨力。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)證明，兩個(gè)像點(diǎn)間能夠分辨的最短距離約等于中央亮斑的半徑R，如圖1所示。

由公式(1)得到

式（2），即為理想光學(xué)系統(tǒng)的衍射分辨力公式。

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因此，我們定義分辨力為：人眼剛好能分辨的兩物體之間的最小間隔。顯然，間隔即一段距離，則分辨力的單位為米制，即mm、μm或nm。這樣，分辨率的單位與分辨力的單位是不一樣的。從分辨率的單位為線對(duì)/mm來(lái)看，與分辨力就有互為倒數(shù)的關(guān)系，也說(shuō)明分辨力是能分辨兩條線之間的最小間隔。

(2)從攝像鏡頭的分辨率看與分辨力的關(guān)系
攝像物鏡即通常所說(shuō)的攝像鏡頭，它的作用是將外界物體成像在CCD器件的感光面上，因此其分辨率一般以像平面上每毫米內(nèi)能分辨開(kāi)的線條數(shù)N表示。
一般，攝像物鏡近似為對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)物體成像，有

將上式代入式（2）所示的理想衍射分辨力公式中，可得到

當(dāng)n′=1時(shí)，由于F= f′/D，則R=1.22λF。
根據(jù)公式（3），若以每毫米能夠分辨的線條數(shù)N，來(lái)表示光學(xué)系統(tǒng)的分辨率，則有

因此，式（4）便是攝像物鏡的分辨率公式。由此也可看出，分辨率(N)與分辨力(R)的區(qū)別。顯然，它們是互為倒數(shù)的關(guān)系。由（4）式可見(jiàn)，攝像物鏡的F數(shù)越小，則光學(xué)系統(tǒng)的分辨率就越高。

(3)分辨率的表示法
分辨率是攝像機(jī)最重要的一個(gè)參數(shù)，一般有兩種表示法：

1）極限分辨率
極限分辨率是在一定的測(cè)試條件之下定義的。當(dāng)以一定性質(zhì)的鑒別率圖案（有100%對(duì)比度的專門的測(cè)試卡）投射到CCD光敏面時(shí)，在輸出端觀察到的最小空間頻率（即用眼睛分辨的最細(xì)黑白條紋對(duì)數(shù)）就是該器件的極限分辨率。分辨率通常用每毫米黑白條紋對(duì)數(shù)（單位為線對(duì)/mm）或每幀高電視行數(shù)（單位為TVL）表示。攝像機(jī)指的清晰度多是用的TVL數(shù)。這種極限分辨率的表示方法，雖有專門的測(cè)試卡測(cè)量而使用方便，但不客觀科學(xué)。其原因是因?yàn)椋?

①每個(gè)人的視覺(jué)不一樣，觀測(cè)值帶有主觀性；
②測(cè)試卡的對(duì)比度與幾何尺寸以及觀測(cè)時(shí)的照度不一樣，觀測(cè)的結(jié)果也會(huì)有不同。如當(dāng)被攝圖像對(duì)比度低于30%時(shí)，觀測(cè)的分辨率值就會(huì)明顯下降；
③觀測(cè)的分辨率值是系統(tǒng)的總體特性，而不能分?jǐn)偟礁鱾€(gè)部件上。
為此，目前國(guó)際上一般均采用調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）來(lái)表示分辨率。

2）調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）
所謂調(diào)制傳遞函數(shù)，即輸出調(diào)制度Mout與輸入調(diào)制度Min之比。即

或者說(shuō)調(diào)制傳遞函數(shù)是調(diào)制度與空間頻率的關(guān)系。當(dāng)輸入正弦光波（即一個(gè)確定的空間頻率的物像投射在CCD上）時(shí)，CCD的輸出也將是隨時(shí)間變化的一種正弦波，設(shè)波峰為A，波谷為B，則可得調(diào)制度為

通常用零空間頻率下的值進(jìn)行歸一化，得到無(wú)量綱量即調(diào)制傳遞函數(shù)MTF。并且，MTF隨空間頻率的增高而減小。

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由于MTF表示的是轉(zhuǎn)移過(guò)程前后調(diào)制度M的比值，它與圖像的形狀、尺寸、對(duì)比度、照度等無(wú)關(guān)，因此是客觀而科學(xué)的。而且由于MTF是正弦波空間頻率振幅的響應(yīng)。在給定的空間頻率下，整個(gè)系統(tǒng)的MTF等于系統(tǒng)各部分MTF的乘積。即

