相机的变焦，对焦和景深的理解和照相機的成像原理

首先认识焦距：是指平行光线经透镜折射或曲面镜反射后的会聚点，点到镜片中心的距离就是f焦距。相机成像时最清晰的位置就是感光阵列位于焦点处。

焦距的作用：焦距的大小决定着相机视野的范围大小，一般焦距越大视野越小，焦距越小视野就越大，如果相同的物体在长焦距和短焦距下拍摄，其大小是不一样的，如下图所示：

第二幅图里的是启用光学变焦，其移动的镜头不是原来第一幅里的镜头，其应当是多组镜头合成后的效果使得焦距变长了，（跟

数码相机里的变焦相机一样的，这里可能只是为了形象），可以看出在成像像素不变的情况下增大焦距，则可以放大物体，这种放大是

不会失真的（数码放大是会失真的）。

第三种把那部分像素区域通过插值之类的算法变大到原先的像素大小时，就是一种数码变焦，其是会失真的；其也是我们在调节摄像头分辨率时的结果，当我们把摄像头的分辨率调低后其也是值使用了一部分的像元面积，造成的结果是视野面积也是变小的，成小孔成像原理。

注意：当分辨率从低调高，是不会放大物体的，分辨率越高视野越大，如果要想放大则需调节焦距。有些网络摄像头在条低分辨率后其视野大小没有改变，其是对最高分辨率进行降采样得到的，方法，实际上是没有改变像元面积的。

对焦：对焦就是把镜片移动到适合的位置，其要实现清晰成像，則物體應當在兩倍焦距之外，像平面在一倍至兩倍焦距之間，這樣子就可以成倒立縮小的實像，這是照相機的原理。对焦有两种：自动对焦，手动对焦。

手动对焦：一般是用在单反相机上，凭个人主观感觉，使得調節后的成像面落在一倍至兩倍焦距之間的某個位置，使得清晰成像，其是通过操作对焦环来实现的。

自动对焦：手机就是自动对焦的，点击某个位置，手机会通过摄像头里的马达不断调整镜头位置，然后通过软件分析该位置的图像轮廓是否清楚，

如果清楚则完成移动，从而实现某个位置的清晰成像。

相机有变焦相机和定焦相机，其如图所示：

 变焦相机有光学变焦与数码变焦-----1.光学变焦是依靠摄像机的镜片组合来实现变焦的，通过改变镜头里的镜片之间的距离实现的，这里的变焦环就是通过改变镜头之间的距离，从而实现改变焦距，（当改变焦距后，此时看到的图像是模糊的，要通过改变对焦环来把镜头组合移动合适的位置，即把像平面位於一倍至兩倍焦距之間，实现清晰成像），其可以通过镜头组合来代替很多不同定焦距的凸镜头，因为每种凸镜头有着固定的焦距，定焦相机就是因为只要一个镜头，所以拍摄的清晰的物距是固定的。  另外通俗的话：移动镜片组来改变焦距,一片凸透镜的焦距是固定的,如果在它后面再放一片凹透镜并移动,就会改变屈光度,焦距就随之改变。焦距变长了,视角范围就小,小范围的景物拉来充满画面,就是近了,放大了。反之则.........。所以变焦相机是先调变焦环（也是视野角度），达到自己想放大的倍数，然后再调对焦环使成像清晰。   

 2.数码变焦：是通过数码相机的处理器，把图片内的每个像素面积增大，从而达到放大的目的，当前变焦过的时图像就会出现失真，相当于opencv里的插值。手机在自动对焦完成后，把画面拉大，就是一种数码变焦，可以看到，拉大后的物体还是很多噪点的。

注意：当物距不变的时候，我们调节变焦镜头时，则可以看到，相同物距可以有两次清晰成像，是因为这物距都是那个焦距的景深范围，但是这两侧清晰成像，肯定有一次不是

正好景深的。

相机景深：其指的是在某个物距之间，还能够清晰成像的距离，其如下所示：

注意这里有个问题：为什么拍摄远处物体是使用的长焦距反而景深越大？只是由于景深的大小有很多限制条件，景深越跟拍摄距离L有关，其中L越大其值越越大，他的增速大于焦距的减速，所以要记住控制单一变量。

第二个问题：为什么使用的短焦距拍近景时其景深也很小？这是因为拍摄距离的降速大于短焦距的增速。

网上的一些拍摄景深范围：

其跟相机很多参数有关系，景深为在纵深上，相对清晰的距离。

一是镜头的焦距。越大，景深越浅，虚化的越重。广角端是难以虚化背景的。

二是镜头的光圈，越大，景深越浅，虚化的越重。

三是拍摄的距离，越近，景深越浅，虚化的越重。

四是让主体远离背景，则虚化的越重

变焦相机的不好：

参考文献：

凸透镜的成像原理演示------很精妙