相機(jī)鏡頭的光圈如圖：

1.2凸透鏡成像

小孔成像模型是理想的基本相機(jī)模型，實(shí)際的成像系統(tǒng)是透鏡成像的非線性模型。凸透鏡成像的基本原理如圖2：

有凸透鏡成像公式：$\frac{1}{f}=\frac{1}{\mu }+\frac{1}{v}$，焦距的倒數(shù)等于像距與物距的倒數(shù)和。
數(shù)字相機(jī)的鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，感光元件就處在這個(gè)凸透鏡的焦點(diǎn)附近，將焦距近似為凸透鏡中心到感光元件的距離時(shí)就簡化成為了針孔成像模型。
對(duì)于相機(jī)來說，感光元器件所在的平面就是像平面，像平面通常在焦距附近,因?yàn)橹挥性诮蛊矫娓浇軌蜉^好成像。

以上討論中，小孔和凸透鏡都是理想模型，譬如平行光經(jīng)過凸透鏡后能匯聚到唯一的一個(gè)焦點(diǎn)。實(shí)際情況不是這樣，平行光通過一個(gè)凸透鏡，根本就不是匯聚到一個(gè)點(diǎn)，而是越靠近中軸線的光束聚焦得越遠(yuǎn)，越靠近透鏡邊緣的光聚焦得越近。如下圖,引用自3：

2.相機(jī)相關(guān)參數(shù)和術(shù)語

2.1 變焦

變焦（Zoom）一詞是指改變焦距f。只有變焦鏡頭的焦距才能被改變，定焦鏡頭的焦距是固定的。事實(shí)上，相機(jī)的鏡頭由多片凸透鏡和凹透鏡組成，但從成像結(jié)果來看，可以把這一組鏡片看成“一個(gè)”凸透鏡。這“一個(gè)”凸透鏡的焦距就是標(biāo)在鏡頭上的諸如定焦的50MM。那么變焦鏡頭比如18-55MM，怎么回事呢，說穿了很簡單，就是改變這“一個(gè)”鏡頭里某些鏡片的位置，達(dá)到改變這“一個(gè)”凸透鏡的“凸的程度”，也就是焦距f。變焦最直觀的體驗(yàn)就是被攝物體在取景器里被放大或者縮小了，調(diào)整相機(jī)視野的大小，焦距大視野小，焦距小視野大。

圖片引用自4

2.3 對(duì)焦

對(duì)焦(Focus)一詞習(xí)慣指改變像距v,也就是改變鏡頭光心到底片平面的距離。其基本原理是：通過相機(jī)鏡頭中鏡片組的前后移動(dòng)，改變像距的位置，使物像恰好落在底片或感光元件上。4除了一些低檔傻瓜機(jī)鏡頭沒有調(diào)焦機(jī)構(gòu)，不能改變像距外，所有鏡頭，無論定焦變焦，都可以改變像距。當(dāng)我們轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)焦環(huán)的時(shí)候，顯然是某組鏡片在前后移動(dòng)，這組鏡片動(dòng)了以后，這“一個(gè)”鏡頭的“光心”就動(dòng)了，物距和像距自然就動(dòng)了,使其滿足成像方程,獲得清晰圖像。

2.3 彌散圓

彌散圓，Circle of Confusion，在焦點(diǎn)前后，光線從聚集到擴(kuò)散，點(diǎn)的影象從圓到點(diǎn)（焦點(diǎn)），繼而有擴(kuò)散到圓，這個(gè)焦點(diǎn)前面和后面的圓就叫做彌散圓。

如果此圓形足夠小，肉眼依然可被視為點(diǎn)的成像。這個(gè)可以被接受的最大直徑被稱為容許彌散圓直徑δ (Permissible circle of confusion)。

觀賞拍攝的影象是以某種方式來觀察的，人的肉眼所感受到的影象與觀看距離有很大的關(guān)系，如果彌散圓的直徑小于人眼的鑒別能力，人眼將感覺是清晰的。這時(shí)的彌散圓的大小就稱為容許彌散圓5。

2.4 景深

在對(duì)焦時(shí)，通過鏡頭將在焦平面上清晰成像，而對(duì)焦點(diǎn)的前景和后景也在焦平面成像，只要它們成像的彌散圓等于或小于容許彌散圓直徑，我們將認(rèn)為是清晰的，這樣影像就有一個(gè)的清晰的區(qū)間，這就是景深（下圖）：

從以上可知道，在焦點(diǎn)前后各有一個(gè)容許彌散圓，這兩個(gè)彌散圓之間的距離我們稱呼它叫焦深，它和景深是相對(duì)應(yīng)的。焦距短，景深大。對(duì)焦點(diǎn)遠(yuǎn)，景深大。光圈小，景深大。

2.5 畫幅

畫幅究竟是什么意思？在膠片時(shí)代，畫幅往往指的是相機(jī)在膠卷上成像范圍的面積；也就是膠片的大小。而在數(shù)碼時(shí)代，負(fù)責(zé)成像的并非膠卷，而是相機(jī)內(nèi)部的圖像傳感器，因此如今我們常說的畫幅通常是指傳感器面積的大小。膠片的面積越大，成像的面積越大。同樣，傳感器的面積越大，成像的面積越大，像素越多越細(xì)膩，簡單的說，畫質(zhì)越好6。

