Ymmärrä dfov:n ja hfov:n sekä vfov:n merkitys: Syväoppinen opas

Suunniteltaessa upotettuja näköjärjestelmiä, olemme luultavasti kaikki kohdanneet kysymyksen: kuinka kamera voi selvästi nähdä maailman, johon sen tulisi keskittyä? Tämän ymmärtämiseksi meidän tulee ensin ymmärtää yksi optinen parametri – näkökulma (FOV). Tämä parametri määrittää kameran näkökulman.

Konsulttina, jolla on runsaasti kokemusta kameramoduulialalta, selitän tässä artikkelissa kolme keskeistä FOV:ia – dFOV:n, hFOV:n ja vFOV:n – tarjoten käytännönläheistä tietoa auttamaan sinua tekemään perusteltuja valintoja valitessasi kameramoduulia.

Mikä tarkoittaa näkökulmaa (FOV)?

Yksinkertaisesti sanottuna näkökulma (FOV) viittaa siihen kuvan alueeseen, jonka kamera pystyy tallentamaan tiettynä aikana. Sitä mitataan yleensä asteina, kuten ihmisen silmäkin, ja se määrittää sen alueen, jonka laitteesi pystyy näkemään.

Tämä parametri ei ole riippumaton, vaan se liittyy läheisesti kameran linssin polttoväliin, sensorin kokoon ja kuvattavan kohteen työskentelyetäisyyteen. Koneenäkömaailmassa oikean näkökentän valinta on kuin varustaisi järjestelmä oikeilla "silmillä": liian kapea näkökenttä voi jättää huomioimatta kriittistä tietoa, kun taas liian laaja näkökenttä voi heikentää tarvittavaa kuvan resoluutiota ja lisätä linssivääristymää – molemmat ovat yleisiä haasteita insinööreille.

Näin ollen FOV:n merkityksen ymmärtäminen on ensimmäinen askel minkä tahansa kameran suunnittelussa.

mitä ovat HFOV, VFOV ja DFOV? Kolme pääasiallista näkökenttää

Oikeilla projekteilla emme puhu vain yleisestä FOV:sta, vaan pilkkomme sen kolmeen tiettyyn mittasuhteeseen. Nämä kolme mittaria muodostavat yhdessä kameran täyden näkökentän.

Vaakasuora näkökenttä (HFOV)

HFOV eli vaakakulma kuvaa kameran näkökentän leveyttä vasen-oikea-suunnassa. Se määrittää, kuinka leveä alue kamera voi havaita sivusuunnassa. Monissa sovelluksissa, kuten itsenäisessä ajossa, älykkäässä valvonnassa ja robottiin liittyvässä näköjärjestelmässä, laaja HFOV vähentää tehokkaasti sokeita pisteitä ja varmistaa, että järjestelmä voi havaita liikkuvia ajoneuvoja tai jalankulkijoita, mikä on perustavaa järjestelmäsuunnittelulle.

Pystykulma (VFOV)

VFOV eli pystykulma määrittää kameran näkökentän kulmavaakasuuntaa pystysuunnassa. Se määrittää, kuinka ylös tai alas kamera voi "nähdä". Tehtäviin, kuten dronien ilmakuvaukseen, koodien skannaukseen tuotantolinjalla ja kasvojentunnistukseen, oikea VFOV varmistaa, että kohde pysyy kokonaan kuvan sisällä eikä leikkautu kuvan reunoilta.

Vinokulma (DFOV)

DFOV, jota kutsutaan myös lävistäjäkatselukentäksi, viittaa kameran maksimilävistäjäkatselukenttään. Se yhdistää HFOVin ja VFOVin ominaisuudet ja tarjoaa viitteen katselukentän kokonaiskuvaukseen. Monissa tuotetiedotuslehdissä DFOV mainitaan ensimmäisenä, koska se tarjoaa intuitiivisen ja kattavan katselukentän kuvauksen. Kuitenkin suunniteltaessa tiettyjä ominaisuuksia on tärkeää palata käytännöllisempiin mittareihin, kuten HFOV:ään ja VFOV:een.

HFOVin ja VFOVin erot ja suhteet

Insinöörit saattavat hämmentyä HFOVin ja VFOVin eroista. Ne eivät ole riippumattomia toisistaan, vaan ne määräytyvät ydintekijän: kuvantajottimen suhdeluvun ja linssin polttovälin mukaan. Esimerkiksi yleinen 16:9-suhteella varustettu sensori on aina vaakasuunnassa laajempi katselukentässä kuin pystysuunnassa, ja näiden välillä on kiinteä kolmiomuotoinen geometrinen suhde.

