Dfov, hfov, vfov의 의미를 이해하세요: 심층 가이드

임베디드 비전 시스템을 설계할 때 우리는 아마도 카메라가 집중해야 할 대상의 세계를 어떻게 분명히 볼 수 있을지에 대한 질문에 직면했을 것입니다. 이를 해결하기 위해서는 먼저 광학 파라미터인 시야각(Field of View, FOV)을 이해해야 합니다. 이 파라미터는 카메라의 시야 범위를 정의합니다.

카메라 모듈 분야에서 오랜 경험을 가진 컨설턴트로서, 본 기사에서는 카메라 모듈 선택 시 현명한 결정을 내리는 데 도움이 되는 실용적인 정보와 함께 세 가지 핵심 FOV—dFOV, hFOV, vFOV에 대해 설명하겠습니다.

시야각(FOV)란 무엇을 의미하나요?

간단히 말해, 시야각(FOV)은 카메라가 특정 순간에 촬영할 수 있는 장면의 범위를 의미합니다. 일반적으로 각도로 측정되며, 인간의 눈과 유사하게 장치가 볼 수 있는 범위를 결정합니다.

이 파라미터는 독립적인 것이 아니라 카메라 렌즈의 초점 거리, 센서 크기 및 촬영 대상의 작업 거리와 밀접하게 관련되어 있습니다. 머신 비전 분야에서 올바른 FOV를 선택하는 것은 시스템에 적절한 '눈'을 장착하는 것과 같습니다. 시야각이 너무 좁으면 중요한 정보를 놓칠 수 있고, 반대로 시야각이 너무 넓으면 필요한 이미지 해상도가 저하되고 렌즈 왜곡이 증가할 수 있습니다. 이는 모두 엔지니어들이 흔히 겪는 도전 과제입니다.

따라서 FOV의 의미를 이해하는 것은 모든 카메라 설계에서 첫 번째로 이루어져야 할 단계입니다.

hFOV, VFOV, DFOV란 무엇인가? 세 가지 주요 시야각

현장에서의 실제 프로젝트에서는 일반적인 FOV만 언급하는 것이 아니라 세 가지 구체적인 차원으로 나누어 설명합니다. 이 세 가지 지표가 함께 카메라의 완전한 시야각을 구성합니다.

수평 시야각 (HFOV)

HFOV(Horizontal Field of View) 또는 수평 시야각은 카메라가 좌우 방향으로 볼 수 있는 장면의 범위를 의미합니다. 이는 카메라가 가로 방향으로 얼마나 넓게 "볼 수 있는지"를 결정합니다. 자율주행, 지능형 감시, 로봇 비전과 같은 다양한 응용 분야에서 넓은 HFOV는 사각지대를 효과적으로 줄여 시스템이 움직이는 차량이나 보행자를 포착할 수 있도록 하며 이는 시스템 설계에서 기본적인 요소입니다.

수직 시야각(VFOV)

VFOV(Vetical Field of View) 또는 수직 시야각은 카메라가 수직 방향으로 볼 수 있는 각도 범위를 정의합니다. 이는 카메라가 위아래 방향으로 얼마나 높게 또는 낮게 "볼 수 있는지"를 결정합니다. 드론 항공 촬영, 생산 라인에서의 바코드 스캔, 얼굴 인식과 같은 작업에서 적절한 VFOV는 피사체가 화면 가장자리에 의해 잘리지 않고 전체가 프레임 안에 포함되도록 보장합니다.

대각선 시야각(DFOV)

DFOV는 대각선 시야각(Diagonal Field of View)의 약어로, 카메라의 최대 대각선 방향 시야각을 의미합니다. 이는 HFOV와 VFOV의 특성을 결합하여 전체 시야각 능력에 대한 기준을 제공합니다. 많은 제품 사양서에서 DFOV가 먼저 명시되는 경우가 많은데, 이는 시야각에 대한 직관적이고 종합적인 개관을 제공하기 때문입니다. 하지만 특정 기능을 설계할 때는 여전히 보다 실용적인 HFOV와 VFOV 수치로 돌아가야 합니다.