2.6 超焦距

在攝影鏡頭的焦距和光圈均已確定的前提下，能夠獲得最大景深時(shí)的攝影物距，稱為在這個(gè)焦距和這個(gè)光圈下的超焦距。

2.7 白平衡

為了讓白色的狗狗在昏黃的路燈的黃色光的照片里是白色的，那么就需要白平衡來調(diào)整色調(diào)。光的色調(diào)是通過色溫來實(shí)現(xiàn)的，色溫會(huì)告訴相機(jī)這些光是暖色調(diào)還是冷色調(diào)。色溫說的是光線的溫度，比如暖光或者冷光。色溫的測量單位是開爾文，表示為K。冷光，色溫高，偏藍(lán)。暖光，色溫低，偏紅。暖光的色溫低，偏紅，冷光的色溫高，偏藍(lán)。比如在日出日落的時(shí)候，我們可能更希望突顯這種美妙的黃昏色，需要使用色溫低的暖色調(diào)。7

2.8 快門(曝光時(shí)間)

曝光時(shí)間是為了將光投射到照相感光材料的感光面上，快門所要打開的時(shí)間。快門是通過控制光線進(jìn)入相機(jī)時(shí)間的長短，進(jìn)而控制進(jìn)光量的。相機(jī)中一般用1/400、8”這樣的形式表示快門時(shí)間（也叫快門速度）。這個(gè)數(shù)值越大，快門開啟的時(shí)間越長，進(jìn)入相機(jī)的光線就越多；反之?dāng)?shù)值越小，進(jìn)光量越少。8

快門時(shí)間長短直接影響進(jìn)光量的多少。在光圈和感光度不變的情況下，快門時(shí)間越長，照片越亮，反之越暗。

如果你想抓拍美麗瞬間，那快門時(shí)間越短越好，這能讓時(shí)間定格，拍的也清楚。如果你想記錄軌跡或者過程，那一定要設(shè)置長快門

2.9 感光度ISO

感光度9又稱為ISO，是指相機(jī)對(duì)光線的敏感程度。感光度，又稱為ISO值，是衡量底片對(duì)于光的靈敏程度，由敏感度測量學(xué)及測量數(shù)個(gè)數(shù)值來決定，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)為ISO 6。對(duì)于光較不敏感的底片，需要曝光更長的時(shí)間以達(dá)到跟較敏感底片相同的成像，因此通常被稱為慢速底片。高度敏感的底片因而稱為快速底片。基本上，使用較高的感光度，照片的品質(zhì)較差。

2.10 分辨率

分辨率，相機(jī)每次采集圖像的像素點(diǎn)數(shù)（Pixels），對(duì)于工業(yè)數(shù)字相機(jī)一般是直接與光電傳感器的像元數(shù)對(duì)應(yīng)的。目前工業(yè)數(shù)字相機(jī)像元尺寸一般為3μm-10μm，一般像元尺寸越小，制造難度越大，圖像質(zhì)量也越不容易提高。分辨率影響采集圖像的質(zhì)量，在對(duì)同樣大的視場（景物范圍）成像時(shí)，分辨率越高，對(duì)細(xì)節(jié)的展示越明顯。
像素深度：每位像素?cái)?shù)據(jù)的位數(shù)，常見的是8bit，10bit，12bit。分辨率和像素深度共同決定了圖像的大小。例如對(duì)于像素深度為8bit的500萬像素，則整張圖片應(yīng)該有500萬*8/1024/1024=37M。10

2.11 靶面尺寸

CCD或CMOS相機(jī)光電轉(zhuǎn)換器件的大小。鏡頭靶面尺寸要大于等于sensor傳感器的對(duì)角線尺寸。11

2.12視場角(FOV)

在光學(xué)儀器中，以光學(xué)儀器的鏡頭為頂點(diǎn)，以被測目標(biāo)的物像可通過鏡頭的最大范圍的兩條邊緣構(gòu)成的夾角，稱為視場角。在顯示系統(tǒng)中，視場角就是顯示器邊緣與觀察點(diǎn)（眼睛）連線的夾角。12

參考:
1.https://zhuanlan.zhihu.com/p/95059112
2.https://baike.baidu.com/item/%E6%88%90%E5%83%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F/506912
3.https://www.zhihu.com/question/33793912
4.https://www.sohu.com/a/422036567_116178
5.https://www.sohu.com/a/202227755_712214
6.https://zhuanlan.zhihu.com/p/55993337
7.https://zhuanlan.zhihu.com/p/56562780
8.https://www.zhihu.com/question/21427664
9.https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%84%9F%E5%85%89%E5%BA%A6
10.https://blog.csdn.net/baidu_35536188/article/details/109749171
11.https://www.zhihu.com/question/265008396
12.https://www.colorspace.com.cn/wiki/doc-view-716.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的基本相机模型及参数的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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