相机能看到的最远距离是多少？

在什么距离下无法再使用相机识别人脸？人物的身影不再能捕捉到多远？

这个问题的答案不是现有的透镜和传感器在实际中可以做什么，而是光学系统在理论上可以做什么。这里的“理论上”是指“在完美的观察条件下，完全没有大气干扰”。我怀疑（但不确定）对于像摄像机镜头这样的相对较小的光学系统，以及相对较好的大气条件，大气不会受到限制。它对像望远镜这样的大型光学系统是有限制的，尽管有一些非常惊人的技术被称为“自适应光学”，当然，涉及捆绑在望远镜上的激光可以解决这一问题。此外，您也可以进入太空。

因此，答案是对工作在波长为λ的前元素直径为d的光学系统的角分辨率的限制为

Δθ= 1.22λ/ d

可以根据分辨率的含义对数字软糖系数1.22进行微调，但调整幅度不大。该极限称为光学系统的衍射极限。

如果Δθ小（如果您有任何一种合理的透镜，那就是），则相距一定距离，则可以解析的长度为

Δl= 1.22rλ/ d

重新安排我们得到

r =Δld /（1.22λ）

这是具有直径为d的前部元件的光学设备可以分辨波长λ处的Δl的范围。

绿光的波长约为500nm，并且假设您需要Δl= 1cm才能完全看到脸上的任何细节（我不知道您是否可以以此分辨率识别一个人，但是您可以知道一张脸）。

插入这些数字，我们得到r = 16393 d，其中r和d均为厘米。如果d为5厘米，则r小于1公里。这意味着无论放大倍数多大，如果前端元素的直径为5cm，这就是该距离下分辨率的限制：如果放大图像，则只是在放大模糊度。

在另一个答案中，有人提到了Sigma 150-600mm变焦镜头：正面元件的尺寸似乎为105mm。这使r = 1.7km，因此该透镜可能接近或实际上受衍射限制：它不仅能够分辨，而且在物理上是可能的。

还提到了这款也许是神话般的佳能5200mm镜头。很难找到规格，但是我发现某个地方声称其整体尺寸为500mm x 600mm x 1890mm：如果这些尺寸正确，那么前元件的直径不超过500mm，因此我们得出该镜头的r = 8km左右。因此，尤其是它不会让您看到数十英里之外的面孔，这种大肆宣传暗示了它可以做到。

当然，您可以将这个公式用于任何目的：例如，它告诉您为什么看不到用任何可能的望远镜从地球上看到阿波罗着陆点的情况：如果您想在月球上分辨3m，即大约250,000在数英里之外的绿色环境中，您需要的设备直径约为80m。有正在建造中的望远镜将具有超过30m的镜子，但这并不是特别接近80m。

还有另一种几乎无关的概念，即“您能看到多远”，即“您能看到地球上多远的东西？”。同样，这个问题的答案过于简单。如果您认为

• 地球是一个完美的球体；
• 由于大气而没有折射；
• 实际上没有气氛或完全透明；

那么这个问题有一个简单的答案。

如果您位于表面上方的高度h1（请记住，这是一个非常光滑的球体），并且您想在表面上方的高度h2看到物体，则可以看到的距离为

d = sqrt（h1 ^ 2 + 2 * R * h1）+ sqrt（h2 ^ 2 + 2 * R * h2）

其中R是地球的半径，“ sqrt”表示平方根，所有距离均应使用相同的单位（以米为单位）。如果R与h1或h2（通常是！）相比较大，则其近似为

d = sqrt（2 * R * h1）+ sqrt（2 * R * h2）

此距离是仅掠过地平线的光线的长度，因此此公式还告诉您到地平线的距离：如果您位于表面上方的高度h，则到地平线的距离为

sqrt（h ^ 2 + 2 * R * h）

或者如果h与R相比较小（再次，通常为true，除非您在太空中）

sqrt（2 * R * h）

在现实生活中，大气折射确实很重要（我认为它通常会使地平线更远），大气层也不是完全透明的，尽管地球在很大程度上近似于球体，但是山丘等等。

但是昨天我花了一个小时，观察着当我从岛屿上驶离时，这些岛屿逐渐消失在地平线以下，所以我想自己做些娱乐后，再加上一点。

如果您只是想要带有常用镜头和分辨率的视觉示例，请访问以下网页：“ 识别或识别面部指南：分辨率，焦距和百万像素 ”指南中有许多示例。

Axis Communications拥有所谓的像素密度模型：

_{识别最大距离的示例（500像素/米或80像素/人脸）。检测，识别和识别需求的轴定义。}

有许多因素需要计算：前后照明，包括角度，雾气或烟雾，颜色，距离，面部出现在镜头的哪个部分（中心或角落），镜头质量，传感器质量，相机角度，人物运动（或相机晃动），图像压缩等；这就是安全摄像机制造商创建具有保证的识别性能的图表的原因。

