درک معنای dfov و hfov و vfov: راهنمای تخصصی

هنگام طراحی سیستم‌های بینایی تعبیه‌شده، همه ما با این سوال روبرو شده‌ایم: چگونه می‌توان دوربینی را طراحی کرد که دنیایی که باید روی آن تمرکز کند را به‌خوبی ببیند؟ برای پاسخ به این سوال، ابتدا باید یک پارامتر نوری را درک کنیم—زاویه دید (FOV). این پارامتر، دامنه دید دوربین را تعریف می‌کند.

به‌عنوان یک مشاور با تجربه گسترده در زمینه ماژول‌های دوربین، در این مقاله سه FOV اصلی—dFOV، hFOV و vFOV را توضیح خواهم داد و اطلاعات عملی لازم برای تصمیم‌گیری آگاهانه در انتخاب ماژول دوربین را فراهم خواهم کرد.

زاویه دید (FOV) چیست؟

به‌سادگی، زاویه دید (FOV) به معنای دامنه صحنه‌ای است که دوربین در هر لحظه می‌تواند ثبت کند. این پارامتر معمولاً بر حسب درجه اندازه‌گیری می‌شود، همانند چشم انسان، و ناحیه‌ای را که دستگاه شما می‌تواند ببیند تعیین می‌کند.

این پارامتر مستقل نیست؛ بلکه به‌طور نزدیکی مربوط به فاصله کانونی لنز دوربین، اندازه سنسور و فاصله کاری از شیء مورد عکاسی است. در دنیای دید ماشینی، انتخاب FOV مناسب مانند تجهیز سیستم به چشمانی مناسب است: یک دید باریک می‌تواند اطلاعات مهمی را از دست بدهد، در حالی که یک دید گسترده می‌تواند وضوح لازم تصویر را کاهش داده و باعث افزایش پیچش لنز شود - هر دو مورد از چالش‌های رایج مهندسان است.

بنابراین، درک معنای FOV اولین قدم در طراحی هر دوربینی است.

hFOV، VFOV و DFOV چیست؟ سه نوع اصلی دید

در پروژه‌های واقعی، فقط در مورد یک FOV کلی صحبت نمی‌شود، بلکه آن را به سه بعد خاص تقسیم می‌کنیم. این سه معیار با هم، دید کامل یک دوربین را تشکیل می‌دهند.

دید افقی (HFOV)

HFOV یا دید جانبی افقی، ناحیه‌ای از صحنه را نشان می‌دهد که یک دوربین می‌تواند در جهت چپ-راست پوشش دهد. این پارامتر تعیین می‌کند که چقدر دوربین شما می‌تواند به صورت جانبی دیده باشد. در بسیاری از کاربردها مانند رانندگی خودکار، نظارت هوشمند و دید رباتیک، HFOV گسترده به طور مؤثری نقاط کور را کاهش می‌دهد و اطمینان می‌دهد که سیستم بتواند خودروهای متحرک یا عابران پیاده را ثبت کند و بنیادین‌ترین بخش طراحی سیستم است.

دید عمودی (VFOV)

VFOV یا دید عمودی، دامنه زاویه‌ای پوشش دوربین را در جهت عمودی تعریف می‌کند. این پارامتر تعیین می‌کند که دوربین چقدر می‌تواند به سمت بالا یا پایین دیده باشد. برای وظایفی مانند عکاسی هوایی با پهپاد، اسکن کردن بارکد روی خط مونتاژ و تشخیص چهره، VFOV مناسب اطمینان می‌دهد که شیء هدف کاملاً در داخل فریم قرار گیرد و لبه‌های تصویر آن را قطع نکند.

دید مورب (DFOV)

DFOV که همچنین به عنوان دید کلی قطری شناخته می‌شود، به حداکثر دید قطری دوربین اشاره دارد. این پارامتر ترکیبی از ویژگی‌های HFOV و VFOV است و یک مرجع کلی برای ارزیابی قابلیت دید دوربین فراهم می‌کند. در بسیاری از دیتاشیت‌های محصول، DFOV اغلب در اولین سطر آورده می‌شود زیرا یک دید کلی شهودی و جامع از میدان دید فراهم می‌کند. با این حال، هنگام طراحی قابلیت‌های خاص، بازگشت به معیارهای عملی‌تر HFOV و VFOV اهمیت دارد.

