Zrozumienie znaczenia dfov i hfov oraz vfov: Przewodnik

Projektując systemy wizyjne embedded, wszyscy prawdopodobnie zmagaliśmy się z pytaniem: w jaki sposób kamera może wyraźnie widzieć świat, na którym musi się skupić? Aby odpowiedzieć na to pytanie, należy najpierw zrozumieć jeden parametr optyczny – pole widzenia (FOV). Parametr ten definiuje zakres widzenia kamery.

Jako konsultant z wieloletnim doświadczeniem w dziedzinie modułów kamerowych, wyjaśnię w tym artykule trzy podstawowe rodzaje FOV – dFOV, hFOV i vFOV, przedstawiając przydatne informacje, które pomogą podjąć świadomą decyzję przy wyborze modułu kamerowego.

Co oznacza pole widzenia (FOV)?

Pole widzenia (FOV) oznacza zakres sceny, którą kamera może uchwycić w danym momencie. Zwykle mierzy się je w stopniach, podobnie jak u ludzkiego oka, i określa ono obszar, który urządzenie jest w stanie zobaczyć.

Ten parametr nie jest niezależny; ściśle wiąże się on z długością ogniskowej obiektywu aparatu, wielkością czujnika oraz odległością roboczą fotografowanego obiektu. W świecie wizji maszynowej dobór odpowiedniego kąta widzenia (FOV) to jak wyposażenie systemu w odpowiednie "oczy": zbyt wąski kąt widzenia może pominąć istotne informacje, natomiast zbyt szeroki kąt widzenia może pogorszyć wymaganą rozdzielczość obrazu i zwiększyć zniekształcenia obiektywu – oba zjawiska są powszechnymi problemami inżynierskimi.

Zatem zrozumienie znaczenia kąta widzenia (FOV) to pierwszy krok w projektowaniu każdego aparatu.

czym są HFOV, VFOV i DFOV? Trzy główne kąty widzenia

W rzeczywistych projektach nie mówi się tylko ogólnie o FOV, lecz dzieli się go na trzy konkretne wymiary. Te trzy parametry razem tworzą pełen kąt widzenia aparatu.

Poziomy kąt widzenia (HFOV)

HFOV, czyli poziome pole widzenia, to obszar sceny, który kamera może objąć w kierunku lewo-prawo. Określa, jak szeroko kamera może "widzieć" w sposób boczny. W wielu zastosowaniach, takich jak jazda autonomiczna, inteligentne nadzorowanie i wizja robotyczna, szeroki HFOV skutecznie zmniejsza ślepe pola, zapewniając, że system może przechwycić poruszające się pojazdy lub przechodniów i stanowi podstawę projektowania systemu.

Pionowe pole widzenia (VFOV)

VFOV, czyli pionowe pole widzenia, definiuje zakres kątowy pokrycia kamery w kierunku pionowym. Określa, jak wysoko lub nisko kamera może "widzieć". W przypadku zadań takich jak loty dronów, fotografowanie z lotu ptaka, skanowanie kodów kreskowych na linii produkcyjnej czy rozpoznawanie twarzy, odpowiednie VFOV zapewnia, że obiekt docelowy całkowicie mieści się w klatce, zamiast być przycinany przez jej krawędzie.

Przekątne pole widzenia (DFOV)

DFOV, znane również jako przekątny kąt widzenia, odnosi się do maksymalnego przekątnego pola widzenia kamery. Łączy cechy HFOV i VFOV, dostarczając ogólnej charakterystyki pola widzenia. W wielu kartach katalogowych produktów DFOV jest często podawane jako pierwsze, ponieważ daje intuicyjny i kompleksowy obraz pola widzenia. Jednak przy projektowaniu konkretnych funkcji nadal istotne jest odniesienie się do bardziej praktycznych miar, jakimi są HFOV i VFOV.

Różnice i zależności między HFOV a VFOV

Inżynierowie często czują się zdezorientowani, stając przed pytaniem o różnicę między HFOV a VFOV. Nie istnieją one niezależnie, lecz są zdeterminowane przez podstawowy czynnik: proporcje matrycy obrazowej i ogniskową obiektywu. Na przykład, popularna matryca 16:9 zawsze będzie miała szersze pole widzenia w poziomie niż w pionie, tworząc ustaloną trójkątną zależność geometryczną pomiędzy nimi.