在理想条件下，您应该期待更多。同样，如果存在一个已知人物列表，可以将图像与一个图像进行比较，则通常可以说它是一个图像而不是另一个图像。现代软件甚至可以分析以不同角度拍摄的多张图像，并提供具有增强分辨率的最终图像。所有这些因素使精确的数学计算不太有用。

另请参见发光景观文章：“ 传感器能分辨出镜头吗？ ”和《埃德蒙光学成像资源指南》第4.3节，其中解释了：

“成像系统无法可靠地成像尺寸为12.4μm的物体特征的结论与我们的应用笔记“ 分辨率”中的方程式正好相反，因为数学上物体属于系统的功能范围。这一矛盾突出了一阶计算和近似值不足以确定成像系统是否可以达到特定的分辨率，此外，奈奎斯特频率计算并不是为系统分辨率能力奠定基础的可靠指标。仅用作系统限制的指导。”

尽管进行了所有计算，但它并不能完全反映真实的结果。

其中一个最远（巨大）对象见过用望远镜是13.4十亿光年（地球的年龄是4.54±0.05十亿年左右），但对象的人脸的大小无法看到明确的非常远。

在这里，使用佳能7D和尺寸为600,000像素的400mm f / 5.6镜头，可以将8000张图像组合在一起，以形成巨大的可缩放图像，如果以照片分辨率打印，则可以测量50米x 100米：

这就像拥有一个巨大的变焦镜头并增强图像以提高分辨率一样。您几乎看不到最远处的建筑物，这些建筑物被大气所遮盖。

视频中显示了有史以来销售量最大的镜头（仅制作了3个）：“ 5200mm佳能镜头世界的MOST功能强大的超远摄EF FD（更新上传） ”，在此Petapixel文章中进行了描述：“ eBay上的5200mm佳能佳能镜头 ”不带支架的最小聚焦距离为393ft / 120m，重量为220lb（100kg）。它能够拍摄18到32英里（30公里到52公里）远的物体的照片，这当然取决于物体的大小。

以下是视频的屏幕截图：

 _{在第一张照片中，建筑物的顶部与上一张特写照片中的女士的手大约相同。}

这取决于您使用的镜头。

我在尼康D850上有一个sigma 150-600mm镜头，可以安全地识别1.2公里范围内的人物

有一个CANON 5200mm镜头，可达到的距离更长：

在日本制造的5200mm Prime具有疯狂的变焦距离。它旨在聚焦于18到32英里外的物体。基本上，如果5200mm Prime更强大，那么地球的曲率将开始影响结果

https://www.geek.com/gadgets/canons-5200mm-prime-lens-is-super-rare-and-quite-massive-1534367/

检查链接中的视频以进行简短演示。

我将其与Nikon D750和Tamron 150-600 mm（600 mm，f / 11、1 / 2000 s和ISO 1600）一起使用（或者在平坦的平台上得到支撑，但没有三脚架支撑）。我不认为因为我只是将相机演示给朋友，所以设置太多了。在这些情况下，ISO似乎处于较高水平，但其他场景则更多：)

原始距离约为430米，因此我将该作物缩小到原始大小的43％，以模拟从1 km开始的样子。可以说，由于这种奇数比例因子，该结果比应有的结果更加模糊。

如果您认识这个人，也许她没有戴眼镜，这对我来说似乎是可以识别的。但是由于D750的“只有” 24 Mpixels，脸部的皮肤面积只有14像素左右。使用D810和相同的镜头，您可以轻松识别1.5公里（甚至2公里）外的朋友的脸。我希望有人进行测试:)

继续进行演示...尼康P900具有16MP传感器和83倍变焦。他们做了一些测试，不完全符合您的要求，但是非常接近。观看视频：https : //www.youtube.com/watch?v=mRp13pRzzWQ

简而言之，他们可以在大约1KM的纸上阅读大字母。除此之外，事情确实有问题，并且缩放级别看起来像您无法轻松地挑选出一张脸。他们也有一些强制性的月球拍摄，但遗憾的是没有很好地安装相机。

相机镜头是一种望远镜。因此，它的已知分辨率极限等于λ/ D，其中λ是观察到的光的波长，D是物镜的直径。所得值以角度单位而不是厘米为单位。

对于波长为580 nm的黄光，物镜直径为12 cm的相机应具有约1弧秒的分辨率。

假设您需要在脸部上至少有50个像素才能拍摄出合理的照片，并且该脸部的直径约为24厘米（0.24 m），那么使用Wolfram可以解决约1000米的问题。

很难说，但是在高山的某个地方，空气可能足够透明以接近此极限。