值得提出的是，有時(shí)還用對(duì)比傳遞函數(shù)（CTF）來(lái)評(píng)價(jià)分辨率。所謂對(duì)比傳遞函數(shù)就是方波空間頻率振幅的響應(yīng)。同MTF一樣，CTF也隨空間頻率的增高而減小。但是CTF不能按各部分的乘積來(lái)評(píng)價(jià)，可是方波的振幅響應(yīng)容易測(cè)量，所以也常采用。

 
(4)攝像機(jī)的分辨率
通常，固體攝像機(jī)的分辨率在鏡頭的分辨率與視頻信號(hào)帶寬（6MHz）保證的前提下，主要取決于圖像傳感器的像素?cái)?shù)，本文列出了根據(jù)像素?cái)?shù)計(jì)算攝像機(jī)的分辨率的公式，據(jù)此公式，對(duì)低解析度500×582像素的攝像機(jī)，其分辨率不可能為420TVL。下面就介紹一下分辨力與分辨率的定義，兩者的相互聯(lián)系及其區(qū)別，常用的分辨率的表示法以及攝像鏡頭與攝像機(jī)的分辨率的計(jì)算公式。

分辨率有時(shí)也稱清晰度，對(duì)CCD攝像機(jī)來(lái)說(shuō)，則應(yīng)有垂直方向的清晰度和水平方向的清晰度，兩者的比值也可稱為清晰度比。下面分別介紹一下攝像機(jī)的垂直清晰度與水平清晰度：

1)垂直清晰度
垂直清晰度是由一幀圖像的掃描行數(shù)決定的。由于在場(chǎng)消隱期間看不到掃描線，對(duì)于我國(guó)625行50場(chǎng)的掃描制式來(lái)說(shuō)，畫面的有效掃描行數(shù)約為575行；而對(duì)于美國(guó)525行60場(chǎng)的掃描制式來(lái)說(shuō)，畫面的有效掃描行數(shù)約為490行。由于水平掃描線之間是離散的，所以兩條相鄰的水平掃描線之間一定會(huì)丟失部分細(xì)節(jié)（或說(shuō)對(duì)與掃描線相同的黑白水平線攝像時(shí)，掃描線與黑白水平線正好重合的概率不等于一）。一般，約有30%（凱爾系數(shù)）的細(xì)節(jié)會(huì)丟失。所以認(rèn)為，垂直清晰度RV等于有效掃描行數(shù)n乘以經(jīng)驗(yàn)值0.7（即70%），即

所以，對(duì)625行的掃描制式來(lái)說(shuō)，實(shí)際有效的清晰度為575×0.7=402TVL；對(duì)525行的掃描制式來(lái)說(shuō)，其垂直清晰度為490×0.7=343TVL。因此垂直清晰度對(duì)同一電視制式來(lái)說(shuō)，基本上是固定的。

2)水平清晰度
由于垂直清晰度對(duì)同一電視制式來(lái)說(shuō)，基本上是固定的，因此攝像機(jī)的清晰度主要是看水平清晰度。這個(gè)水平清晰度是當(dāng)用與畫面高度相等的黑白相間的垂直平行線作被攝物時(shí)，在水平方向上所能夠再現(xiàn)的線數(shù)。而黑白條圖形都是一定頻率的方波信號(hào)，所以根據(jù)行掃描速度和傳送帶寬也可確定水平清晰度的值。

水平清晰度用RH表示，如果一條掃描線上能夠再現(xiàn)m個(gè)像素，則可用下式來(lái)表示水平清晰度：

式中，m為水平方向的像素?cái)?shù)，V是畫面的垂直高度，H為水平長(zhǎng)度，V/H也叫做光柵高寬比。一般V/H=3/4=0.75，所以（9）式可寫成

 
該式即為黑白攝像機(jī)的清晰度公式。但現(xiàn)實(shí)上因?yàn)楣鈱W(xué)因素會(huì)低于這個(gè)理論值，如為抑制因條紋圖案接近間距發(fā)生的水波紋，所使用的光學(xué)低通濾波器及鏡頭的分辨率等。

