Comprender el significado de dfov y hfov y vfov: Una Guía Detallada

Al diseñar sistemas de visión embebida, probablemente todos nos hayamos enfrentado a la pregunta: ¿cómo puede ver claramente una cámara el mundo en el que necesita enfocarse? Para abordar esto, primero debemos comprender un parámetro óptico: el campo de visión (FOV, por sus siglas en inglés). Este parámetro define el campo visual de la cámara.

Como consultor con amplia experiencia en el campo de módulos de cámaras, explicaré en este artículo los tres FOV principales—dFOV, hFOV y vFOV—proporcionando información práctica para ayudarle a tomar decisiones informadas al seleccionar un módulo de cámara.

¿Qué significa campo de visión (FOV)?

Simplemente dicho, el campo de visión (FOV) se refiere al rango de la escena que una cámara puede capturar en un momento dado. Generalmente se mide en grados, de manera similar al ojo humano, y determina el área que su dispositivo puede ver.

Este parámetro no es independiente; está estrechamente relacionado con la longitud focal del lente de la cámara, el tamaño del sensor y la distancia de trabajo al objeto que se está fotografiando. En el ámbito de la visión artificial, elegir el FOV correcto es como equipar al sistema con los "ojos" adecuados: un campo de visión demasiado estrecho puede omitir información crítica, mientras que un campo de visión demasiado amplio puede comprometer la resolución de imagen necesaria y aumentar la distorsión del lente; ambos son desafíos comunes para los ingenieros.

Por lo tanto, comprender el significado de FOV es el primer paso en cualquier diseño de cámara.

¿Qué son HFOV, VFOV y DFOV? Los tres principales campos de visión

En proyectos del mundo real, no solo hablamos de un FOV general, sino que lo desglosamos en tres dimensiones específicas. Estas tres métricas juntas constituyen el campo de visión completo de una cámara.

Campo de Visión Horizontal (HFOV)

HFOV, o campo horizontal de visión, es el área de la escena que una cámara puede cubrir en la dirección izquierda-derecha. Determina qué tan amplio puede "ver" lateralmente su cámara. En muchas aplicaciones, como conducción autónoma, vigilancia inteligente y visión robótica, un HFOV amplio reduce eficazmente los puntos ciegos, asegurando que el sistema pueda captar vehículos en movimiento o peatones, y es fundamental en el diseño del sistema.

Campo Vertical de Visión (VFOV)

VFOV, o campo vertical de visión, define el rango angular de cobertura de una cámara en la dirección vertical. Determina qué tan alto o bajo puede "ver" la cámara. Para tareas como fotografía aérea con drones, escaneo de códigos de barras en una línea de ensamblaje y reconocimiento facial, un VFOV adecuado asegura que el objeto objetivo esté completamente contenido dentro del marco, en lugar de quedar recortado por los bordes.

Campo Diagonal de Visión (DFOV)

DFOV, también conocido como campo de visión diagonal, se refiere al campo de visión máximo en diagonal de la cámara. Combina las características de HFOV y VFOV, proporcionando una referencia para evaluar globalmente las capacidades del campo de visión. En muchas hojas de especificaciones de productos, DFOV suele aparecer en primer lugar porque ofrece una visión intuitiva y completa del campo de visión. Sin embargo, al diseñar características específicas, es importante volver a los parámetros más prácticos que son HFOV y VFOV.

Diferencia y relación entre HFOV y VFOV

Los ingenieros suelen sentirse confundidos cuando se enfrentan a la pregunta sobre HFOV versus VFOV. Estos no existen de forma independiente, sino que están determinados por un factor fundamental: la proporción del sensor de imagen y la distancia focal del lente. Por ejemplo, un sensor estándar de 16:9 siempre tendrá un campo de visión horizontal más amplio que su campo de visión vertical, manteniendo entre ambos una relación geométrica triangular fija.

Esto significa que no puedes simplemente elegir HFOV o VFOV de forma independiente; están interconectados y mutuamente restringidos. En diseños prácticos, esta conexión inherente suele representar un difícil equilibrio para los ingenieros.

Calculadora de HFOV y VFOV: ¿Cómo calcular con precisión?

Calcular con precisión HFOV y VFOV es un paso esencial en la módulo de cámara selección. Aunque existen muchas herramientas convenientes, como calculadoras de HFOV y VFOV, comprender los principios subyacentes es crucial para ingenieros profesionales.

Podemos usar trigonometría básica para obtener estos valores. Si conoces la longitud focal del lente (f) y el tamaño del sensor (d), puedes calcular el ángulo correspondiente del campo de visión.

Por ejemplo, la fórmula para calcular el ángulo del campo de visión horizontal es:

HFOV = 2 × arctan(AnchoSensor / (2 × LongitudFocal)).

De manera similar, el VFOV se puede calcular utilizando un método similar. Comprender y aplicar estas fórmulas le ayudará a lograr diseños más precisos, evitando la molestia de descubrir incompatibilidades en el campo de visión tarde en el desarrollo.

La importancia de elegir el FOV correcto

Elegir el FOV adecuado es un punto clave de venta para un proyecto de visión integrada exitoso. Sin embargo, un FOV incorrecto puede provocar problemas inesperados y significativos.

Por ejemplo, en la navegación robótica, un DFOV amplio permite al robot percibir rápidamente su entorno. Sin embargo, si su HFOV es demasiado estrecho, podría no detectar obstáculos laterales, lo que podría causar una colisión.

Como otro ejemplo, en la monitorización dentro del vehículo, no basta con contar solo con una lente angular amplia. Se requiere un VFOV preciso para asegurar una cobertura completa de todos los pasajeros, y no solo del techo o el salpicadero.

Los problemas suelen surgir de una discrepancia entre los requisitos y las especificaciones. Si su aplicación requiere reconocer objetos pequeños a distancia, pero elige una lente con un DFOV amplio, la densidad de píxeles puede ser demasiado baja para un reconocimiento eficaz, lo que en última instancia llevará al fracaso del proyecto.

Resumen: Consideraciones integrales para DFOV, HFOV y VFOV

En el mundo de la visión artificial, no existe un único "campo visual óptimo". Cada proyecto tiene requisitos únicos. HFOV, VFOV y DFOV son como coordenadas tridimensionales que definen los "límites de percepción" de una cámara, cada uno esencial.

Comprender su relación, realizar cálculos precisos con herramientas como una calculadora de HFOV y VFOV, y tomar decisiones informadas basadas en las necesidades del escenario de aplicación real son habilidades esenciales para cada ingeniero. Solo de esta manera podrá garantizar que su módulo de cámara no solo vea bien, sino que también vea con precisión y claridad, dotando realmente de capacidad a su sistema.

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