افهم معنى dfov و hfov و vfov: دليل تفصيلي

عند تصميم أنظمة الرؤية المدمجة، من المؤكد أننا جميعًا واجهنا السؤال التالي: كيف يمكن للكاميرا أن ترى بوضوح العالم الذي تحتاج إلى التركيز عليه؟ وللإجابة على هذا السؤال، نحتاج أولًا إلى فهم معلمة بصرية وهي مجال الرؤية (FOV). هذه المعلمة تُحدد مدى رؤية الكاميرا.

وبصفتي مستشارًا يتمتع بخبرة واسعة في مجال وحدات الكاميرات، سأشرح في هذه المقالة الثلاثة مجالات رؤية أساسية وهي: مجال الرؤية القطري (dFOV)، ومجال الرؤية الأفقي (hFOV)، ومجال الرؤية العمودي (vFOV)، وسأقدم معلومات عملية تساعدك على اتخاذ قرارات مدروسة عند اختيار وحدة كاميرا.

ما معنى مجال الرؤية (FOV)؟

ببساطة، يشير مجال الرؤية (FOV) إلى مدى المشهد الذي يمكن للكاميرا التقاطه في لحظة معينة. وعادةً ما يُقاس بالدرجات، مثل العين البشرية، ويحدد المنطقة التي يمكن لجهازك رؤيتها.

هذا المعيار ليس مستقلاً؛ إنه مرتبط بشكل وثيق بطول بؤري للعدسة الخاصة بالكاميرا، وحجم الحساس، وبُعد الجسم المراد تصويره. في عالم الرؤية الآلية، اختيار زاوية الرؤية (FOV) المناسبة يشبه تزويد النظام بـ"عينين" مناسبتين: فزاوية رؤية ضيقة جداً يمكن أن تفوت معلومات حيوية، في حين أن زاوية رؤية واسعة جداً يمكن أن تُضعف الدقة اللازمة في الصورة وتزيد من تشويه العدسة — وهما تحديان شائعان أمام المهندسين.

وبالتالي، فهم معنى زاوية الرؤية هو الخطوة الأولى في تصميم أي كاميرا.

ما هي HFOV وVFOV وDFOV؟ الثلاثة الرئيسية لزوايا الرؤية

في المشاريع الواقعية، لا نتحدث فقط عن زاوية رؤية عامة، بل نقوم بتقسيمها إلى ثلاثة أبعاد محددة. هذه المقاييس الثلاثة تشكل معاً زاوية رؤية الكاميرا الكاملة.

زاوية الرؤية الأفقية (HFOV)

HFOV، أو مجال الرؤية الأفقي، هو المنطقة التي يمكن للكاميرا تغطيتها في الاتجاه الأفقي (من اليسار إلى اليمين). ويحدد مدى الاتساع الذي يمكن للكاميرا "رؤيته" بشكل جانبي. في العديد من التطبيقات، مثل القيادة الذاتية، والمراقبة الذكية، والرؤية الروبوتية، يقلل HFOV الواسع بشكل فعال من المناطق العمياء، مما يضمن قدرة النظام على التقاط حركة المركبات أو المشاة، وهو عنصر أساسي في تصميم النظام.

مجال الرؤية العمودي (VFOV)

VFOV، أو مجال الرؤية العمودي، يُحدد مدى الزاوية التي تغطيها الكاميرا في الاتجاه العمودي. ويحدد مدى ارتفاع أو انخفاض ما يمكن للكاميرا "رؤيته". بالنسبة لمهام مثل التصوير الجوي بالطائرات المُسيَّرة، ومسح الباركود على خط التجميع، وتقنيات التعرف على الوجه، يضمن VFOV المناسب أن يكون الجسم المستهدف مُحاطًا بالكامل داخل الإطار، بدلًا من أن يتم قطعه من الحواف.

مجال الرؤية القطري (DFOV)

DFOV، والمعروف أيضًا باسم الزاوية القطرية للمجال، يشير إلى أقصى زاوية قطرية لرؤية الكاميرا. وهو يجمع بين خصائص HFOV وVFOV، مما يوفر مرجعًا لقدرات الزاوية العامة. في العديد من كشوفات المنتجات، يتم غالبًا سرد DFOV أولًا لأنه يوفر نظرة شاملة وواضحة على زاوية الرؤية. ومع ذلك، عند تصميم الميزات المحددة، من المهم العودة إلى المقاييس الأكثر عملية وهي HFOV وVFOV.

الاختلاف والعلاقة بين HFOV وVFOV

غالبًا ما يجد المهندسون أنفسهم في حيرة عند مواجهة سؤال الاختلاف بين HFOV وVFOV. لا وجود مستقل لهما، بل يتم تحديدهما من خلال عامل أساسي: نسبة أبعاد مستشعر الصورة وطول بؤري للعدسة. على سبيل المثال، سيكون لمستشعر 16:9 شائع دائمًا زاوية أفقية أوسع من الزاوية الرأسية، وهي علاقة هندسية مثلثية ثابتة بين الاثنين.