對(duì)單板彩色CCD攝像機(jī)，因彩色濾光片效果，其分辨率低于相同像素?cái)?shù)的黑白攝像機(jī)，其清晰度的表示式為

式中，α為因彩色濾光片排列所改變的經(jīng)驗(yàn)值：對(duì)原色直線排列條紋濾光片，α＝0.53～0.57；對(duì)補(bǔ)色方塊色差線順序?yàn)V光片，α＝0.8～0.85。彩色CCD攝像機(jī)多使用后者。

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因此，對(duì)像素?cái)?shù)為500（H）×582（V）的低解攝像機(jī)來(lái)說(shuō)，其黑白機(jī)的水平清晰度RH = 0.75×500 = 375TVL，所以對(duì)分辯率無(wú)特殊優(yōu)化處理等功能的一般攝像機(jī)來(lái)說(shuō)，這種像素?cái)?shù)不可能有420TVL，至于彩色攝像機(jī)就更不可能稱420了，而最好也只能是375×0.83＝310TVL；至于752（H）×582（V）的高解攝像機(jī)，黑白機(jī)的水平清晰度為0.75×752＝564TVL，不可能為600TVL，而彩色機(jī)也只是460TVL。所以，不是你說(shuō)得越高越好，而是要有科學(xué)依據(jù)的。

（5）分辨率的測(cè)試
通常，分辨率的測(cè)試是用安裝有成像質(zhì)量好的鏡頭的攝像機(jī)，去拍攝圖2所示的分辨率測(cè)試卡，并通過(guò)波形監(jiān)視器用人眼來(lái)讀取所能分辨的最大線數(shù)。其具體方法如下：

 
① 按圖3布置測(cè)試環(huán)境。將分辨率測(cè)試卡置于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試燈光盒上，距攝像機(jī)約3m遠(yuǎn)。攝像機(jī)的視頻輸出端接波形監(jiān)視器，并使波形監(jiān)視器的輸出連至高分辨率黑白監(jiān)視器(600線以上)上。

② 將景物照度設(shè)定為2000lx，光源色溫設(shè)定為3200K。

 
③ 調(diào)節(jié)鏡頭焦距（或選配合適的定焦鏡頭并前后稍稍移動(dòng)攝像機(jī)）使分辨率卡的圖像充滿監(jiān)視器的屏幕，并通過(guò)精確對(duì)焦使圖像最清晰。

④ 用選行示波器觀察圖2所示的分辨率卡，就可得到圖4所示的波形。

 
⑤ 調(diào)節(jié)鏡頭光圈使信號(hào)白電平達(dá)到100%（700mV），則此時(shí)調(diào)制深度剛超過(guò)5%的電視線數(shù)即為該攝像機(jī)的極限分辨率。

2、最低照度
(1)最低照度的含義及其相關(guān)的條件
眾所周知，攝像機(jī)說(shuō)明書中的最低照度指標(biāo)是非常重要的，因?yàn)樗呛饬繑z像機(jī)優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù)。這個(gè)指標(biāo)說(shuō)明了，該臺(tái)攝像機(jī)能攝取監(jiān)控場(chǎng)景目標(biāo)上照度的最低值。并且，它也是當(dāng)被攝景物的光亮度低到一定程度，而使攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)電平低到某一規(guī)定值時(shí)的景物光亮度值。確切地說(shuō)，最低照度是攝像機(jī)產(chǎn)生的亮度輸出電平為額定標(biāo)準(zhǔn)電平700mv的一半時(shí)被攝物體的照度值。

一般，在標(biāo)定最低照度這一參數(shù)時(shí)，還應(yīng)特別注明鏡頭的最大相對(duì)孔徑。如使用F1.2的鏡頭，當(dāng)被攝景物的光亮度值低到0.041x時(shí)，攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)幅值為最大幅值的50%，即達(dá)到350mV（一般標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)最大幅值為700mV即0.7V），則稱此攝像機(jī)的最低照度為0.04lx / F1.2。被攝景物的光亮度值再低，攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)的幅值就達(dá)不到350mV，它反映在監(jiān)視器的屏幕上，將是一屏很難分辨出層次的、灰暗的圖像。

