Forstå betydningen af dfov og hfov og vfov: En dybdegående guide

Ved design af systemer til indlejret vision har vi alle sandsynligvis stillet spørgsmålet: hvordan kan en kamera tydeligt se den verden, den skal fokusere på? For at besvare dette spørgsmål, skal vi først forstå en optisk parameter – synsfeltet (FOV). Denne parameter definerer kameraets synsfelt.

Som konsulent med stor erfaring i kameramodulets felt vil jeg forklare de tre centrale FOV-typer – dFOV, hFOV og vFOV – i denne artikel og give praktisk relevant information, som hjælper dig med at træffe informerede beslutninger, når du vælger et kameramodul.

Hvad betyder synsfelt (FOV)?

Simpelt sagt henviser synsfelt (FOV) til det område af en scene, som et kamera kan optage på et givet tidspunkt. Det måles typisk i grader, ligesom det menneskelige øje, og bestemmer det område, din enhed kan se.

Denne parameter er ikke uafhængig; den hænger tæt sammen med kameraets linsebrændvidde, sensorens størrelse og afstanden til det fotograferede objekt. I verden af maskinsyn er valg af den rigtige synsfelt (FOV) som at udstyre systemet med de rigtige "øjne": et for smalt synsfelt kan overse vigtig information, mens et for bredt synsfelt kan kompromittere den nødvendige billedopløsning og øge linsedistortion – begge velkendte udfordringer for ingeniører.

Derfor er det første trin i enhver kamerakonstruktion at forstå betydningen af FOV.

hvad er HFOV, VFOV og DFOV? De tre vigtigste synsfelter

I den virkelige verden taler vi ikke bare om et generelt FOV, men inddeler det i tre specifikke dimensioner. Disse tre mål tilsammen udgør kameraets komplette synsfelt.

Horisontalt synsfelt (HFOV)

HFOV, eller horisontal synsvinkel, er det område i scenen, som en kamera kan dække i venstre-højre retning. Den bestemmer, hvor bredt kameraet kan "se" lateralt. I mange anvendelser, såsom autonom kørsel, intelligent overvågning og robotvision, reducerer en bred HFOV effektivt blinde vinkler og sikrer, at systemet kan registrere bevægede køretøjer eller gående, og er grundlæggende for systemdesignet.

Vertikal synsvinkel (VFOV)

VFOV, eller vertikal synsvinkel, definerer kameraets vinkelområde i lodret retning. Den bestemmer, hvor højt eller lavt kameraet kan "se". For opgaver såsom dronefotografering fra luften, stregkodescanning på en produktionslinje og ansigtsgenkendelse sikrer en passende VFOV, at målobjektet er helt inde i billedet, frem for at blive skåret af kanterne.

Diagonal synsvinkel (DFOV)

DFOV, også kendt som diagonal synsvinkel, refererer til kameraets maksimale diagonale synsvinkel. Den kombinerer egenskaberne af HFOV og VFOV og giver en reference for den samlede synsvinkelkapacitet. I mange produktdatablade bliver DFOV ofte nævnt først, fordi den giver et intuitivt og omfattende overblik over synsvinklen. Når man designer specifikke funktioner, er det dog stadig vigtigt at vende tilbage til de mere praktiske mål for HFOV og VFOV.

Forskellen og forholdet mellem HFOV og VFOV

Ingeniører oplever ofte forvirring, når de står over for spørgsmålet om HFOV versus VFOV. De eksisterer ikke uafhængigt af hinanden, men bestemmes i stedet af en kernefaktor: billedsensorens formatforhold og linsets brændvidde. For eksempel vil en almindelig 16:9-sensor altid have en bredere vandret synsvinkel end den vertikale synsvinkel, et fast trekantet geometrisk forhold mellem de to.

Dette betyder, at man ikke blot kan vælge HFOV eller VFOV uafhængigt af hinanden; de er indbyrdes forbundne og gensidigt begrænsede. I praktiske designs udgør denne indarbejdede forbindelse ofte en udfordrende afvejning for ingeniører.

HFov VFOV-lommeregner: Hvordan beregner man nøjagtigt?

Nøjagtig beregning af HFOV og VFOV er et afgørende trin i kamera-modul valg. Selvom der findes mange praktiske værktøjer, såsom HFOV- og VFOV-lommeregnere, er forståelsen af de underliggende principper afgørende for professionelle ingeniører.

Vi kan bruge grundlæggende trigonometri til at udlede disse værdier. Hvis du kender linsets brændvidde (f) og sensorens størrelse (d), kan du beregne det tilsvarende synsfeltvinkel.

For eksempel er formlen til beregning af den horisontale synsfeltvinkel:

HFOV = 2 × arctan(SensorBredde / (2 × Brændvidde)).

På samme måde kan VFOV beregnes ved hjælp af en lignende metode. At forstå og anvende disse formler vil hjælpe dig med at opnå mere præcise designs og undgå besværet ved at opdage feltafvigelse i sidste øjeblik i udviklingen.

Vigtigheden af at vælge den rigtige FOV

At vælge den rigtige FOV er et vigtigt salgspunkt for et succesfuldt indlejret visionsprojekt. En forkert FOV kan dog føre til uventede og betydelige problemer.

For eksempel i robotnavigering giver en bred DFOV robotten mulighed for hurtigt at opfatte sin omgivelse. Hvis HFOV derimod er for snæver, kan den overse forhindringer i siden og føre til en kollision.

Et andet eksempel er overvågning i køretøjer, hvor du har brug for mere end blot et vidvinkelobjektiv. Du har brug for en præcis VFOV for at sikre fuld dækning af alle passagerer, ikke kun lofts eller instrumentbrættet.

Problemer opstår ofte på grund af en uoverensstemmelse mellem krav og specifikationer. Hvis dit program kræver genkendelse af små objekter på afstand, men du vælger et objektiv med et bredt DFOV, kan pixeltætheden være for lav til effektiv genkendelse, og projektet kan dermed mislykkes.

Opsummering: Alsidige overvejelser vedrørende DFOV, HFOV og VFOV

I verden af maskinsyn findes der ikke en enkelt "optimal" synsvinkel. Hvert projekt har sine egne unikke krav. HFOV, VFOV og DFOV er som de tredimensionale koordinater, der definerer et kamera's "opfattelsesgrænser", hver enkelt vigtig.

At forstå deres indbyrdes forhold, foretage præcise beregninger med værktøjer som en HFOV- og VFOV-beregner og træffe informerede beslutninger baseret på behovene i den konkrete anvendelsessituation er afgørende færdigheder for enhver ingeniør. Kun på den måde kan du sikre, at dit kameramodul ikke blot ser godt, men også ser præcist og klart, og dermed virkelig styrker dit system.

Muchvision hjælper dig med FOV-løsninger

Brug for ekspertvejledning i komplekserede omkring valg af synsfelt (FOV)? Kontakt vores ekspertteam i dag for at hjælpe dig med at vælge det rigtige kameramodul til din specifikke anvendelse. Sammen kan vi skabe en fremragende indlejret visionsløsning.