Oznacza to, że nie można po prostu niezależnie wybrać HFOV lub VFOV; są one ze sobą powiązane i wzajemnie ograniczane. W praktycznych projektach, ta wewnętrzna zależność często stwarza bolesny dylemat inżynierom.

Kalkulator HFov VFOV: Jak dokładnie obliczyć?

Dokładne obliczanie wartości HFOV i VFOV jest istotnym krokiem w moduł kamery wyborze. Mimo że dostępnych jest wiele wygodnych narzędzi, takich jak kalkulatory HFOV i VFOV, zrozumienie podstawowych zasad jest kluczowe dla profesjonalnych inżynierów.

Możemy użyć podstawowych zasad trygonometrii, aby wyprowadzić te wartości. Jeśli znasz ogniskową obiektywu (f) i rozmiar czujnika (d), możesz obliczyć odpowiadający kąt widzenia.

Na przykład, wzór do obliczenia kąta poziomego widzenia to:

HFOV = 2 × arctan(SzerokośćCzujnika / (2 × Ogniskowa)).

Podobnie, VFOV można obliczyć, stosując podobną metodę. Zrozumienie i zastosowanie tych wzorów pomoże Ci osiągnąć dokładniejsze projekty, unikając kłopotów z późnym odkryciem niezgodności pola widzenia w trakcie rozwoju projektu.

Znaczenie wyboru odpowiedniego FOV

Wybór odpowiedniego FOV jest kluczowym punktem sprzedaży dla udanego projektu wizyjnego. Jednak błędny FOV może prowadzić do nieoczekiwanych i znaczących problemów.

Na przykład, w nawigacji robotów, szeroki DFOV pozwala robotowi szybko postrzegać swoje otoczenie. Jednakże, jeśli jego HFOV jest zbyt wąskie, może ono przeoczyć przeszkody z boku, co może prowadzić do kolizji.

Jako inny przykład, w monitorowaniu w pojeździe, potrzebujesz czegoś więcej niż tylko soczewki szerokokątnej. Potrzebujesz precyzyjnego VFOV, aby zapewnić pełne pokrycie wszystkich pasażerów, a nie tylko sufitu czy deski rozdzielczej.

Często problemy wynikają ze sprzeczności między wymaganiami a specyfikacjami. Jeśli Twoja aplikacja wymaga rozpoznawania małych obiektów z daleka, a wybierzesz obiektyw o szerokim DFOV, gęstość pikseli może być zbyt niska do skutecznego rozpoznawania, co ostatecznie może prowadzić do niepowodzenia projektu.

Podsumowanie: Kompleksowe rozważania dotyczące DFOV, HFOV i VFOV

W świecie wizji maszynowej nie ma jednego, „optymalnego” pola widzenia. Każdy projekt ma swoje unikalne wymagania. HFOV, VFOV i DFOV są jak współrzędne trójwymiarowe definiujące „granicę percepcji” kamery, z których każda jest istotna.

Zrozumienie ich zależności, dokonywanie precyzyjnych obliczeń przy użyciu narzędzi takich jak kalkulator HFOV i VFOV oraz podejmowanie świadomych decyzji na podstawie potrzeb konkretnego scenariusza aplikacyjnego to kluczowe umiejętności każdego inżyniera. Tylko w ten sposób możesz zagwarantować, że moduł kamery nie tylko dobrze widzi, ale widzi dokładnie i wyraźnie, prawdziwie wspomaga system.

Muchvision pomaga w rozwiązaniach FOV

Potrzebujesz ekspertowskiej wskazówki dotyczącej złożoności wyboru pola widzenia (FOV)? Skontaktuj się z naszym zespołem ekspertów dzisiaj, aby pomóc Ci wybrać odpowiedni moduł kamery do Twojego konkretnego zastosowania. Razem możemy stworzyć doskonałe rozwiązanie w zakresie wizji wbudowanej.