目前，市場(chǎng)上對(duì)最低照度的規(guī)范尚不統(tǒng)一，有些產(chǎn)品說(shuō)明書中照度指標(biāo)很低的攝像機(jī)的低照度特性，可能還不如照度指標(biāo)稍高一些的攝像機(jī)的低照度特性好。究其原因，就是在測(cè)定低照度指標(biāo)時(shí)，使用的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)與鏡頭的孔徑不同。如果將攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)幅值降為最大幅值的30%（即210mV）為基準(zhǔn)時(shí)，再進(jìn)行測(cè)量，則被攝景物的光亮度值還可以再低，如0.03lx；若再進(jìn)一步將光學(xué)鏡頭換為F1.0的鏡頭，則由于光能量的增加，被攝景物的光亮度值還可再進(jìn)一步降低到0.02lx。

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由上分析可見(jiàn)，最低照度的數(shù)值實(shí)際上與下述四個(gè)因素有關(guān)：
①鏡頭的光圈的大??；
②光源的色溫的高低；
③視頻信號(hào)的幅度的大?。?
④目標(biāo)的反射率和背景的情況。
因此，只有標(biāo)明了以上四個(gè)相關(guān)條件，而測(cè)試出的最低照度值才是有意義的。若拋開(kāi)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，而單純地以某品牌攝像機(jī)的照度標(biāo)稱值，去和另一個(gè)品牌攝像機(jī)的照度標(biāo)稱值去比較，是不能準(zhǔn)確得出哪臺(tái)攝像機(jī)的低照度特性更好的結(jié)論的，因?yàn)樗鼈兯苗R頭的相對(duì)孔徑和輸出視頻信號(hào)的規(guī)定值等條件可能是不一樣的。又如，若使用針孔鏡頭，攝像機(jī)的最低照度指標(biāo)，肯定要加大。所以，目前攝像機(jī)中的最低照度指標(biāo)，只能用于設(shè)計(jì)及選購(gòu)器材時(shí)的參考。

(2)最低照度的檢測(cè)方法
通常，最低照度的檢測(cè)方法有下面兩種：

①對(duì)比法
選用二個(gè)同型號(hào)的鏡頭，安裝在欲檢測(cè)的攝像機(jī)與國(guó)外名廠品牌的原裝攝像機(jī)上，去作對(duì)比。將它們置于暗室，并分別對(duì)準(zhǔn)相同的層次豐富的物體，再用調(diào)光器調(diào)節(jié)光照度的大小，直至看不清物體的暗部層次，或者將鏡頭光圈調(diào)小一級(jí)作對(duì)比。這樣，就可根據(jù)國(guó)外名廠品牌的原裝攝像機(jī)的最低照度值，即可推測(cè)出欲檢測(cè)的攝像機(jī)的最低照度值。

②儀器法
同上一樣，也是在暗室中測(cè)試，即將欲檢測(cè)的攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)一個(gè)十級(jí)灰度測(cè)試卡，然后用調(diào)光器調(diào)節(jié)光照度的大小，直至攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)在示波器上的幅值降為350mv，最后再用照度計(jì)測(cè)量這個(gè)灰度測(cè)試卡表面的照度值，即為所測(cè)試條件下的最低照度值。

3、信噪比
（1）信噪比的含義及其與照度的關(guān)系
攝像機(jī)說(shuō)明書中的信噪比，也是攝像機(jī)的一個(gè)主要參數(shù)。一般，攝像機(jī)攝取較亮場(chǎng)景時(shí)，在監(jiān)視器上顯示的畫面通常比較明快，觀察者往往看不到畫面中的干擾噪點(diǎn)；而當(dāng)攝像機(jī)攝取較暗場(chǎng)景時(shí)，監(jiān)視器上顯示的畫面就比較昏暗，觀察者此時(shí)很容易看到畫面中有雪花狀的干擾噪點(diǎn)。這些干擾噪點(diǎn)的強(qiáng)弱，即干擾噪點(diǎn)對(duì)畫面的影響程度，與攝像機(jī)信噪比指標(biāo)的好壞有著直接的關(guān)系。顯然，攝像機(jī)的信噪比越高，干擾噪點(diǎn)對(duì)畫面的影響就越小。所以，據(jù)此可看出攝像機(jī)信噪比指標(biāo)的好壞。