تفاوت و ارتباط بین HFOV و VFOV

مهندسان اغلب در مواجهه با سوال HFOV در مقابل VFOV دچار سردرگمی می‌شوند. این دو پارامتر به صورت مستقل وجود ندارند، بلکه توسط یک عامل اصلی تعیین می‌شوند: نسبت ابعاد سنسور تصویر و فاصله کانونی لنز. به عنوان مثال، یک سنسور رایج با نسبت 16:9 همیشه دارای میدان دید افقی گسترده‌تری نسبت به میدان دید عمودی خود خواهد بود، یک رابطه هندسی مثلثی ثابت بین این دو.

این بدان معناست که شما نمی‌توانید به سادگی HFOV یا VFOV را به‌صورت مستقل انتخاب کنید؛ این دو با هم ارتباط دارند و تحت تأثیر یکدیگر قرار می‌گیرند. در طراحی‌های عملی، این ارتباط ذاتی اغلب یک تعادل سخت‌گیرانه را برای مهندسان به همراه می‌آورد.

ماشین‌حساب HFOV و VFOV: نحوه محاسبه دقیق چگونه است؟

محاسبه دقیق HFOV و VFOV یک مرحله ضروری در ماژول دوربین انتخاب است. اگرچه ابزارهای بسیار مفیدی در دسترس هستند، مانند ماشین‌حساب‌های HFOV و VFOV، درک اصول اساسی آن برای مهندسان حرفه‌ای امری ضروری است.

ما می‌توانیم از مثلثات پایه برای به دست آوردن این مقادیر استفاده کنیم. اگر طول کانونی لنز (f) و اندازه سنسور (d) را بدانید، می‌توانید زاویه دید مربوطه را محاسبه کنید.

به عنوان مثال، فرمول محاسبه زاویه دید افقی به شرح زیر است:

HFOV = 2 × arctan(SensorWidth / (2 × FocalLength)).

به همین ترتیب، VFOV را می‌توان با استفاده از روشی مشابه محاسبه کرد. درک و به کارگیری این فرمول‌ها به شما کمک می‌کند طراحی‌های دقیق‌تری انجام دهید و از درگیری با مشکلات ناشی از عدم تطابق دید در مراحل پایانی توسعه جلوگیری کنید.

اهمیت انتخاب FOV مناسب

انتخاب FOV مناسب یک نقطه کلیدی برای موفقیت یک پروژه بینایی ماشینی است. با این حال، FOV نادرست می‌تواند منجر به مشکلات غیرمنتظره و بزرگی شود.

برای مثال، در ناوبری رباتیک، DFOV گسترده به ربات این امکان را می‌دهد که به سرعت محیط اطراف خود را درک کند. با این حال، اگر HFOV آن خیلی باریک باشد، ممکن است موانع کناری را از دست بدهد و منجر به برخورد شود.

به عنوان مثال دیگر، در نظارت داخل خودرو، تنها یک عدسی با زاویه گسترده کافی نیست. شما به یک VFOV دقیق نیاز دارید تا از پوشش کامل تمامی سرنشینان اطمینان حاصل کنید، نه فقط سقف یا داشبورد.

مشکلات اغلب به دلیل تطابق نداشتن بین الزامات و مشخصات فنی پیش می‌آید. اگر کاربرد شما نیازمند تشخیص اشیاء کوچک از فاصله دور باشد، اما شما عدسی با DFOV گسترده انتخاب کنید، ممکن است چگالی پیکسل به اندازه کافی برای تشخیص مؤثر وجود نداشته باشد و در نهایت منجر به شکست پروژه شود.

جمع‌بندی: نکات جامع در مورد DFOV، HFOV و VFOV

در دنیای بینایی ماشین، «دید بهینه» منحصر به فردی وجود ندارد. هر پروژه الزامات خاص خودش را دارد. HFOV، VFOV و DFOV مانند مختصات سه‌بعدی هستند که «مرزهای دید» دوربین را تعریف می‌کنند و هر کدام ضروری هستند.

درک رابطه بین آنها، انجام محاسبات دقیق با استفاده از ابزارهایی مانند ماشین‌حساب HFOV و VFOV و اتخاذ تصمیمات مبتنی بر نیازهای سناریوی کاربردی واقعی، مهارت‌های ضروری برای هر مهندسی است. فقط به این طریق می‌توانید اطمینان حاصل کنید که ماژول دوربین شما نه تنها دید خوبی دارد، بلکه به‌درستی و با وضوح می‌بیند و واقعاً سیستم شما را قدرتمند می‌کند.

مش ویژن به شما در راه‌حل FOV کمک می‌کند

در انتخاب میدان دید (FOV) به راهنمایی متخصصان نیاز دارید؟ با تیم متخصصان ما تماس بگیرید تا به شما در انتخاب ماژول دوربین مناسب برای کاربرد خاص خود کمک کنیم. با هم یک راهکار بینظیر در دید تعبیه شده خواهیم ساخت.