Tämä tarkoittaa, että HFOV:aa tai VFOV:aa ei voi yksinkertaisesti valita toisistaan riippumatta; ne ovat toisiinsa kytkettyjä ja toisiaan rajoittavia. Käytännön suunnittelussa tämä sisäinen yhteys vaatii usein insinööreiltä vaikeaa tasapainoilua.

HFov VFOV -laskin: Miten lasketaan tarkasti?

HFOV:n ja VFOV:n tarkka laskeminen on tärkeä vaihe kameramoduuli valinnassa. Vaikka saatavilla on monia käteviä työkaluja, kuten HFOV- ja VFOV-laskimia, on ammattilaisinsinööreille ratkaisevan tärkeää ymmärtää perustavat periaatteet.

Voimme käyttää perustrigonometriaa johdetaksemme nämä arvot. Jos tiedät linssin polttovälin (f) ja sensorin koon (d), voit laskea vastaavan katselukulman.

Esimerkiksi horisontaalisen katselukulman laskukaava on:

HFOV = 2 × arctan(SensorinLeveys / (2 × Polttoväli)).

VFOV voidaan laskea samalla tavalla. Näiden kaavojen ymmärtäminen ja käyttäminen auttaa saavuttamaan tarkempia suunnitteluja, välttäen ongelmatilanteet, joissa näkökenttä ei vastaa odotuksia kehityksen myöhäisessä vaiheessa.

Näkökentän valinnan tärkeyden korostuminen

Oikean näkökentän valinta on keskeinen myyntipiste onnistuneelle upotetun näköjärjestelmän hankkeelle. Väärä näkökenttä voi kuitenkin johtaa odottamattomiin ja merkittäviin ongelmiin.

Esimerkiksi robottien navigoinnissa leveä DFOV mahdollistaa ympäristön nopean havainnoinnin. Jos sen HFOV taas on liian kapea, sivusuuntaiset esteet voivat jäädä huomaamatta, mikä voi johtaa törmäykseen.

Toinen esimerkki on ajoneuvon sisäisen valvonnan yhteydessä: pelkkä laajakulmainen linssi ei riitä. Tarvitaan tarkka VFOV varmistaaksesi, että kaikki matkustajat tulevat kokonaan kattavasti seuratuksi, eikä vain ajoneuvon katto tai instrumenttiluutu näy.

Ongelmia syntyy usein vaatimusten ja teknisten eritelmien epäjohdonmukaisuudesta. Jos sovelluksesi vaatii pienten kohdeteiden tunnistamista kaukaa, mutta valitset linssin, jonka DFOV on leveä, pikselitiheys saattaa olla liian alhainen tehokasta tunnistusta varten, mikä lopulta johtaa projektin epäonnistumiseen.

Yhteenveto: DFOV:n, HFOV:n ja VFOV:n kokonaisvaltainen harkinta

Koneenäkömaailmassa ei ole olemassa yhtä "optimaalista" näkökenttää. Jokaisella projektilla on omat ainutlaatuiset vaatimuksensa. HFOV, VFOV ja DFOV ovat kuin kolmiulotteiset koordinaatit, jotka määrittelevät kameran "havaintorajat", ja jokainen niistä on tärkeä.

Niiden välisen suhteen ymmärtäminen, tarkat laskelmat työkalulla, kuten HFOV- ja VFOV-laskuri, sekä sovellustilanteen tarpeisiin perustuvat päätökset ovat jokaisen insinöörin keskeisiä taitoja. Vasta tällä tavalla voit varmistaa, että kameramoduulisi ei ainoastaan näe hyvin, vaan näkee myös tarkasti ja selkeästi, ja todella tehostaa järjestelmääsi.

Muchvision auttaa sinua FOV-ratkaisussa

Tarvitsetko asiantuntevan ohjausta katselukentän (FOV) valinnan monimutkaisuuksissa? Ota yhteyttä asiantuntijatiimiimme tänään auttaaksesi sinua valitsemaan oikean kameramoduulin tietylle sovellukselle. Yhdessä voimme luoda huipputason upotetun näköratkaisun.