يعني ذلك أنه لا يمكنك ببساطة اختيار HFOV أو VFOV بشكل مستقل؛ فهما مترابطان ويقيّد أحدهما الآخر بشكل متبادل. في التصاميم العملية، غالباً ما يُعد هذا الارتباط الداخلي عملاً مؤلمًا يتطلب تحقيق توازن دقيق من قبل المهندسين.

حاسبة HFov وVFOV: كيف يتم الحساب بدقة؟

حساب HFOV وVFOV بدقة هو خطوة أساسية في عملية وحدة كاميرا الاختيار. وعلى الرغم من توفر العديد من الأدوات المريحة، مثل حاسبات HFOV وVFOV، فإن فهم المبادئ الأساسية أمر بالغ الأهمية بالنسبة للمهندسين المحترفين.

يمكننا استخدام المبادئ الأساسية في حساب المثلثات لاستنتاج هذه القيم. فإذا كنت تعرف بُعد العدسة البؤري (f) وحجم المستشعر (d)، فيمكنك حساب زاوية المجال المرئي المقابلة.

على سبيل المثال، معادلة حساب زاوية المجال الأفقي هي كما يلي:

HFOV = 2 × arctan(عرض_المستشعر / (2 × البعد_البؤري))

وبالمثل، يمكن حساب VFOV باستخدام طريقة مشابهة. إن فهم وتطبيق هذه الصيغ سيساعدك في تحقيق تصميمات أكثر دقة، وتجنب المتاعب الناتجة عن اكتشاف عدم تطابق زوايا الرؤية في مراحل متقدمة من التطور.

أهمية اختيار زاوية الرؤية الصحيحة

يُعد اختيار زاوية الرؤية الصحيحة نقطة بيع أساسية لمشروع رؤية مُدمج ناجح. ومع ذلك، يمكن أن تؤدي زاوية الرؤية الخاطئة إلى مشاكل غير متوقعة وكبيرة.

على سبيل المثال، في الملاحة الروبوتية، تسمح زاوية DFOV الواسعة للروبوت بإدراك محيطه بسرعة. ولكن إذا كانت زاوية HFOV ضيقة جداً، فقد يفوت الروبوت اكتشاف العوائق الجانبية، مما يؤدي إلى اصطدام.

ومثال آخر، في أنظمة المراقبة داخل المركبات، لا يكفي مجرد استخدام عدسة زاوية عريضة. بل تحتاج إلى زاوية VFOV دقيقة لضمان تغطية كاملة لجميع الركاب، وليس فقط السقف أو لوحة القيادة.

غالبًا ما تنشأ المشكلات من سوء توافق بين المتطلبات والمواصفات. إذا كانت تطبيقاتك تتطلب التعرف على أشياء صغيرة من مسافة بعيدة، ولكن اخترت عدسة ذات مجال رؤية أفقي (DFOV) واسع، فقد تكون كثافة البكسل منخفضة للغاية للحصول على اعتراف فعال، مما يؤدي في النهاية إلى فشل المشروع.

ملخص: الاعتبارات الشاملة لمجال الرؤية (DFOV) والأفقية (HFOV) والرأسية (VFOV)

في عالم الرؤية الآلية، لا يوجد مجال رؤية "مثالي" واحد. كل مشروع له متطلباته الفريدة. يشبه مجال الرؤية الأفقي (HFOV) والمجال الرأسي (VFOV) والمجالي الأفقي والرأسي معًا الإحداثيات الثلاثية الأبعاد التي تحدد "حدود إدراك" الكاميرا، وكلها ضرورية.

فهم علاقتها وإجراء حسابات دقيقة باستخدام أدوات مثل حاسبة HFOV وVFOV، واتخاذ قرارات مدروسة بناءً على احتياجات السيناريو التطبيقي الفعلي، هي مهارات أساسية يجب أن يمتلكها كل مهندس. فقط بهذه الطريقة يمكنك التأكد من أن وحدة الكاميرا الخاصة بك لا ترى جيدًا فحسب، بل ترى بدقة ووضوح، مما يعزز النظام الخاص بك حقًا.

تساعدك شركة ماتشفيجن في حلول مجال الرؤية (FOV)

هل تحتاج إلى إرشادات خبراء حول تعقيدات اختيار مجال الرؤية (FOV)؟ تواصل مع فريق خبرائنا اليوم لمساعدتك في اختيار وحدة الكاميرا المناسبة لتطبيقك المحدد. معاً، يمكننا إنشاء حل متميز لرؤية مدمجة.