HFOV와 VFOV의 차이점 및 상관관계

엔지니어들은 HFOV 대 VFOV라는 질문에 직면할 때 종종 혼란스러워합니다. 이 둘은 독립적으로 존재하는 것이 아니라 이미지 센서의 화면 비율과 렌즈의 초점 거리라는 핵심 요인에 의해 결정됩니다. 예를 들어, 일반적인 16:9 비율의 센서는 항상 수직 시야각보다 더 넓은 수평 시야각을 가지며, 두 시야각 사이에는 고정된 삼각 기하학적 관계가 존재합니다.

이는 HFOV 또는 VFOV를 독립적으로 선택할 수 없다는 것을 의미합니다. 두 요소는 상호 연결되어 있으며 서로 제약을 받습니다. 실제 설계에서는 이러한 본질적인 연관성이 엔지니어들에게 종종 고통스러운 균형 유지 작업이 됩니다.

HFov VFOV 계산기: 어떻게 정확하게 계산할 수 있을까요?

HFOV와 VFOV를 정확하게 계산하는 것은 카메라 모듈 선택 과정에서 필수적인 단계입니다. HFOV 및 VFOV 계산기와 같은 편리한 도구들이 많이 있지만, 전문 엔지니어에게는 그 이면에 있는 원칙들을 이해하는 것이 중요합니다.

우리는 기본적인 삼각법을 사용하여 이러한 값을 도출할 수 있습니다. 렌즈의 초점 거리(f)와 센서 크기(d)를 알고 있다면, 해당 시야각을 계산할 수 있습니다.

예를 들어, 수평 시야각(HFOV)을 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

HFOV = 2 × arctan(센서가로길이 / (2 × 초점거리)).

마찬가지로 VFOV도 유사한 방법을 사용하여 계산할 수 있습니다. 이러한 공식들을 이해하고 적용하면 보다 정확한 설계를 달성할 수 있으며, 개발 후반 단계에서 시야각 불일치 문제를 발견하게 되는 번거로움을 피할 수 있습니다.

올바른 시야각(FOV) 선택의 중요성

올바른 FOV를 선택하는 것은 성공적인 임베디드 비전 프로젝트의 핵심 경쟁력입니다. 그러나 잘못된 FOV는 예상치 못한 심각한 문제를 일으킬 수 있습니다.

예를 들어, 로봇 내비게이션에서 넓은 DFOV는 로봇이 주변 환경을 빠르게 인식할 수 있게 합니다. 하지만 HFOV가 너무 좁다면 측면 장애물을 놓칠 수 있으며, 이는 충돌로 이어질 수 있습니다.

또 다른 예로, 차량 내 모니터링에서는 단순히 광각 렌즈만으로는 부족합니다. 지붕이나 대시보드가 아닌 모든 승객을 완전히 포괄할 수 있는 정확한 VFOV가 필요합니다.

요구사항과 사양 간의 불일치로 인해 문제가 발생하는 경우가 많습니다. 귀하의 애플리케이션이 먼 거리에서 작은 물체를 인식해야 하는데 넓은 대각선 시야각(DFOV)의 렌즈를 선택한다면, 인식에 효과적인 픽셀 밀도가 부족할 수 있어 결과적으로 프로젝트 실패로 이어질 수 있습니다.

요약: DFOV, HFOV, VFOV 고려사항 종합

머신 비전 분야에서는 단일 '최적' 시야각이 존재하지 않습니다. 모든 프로젝트에는 고유한 요구사항이 있습니다. HFOV, VFOV, DFOV는 카메라의 '인식 경계'를 정의하는 3차원 좌표와 같으며, 각각이 필수적입니다.

이들 간의 관계를 이해하고 HFOV 및 VFOV 계산기와 같은 도구를 사용하여 정밀한 계산을 수행하며 실제 애플리케이션 상황의 요구에 기반해 현명한 결정을 내리는 것은 모든 엔지니어에게 필수적인 기술입니다. 이를 통해 귀하의 카메라 모듈이 잘 보는 것뿐만 아니라 정확하고 명확하게 볼 수 있도록 하여 시스템을 진정으로 강력하게 만들어 줄 수 있습니다.

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