Понять разницу между dfov и hfov и vfov: Руководство

При разработке встроенных систем технического зрения мы все, вероятно, сталкивались с вопросом: как камера может чётко видеть окружающий мир, на котором ей нужно сосредоточиться? Чтобы решить эту задачу, необходимо сначала понять один оптический параметр — поле обзора (FOV). Этот параметр определяет область видимости камеры.

Как консультант с обширным опытом в области модулей камер, я объясню в этой статье три основных типа полей обзора — dFOV, hFOV и vFOV, предоставив практическую информацию, которая поможет вам принимать обоснованные решения при выборе модуля камеры.

Что означает поле обзора (FOV)?

Простыми словами, поле обзора (FOV) относится к диапазону сцены, которую камера может захватить в определённый момент времени. Оно обычно измеряется в градусах, подобно человеческому глазу, и определяет область, которую может видеть ваше устройство.

Этот параметр не является независимым; он тесно связан с фокусным расстоянием объектива камеры, размером сенсора и рабочим расстоянием до объекта съемки. В мире машинного зрения выбор правильного угла обзора похож на оснащение системы правильными «глазами»: слишком узкий угол обзора может привести к упущению важной информации, а слишком широкий — ухудшить необходимое разрешение изображения и увеличить искажения объектива — с этими распространенными проблемами часто сталкиваются инженеры.

Таким образом, понимание значения угла обзора — это первый шаг при проектировании любой камеры.

что такое HFOV, VFOV и DFOV? Три основных угла обзора

В реальных проектах мы говорим не просто об общем угле обзора, а разбиваем его на три конкретных измерения. Вместе эти три параметра составляют полный угол обзора камеры.

Горизонтальный угол обзора (HFOV)

HFOV, или горизонтальное поле обзора, представляет собой область сцены, которую камера может охватывать в направлении слева направо. Оно определяет, насколько широко камера может «видеть» в боковом направлении. Во многих приложениях, таких как автономное вождение, интеллектуальное наблюдение и зрение роботов, широкий HFOV эффективно уменьшает мертвые зоны, обеспечивая системе возможность захвата движущихся транспортных средств или пешеходов и являясь основой для проектирования системы.

Вертикальное поле обзора (VFOV)

VFOV, или вертикальное поле обзора, определяет угловой диапазон покрытия камеры в вертикальном направлении. Он определяет, насколько высоко или низко камера может «видеть». Для задач, таких как аэрофотосъемка с дронов, сканирование штрих-кодов на производственной линии и распознавание лиц, подходящий VFOV гарантирует, что целевой объект полностью помещается в кадр, а не обрезается по краям.

Диагональное поле обзора (DFOV)

DFOV (также известный как диагональное поле обзора) относится к максимальному диагональному полю обзора камеры. Он объединяет характеристики HFOV и VFOV, предоставляя справочную информацию об общих возможностях поля обзора. Во многих технических спецификациях DFOV указывается в первую очередь, поскольку он дает интуитивно понятное и всестороннее представление о поле обзора. Однако при разработке конкретных функций все же важно возвращаться к более практичным метрикам HFOV и VFOV.

Разница и взаимосвязь между HFOV и VFOV

Инженеры часто испытывают затруднения, сталкиваясь с вопросом выбора между HFOV и VFOV. Они не существуют независимо, а определяются основным фактором: соотношением сторон сенсора изображения и фокусным расстоянием объектива. Например, у популярного сенсора с соотношением сторон 16:9 всегда будет более широкое горизонтальное поле обзора, чем вертикальное, что образует фиксированное треугольное геометрическое соотношение между ними.

Это означает, что вы не можете просто независимо выбрать HFOV или VFOV; они взаимосвязаны и ограничивают друг друга. На практике эта внутренняя связь часто представляет собой сложный баланс для инженеров.

Калькулятор HFov VFOV: Как точно рассчитать?

Точное вычисление HFOV и VFOV является важным шагом в модуль камеры выборе. Хотя существуют удобные инструменты, такие как калькуляторы HFOV и VFOV, понимание основных принципов критически важно для профессиональных инженеров.

Мы можем использовать основы тригонометрии, чтобы вывести эти значения. Если вы знаете фокусное расстояние объектива (f) и размер сенсора (d), вы можете рассчитать соответствующий угол обзора.

Например, формула для расчёта горизонтального угла обзора:

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

Аналогичным образом, VFOV можно рассчитать, используя похожий метод. Понимание и применение этих формул поможет вам достичь более точных результатов проектирования, избегая проблем с обнаружением несоответствий поля обзора на поздних стадиях разработки.

Важность выбора правильного FOV

Выбор правильного FOV является ключевым фактором продаж для успешного проекта встроенной визуализации. Однако неправильный FOV может привести к неожиданным и значительным проблемам.

Например, в навигации робота широкий DFOV позволяет роботу быстро воспринимать окружающую обстановку. Однако, если его HFOV слишком узкий, он может не заметить препятствий сбоку, что может привести к столкновению.

Другим примером может служить мониторинг внутри транспортного средства, где требуется не только широкоугольный объектив. Вам необходимо точное VFOV, чтобы обеспечить полное покрытие всех пассажиров, а не только потолка или приборной панели.

Проблемы часто возникают из-за несоответствия между требованиями и техническими характеристиками. Если ваша задача требует распознавания мелких объектов на расстоянии, но вы выбираете объектив с широким DFOV, плотность пикселей может быть слишком низкой для эффективного распознавания, что в конечном итоге приведет к провалу проекта.

Кратко: Комплексный подход к выбору DFOV, HFOV и VFOV

В мире машинного зрения не существует единственного «оптимального» угла обзора. У каждого проекта — свои уникальные требования. HFOV, VFOV и DFOV подобны трехмерным координатам, определяющим «границы восприятия» камеры, каждая из которых важна.

Понимание их взаимосвязи, точные вычисления с помощью, например, калькулятора HFOV и VFOV, а также принятие обоснованных решений на основе потребностей реального сценария применения — это ключевые навыки для каждого инженера. Только так вы сможете обеспечить работу модуля камеры, при которой он видит не только хорошо, но также точно и четко, по-настоящему усиливая вашу систему.

Muchvision поможет с решением по FOV

Нуждаетесь в экспертной помощи по сложным вопросам выбора угла обзора (FOV)? Свяжитесь с нашей командой экспертов сегодня, чтобы помочь вам выбрать подходящий модуль камеры для вашего конкретного применения. Вместе мы можем создать превосходное решение для встроенной визуализации.