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

Når du designer systemer for innebygd visjon, har vi sannsynligvis alle stilt spørsmålet: hvordan kan en kamera tydelig se den verden den må fokusere på? For å løse dette, må vi først forstå en viktig optisk parameter – synsvinkel (FOV). Denne parameteren definerer kameraets synsfelt.

Som rådgiver med lang erfaring innen kameramoduler, vil jeg forklare de tre sentrale FOV-typene – dFOV, hFOV og vFOV – i denne artikkelen, og gi praktisk informasjon som hjelper deg med å ta informerte beslutninger når du velger et kameramodul.

Hva betyr synsvinkel (FOV)?

Enkelt forklart refererer synsvinkel (FOV) til det området en kamera kan fange opp i et gitt øyeblikk. Den måles vanligvis i grader, på samme måte som det menneskelige øyet, og bestemmer det området enheten din kan se.

Denne parameteren er ikke uavhengig; den henger nøye sammen med kameraobjektivets brennvidde, sensorens størrelse og arbeidsavstanden til objektet som fotograferes. I verden av maskinsyn er å velge riktig synsfelt som å utstyre systemet med de rette 'øynene': et for smalt synsfelt kan gå glipp av viktig informasjon, mens et for bredt synsfelt kan kompromittere nødvendig bildeoppløsning og øke objektivforvrengning – begge deler er vanlige utfordringer for ingeniører.

Derfor er det første steget i enhver kamerakonstruksjon å forstå betydningen av FOV.

hva er HFOV, VFOV og DFOV？De tre viktigste synsvinklene

I virkelige prosjekter snakker vi ikke bare om et generelt FOV, men bryter det ned til tre spesifikke dimensjoner. Disse tre målene utgjør til sammen kameraets komplette synsfelt.

Horisontalt synsfelt (HFOV)

HFOV, eller horisontal synsvinkel, er det området av scenen som en kamera kan dekke i venstre-høyre-retning. Den bestemmer hvor bredt kameraet kan «se» sidelengs. I mange anvendelser, som autonom kjøring, intelligent overvåkning og robotvisjon, reduserer en bred HFOV effektivt blinde soner, og sikrer at systemet kan fange opp bevegelse i form av kjøretøy eller fotgjengere, og er grunnleggende i systemdesign.

Vertikal synsvinkel (VFOV)

VFOV, eller vertikal synsvinkel, definerer kameraets vinkelområde i vertikal retning. Den bestemmer hvor høyt eller lavt kameraet kan «se». For oppgaver som dronefotografering fra luften, strekkode-scanning på en samlebåndslinje og ansiktsgjenkjenning, sikrer en passende VFOV at målobjektet er fullstendig inne i bildet, istedenfor å bli kuttet av kantene.

Diagonal synsvinkel (DFOV)

DFOV, også kjent som diagonal synsvinkel, refererer til kameraets maksimale diagonale synsvinkel. Den kombinerer egenskapene til HFOV og VFOV og gir en referanse for helhetlig synsvinkel. I mange produktdatablader er DFOV ofte oppført først fordi den gir et intuitivt og omfattende overblikk over synsvinkelen. Når man designer spesifikke funksjoner, er det likevel viktig å gå tilbake til de mer praktiske målene HFOV og VFOV.

Forskjellen og forholdet mellom HFOV og VFOV

Ingeniører opplever ofte forvirring når de står overfor spørsmålet HFOV mot VFOV. De eksisterer ikke uavhengig av hverandre, men er i stedet bestemt av en sentral faktor: bilde sensorens formatforhold og linsens brennvidde. For eksempel vil en vanlig 16:9 sensor alltid ha en bredere horisontal synsvinkel enn den vertikale synsvinkelen, et fast trekantet geometrisk forhold mellom de to.

Dette betyr at du ikke enkelt kan velge HFOV eller VFOV uavhengig av hverandre; de er sammenhengende og gjensidig begrenset. I praktiske design, fører denne indre sammenheng ofte til en vanskelig balansegang for ingeniører.

HFov VFOV-kalkulator: Hvordan regne ut nøyaktig?

Nøyaktig beregning av HFOV og VFOV er en viktig forutsetning for kamera-modul valg. Selv om det finnes mange praktiske verktøy, som HFOV- og VFOV-kalkulatorer, er det avgjørende for profesjonelle ingeniører å forstå de underliggende prinsippene.

Vi kan bruke grunnleggende trigonometri for å utlede disse verdiene. Hvis du kjenner linsebrennpunktet (f) og sensorens størrelse (d), kan du beregne den tilsvarende synsvinkel.

For eksempel er formelen for å beregne horisontal synsvinkel:

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

På samme måte kan VFOV beregnes ved hjelp av en lignende metode. Å forstå og anvende disse formlene vil hjelpe deg med å oppnå mer nøyaktige design, og unngå unødvendige problemer med feltvinkel-mismatch sent i utviklingen.

Viktigheten av å velge riktig FOV

Å velge riktig FOV er et viktig salgsargument for et vellykket innarbeidet visjonsprosjekt. En feilaktig valgt FOV kan imidlertid føre til uventede og betydelige problemer.

For eksempel, i robotnavigasjon tillater en bred DFOV robotten å raskt oppfatte omgivelsene. Hvis HFOV derimot er for smal, kan den overse hindringer i siden og føre til kollisjon.

Et annet eksempel er overvåkning inne i et kjøretøy, hvor du trenger mer enn bare et vidvinkelobjektiv. Du trenger en nøyaktig VFOV for å sikre full dekning av alle passasjerer, ikke bare taket eller instrumentpanelet.

Problemer oppstår ofte på grunn av en uoverensstemmelse mellom krav og spesifikasjoner. Hvis applikasjonen din krever gjenkjenning av små objekter på lang avstand, men du velger et objektiv med en bred DFOV, kan pikseltettheten være for lav for effektiv gjenkjenning, og prosjektet kan dermed mislykkes.

Oppsummering: Omfattende vurderinger for DFOV, HFOV og VFOV

I verden av maskinsyn finnes det ingen enkelt "optimal" synsvinkel. Hvert prosjekt har sine egne unike krav. HFOV, VFOV og DFOV er som tredimensjonale koordinater som definerer en kameraets "oppfattelsesgrenser", og som alle er vesentlige.

Å forstå forholdet mellom dem, gjøre nøyaktige beregninger med verktøy som en HFOV- og VFOV-kalkulator, og å ta informerte beslutninger basert på behovene i den faktiske anvendelsessituasjonen, er essensielle ferdigheter for enhver ingeniør. Bare på denne måten kan du sikre at kameramodulen ikke bare ser godt, men også ser nøyaktig og klart, og dermed virkelig gir din system ekstra styrke.

Muchvision hjelper deg med FOV-løsning

Trenger du ekspertveiledning i kompleksitetene rundt valg av synsfelt (FOV)? Kontakt vårt team av eksperter i dag for å hjelpe deg med å velge riktig kameramodul til din spesifikke applikasjon. Sammen kan vi skape en overlegen løsning for innebygd visjon.