摘要：本文通过实际例子，展示了一种用CAD绘图软件、几何原理辅助选择摄像机镜头和安装位置的简单实用方法。
关键词：监控 镜头 焦距 视场角 CAD
许多从事建筑智能化设计的工程师，特别是设计院的设计师，虽然熟悉安全防范系统的系统架构、新产品、新技术，但缺乏现场施工调试经验，在摄像机进行布点设计时，对于摄像机的位置、镜头选择以及实际效果缺乏把握。很多镜头选型方面的文章和软件，都是根据观察范围以及公式f=v×D/V（f为计算焦距；V为视场高或宽；v为像场高或宽，即CCD靶面高或宽；D为物距）来计算摄像机镜头焦距，但在更多时候，我们关心的不是一定距离下的最大范围，而是镜头选定后，能够观察到的有效范围是否符合实际需求。
笔者总结个人多年的工程设计和施工经验，通过实际例子为大家介绍一种CAD辅助计算方法。
一、 实例及需求
某建筑走廊：长70米，宽3.7米，净高3米，在10米，45米处有电梯/楼梯出入口，走廊两端办公室门较集中。
要求无盲区，能够观察到各办公室人员出入情况，出入人员均能留下正面的清晰图像。
二、 布点测算
70米的走廊，有2个出入口，如果设置4只摄像机，可获得出和入两张正面图像，人像也比较大，但造价较高。如果设置3只摄像机，由于两端不能有盲区，因此摄像机只能放置在中间位置。45米处门距离另外一端25米，距离超过每只摄像机的平均监控范围，先以此点计算。
离开门5、6米各设置一个点，通过CAD自动标注功能，得出视场角分别为33.4和28.4度，如下图：
图1：视场角度测算
根据测点视场角度选择镜头焦距的原则是，如果要范围更大，所选焦距的视场角度要大于测点，如果要成像更大或者更清晰，所选焦距的视场角度要小于测点，为平衡监控范围，监控点要移到更远一点的位置。
走廊左右较窄，监控画面宽高比是4：3，如果半球摄像机侧面壁装，以宽对长，则12mm镜头也可以考虑，清晰度也可较大幅度提升，但考虑到美观因素，这里仍然采用吸顶安装方式，以高对长。
如果不方便查表，也可以采用计算方式估计。根据成像原理和三角函数公式，可得出而视场角 。其中f为镜头焦距，v为CCD/CMOS的宽或高， 为对应v的水平或垂直视场角。注意，根据公式计算，6mm镜头的水平视场角为43.6度，比实际值50度偏小。
三、 点位布局
四、 监视效果计算
以1.7米成人来测试监视效果，图中用红色条状物表示。
绘图方法：
画一根垂直线段，向摄像机方向旋转，度数等于摄像机下倾度数；移动此直线端到模拟人的红色条状物处，取与摄像机最近的点相交；将倒角度数设为0，与摄像机视场角的两条边倒角连接；通过标注获取线段长度。
#2摄像机（#3摄像机类似）：
#1摄像机：
一个建筑的视频监控系统是一个整体，取证也不仅仅依靠一个点位。由于各出入口、电梯处均能留下清晰的正面图像，走廊主要是观察人员去向，设计最终采用了3台摄像机的方案，2个8mm镜头，一个12mm镜头。45米处的为主要出入口，人员出入均有正面图像，10米处入口仅在人员从办公室出来时留下正面图像。
五、 针对数字摄像机的修正
对于数字高清摄像机，虽然视场角与模拟摄像机计算方式一样，但其存储格式为720P或1080P，视场角内的一部分图像将不会被记录处理，因此，计算这类摄像机的可用视场角，必须以录像存储格式的比例为准。
数字高清摄像机的清晰度较模拟有了很大程度提高，达到同样清晰度要求，摄像机密度可以适当减少或者布点更轻松。如本例，如果采用高清摄像机，满足辨别要求的范围更大，选择点位和镜头也就更容易。
六、 结语
本文提供的方法，不仅有助于监控点位布置和镜头选择，还能同步给出高度、下倾角度等安装参数，并可进一步测算被监控人员或其它物体在不同位置的成像大小。
CAD绘图是设计人员必备的技能，该方法对于经验不是特别丰富的设计人员来说容易操作，另外对于复杂环境情况的布点设计也能起到很好的辅助和验证作用。
