Kamera modüllerinde DFOV, HFOV ve VFOV nedir? - Detaylı Rehber

Gömülü görüş sistemleri tasarlanırken muhtemelen hepimiz şu soruyla karşılaşmışızdır: Bir kamera, odaklanması gereken dünyayı nasıl daha net görebilir? Bunu çözebilmek için öncelikle optik bir parametreyi, yani görüş alanını (FOV) anlamamız gerekir. Bu parametre, kameranın görüş alanını tanımlar.

Kamera modülü alanında uzun yıllardır danışmanlık yapmış biri olarak bu yazıda üç temel FOV türü olan dFOV, hFOV ve vFOV'yi açıklayacak, kamera modülü seçimi yaparken bilinçli kararlar almanıza yardımcı olacak uygulamalı bilgiler sunacağım.

Görüş alanı (FOV) ne demektir?

Basitçe ifade etmek gerekirse, görüş alanı (FOV), bir kameranın belirli bir anda yakalayabileceği sahne alanını ifade eder. Genellikle insan gözüyle aynı şekilde derece cinsinden ölçülür ve cihazınızın ne kadar alanı görebileceğini belirler.

Bu parametre bağımsız değildir; kameranın lens odak uzaklığı, sensör boyutu ve çekilen nesnenin çalışma mesafesiyle yakından ilişkilidir. Makine görüşü dünyasında, doğru FOV'yi seçmek, sistemi doğru "gözler"le donatmak gibidir: çok dar bir görüş açısı kritik bilgileri kaçırabilirken, çok geniş bir görüş açısı gerekli görüntü çözünürlüğünü tehlikeye atabilir ve lens distorsiyonunu artırabilir—mühendislerin karşılaştığı yaygın zorluklardan ikisi budur.

Bu nedenle, FOV anlamını kavramak, her kamera tasarımında atılacak ilk adımdır.

hFOV, VFOV ve DFOV nedir? Üç Ana Görüş Açısı

Gerçek dünya projelerinde sadece genel bir FOV'den değil, bunu üç belirli boyuta ayırarak bahsedilir. Bu üç metrik birlikte bir kameranın tam görüş alanını oluşturur.

Yatay Görüş Açısı (HFOV)

HFOV ya da yatay görüş açısı, bir kameranın soldan sağa yönde kaplayabildiği sahne alanıdır. Kameranızın yana doğru ne kadar geniş "görebileceğini" belirler. Otonom sürüş, akıllı izleme ve robot görüş gibi birçok uygulamada, geniş bir HFOV kör noktaları etkili bir şekilde azaltır ve sistemin hareketli araçları ya da yaya geçişlerini yakalayabilmesini sağlar; aynı zamanda sistem tasarımının temel unsurlarından biridir.

Dikey Görüş Açısı (VFOV)

VFOV ya da dikey görüş açısı, kameranın dikey yönde kapladığı açısal alanı tanımlar. Kameranın ne kadar yukarı ya da aşağı "görebileceğini" belirler. İnsansız hava aracı havadan fotoğrafçılığı, montaj hattında barkod tarama ve yüz tanıma gibi görevlerde uygun bir VFOV, hedef nesnenin çerçevenin kenarları tarafından kesilmeden tamamıyla içine alındığından emin olur.

Çapraz Görüş Açısı (DFOV)

DFOV, aynı zamanda diyagonal görüş açısı olarak bilinir ve kameranın maksimum diyagonal görüş alanını ifade eder. HFOV ve VFOV özelliklerini bir araya getirir ve genel görüş açısı kapasiteleri konusunda bir referans sağlar. Birçok ürün teknik datasında, DFOV genellikle öncelikle listelenir çünkü görüş açısı hakkında sezgisel ve kapsamlı bir bakış sunar. Ancak, belirli özelliklerin tasarımı sırasında yine de HFOV ve VFOV gibi daha pratik metrik değerlere dönülmesi önemlidir.

HFOV ve VFOV Arasındaki Fark ve İlişki

Mühendisler, HFOV ile VFOV arasındaki karşılaştırmayı düşünürken sıklıkla karışıklık yaşarlar. Bunlar bağımsız olarak var olmazlar; bunun yerine, görüntü sensörünün en-boy oranı ve lensin odak uzaklığı gibi temel bir faktör tarafından belirlenirler. Örneğin, yaygın bir 16:9 sensör, her zaman dikey görüş açısına göre daha geniş bir yatay görüş açısına sahip olacaktır; ikisi arasında sabit bir üçgensel geometrik ilişki vardır.

Bu, HFOV veya VFOV parametrelerini bağımsız olarak serbestçe seçemeyeceğiniz anlamına gelir; bu parametreler birbiriyle bağlantılıdır ve birbirlerini sınırlarlar. Pratik tasarımlarda bu doğasal bağlantı, mühendisler için genellikle zorlu bir dengeleme süreci yaratır.

HFov VFOV Hesaplayıcı: Nasıl ve Ne Kadar Kesin Hesaplanır?

HFOV ve VFOV değerlerinin kesin olarak hesaplanması, kamera Modülü seçimi aşamasında temel bir adımdır. Kullanıma hazır birçok kolaylaştırıcı araç mevcuttur, örneğin HFOV ve VFOV hesaplayıcıları, ancak bu hesaplamaların temelinde yatan ilkelerin anlaşılması profesyonel mühendisler için çok önemlidir.

Bu değerleri hesaplamak için temel trigonometri kullanabiliriz. Eğer lensin odak uzunluğunu (f) ve sensör boyutunu (d) biliyorsanız, karşılık gelen görüş açısı değerlerini hesaplayabilirsiniz.

Örneğin, yatay görüş açısı hesaplama formülü şu şekildedir:

HFOV = 2 × arctan(SensörGenişliği / (2 × OdakUzunluğu)).

Benzer şekilde, DFOV yine benzer bir yöntem kullanılarak hesaplanabilir. Bu formülleri anlamak ve uygulamak, daha doğru tasarımlar elde etmenize yardımcı olur, gelişmenin geç evresinde görüş açısı uyuşmazlıklarının ortaya çıkmasının getirdiği zahmetten kaçınmanıza yardımcı olur.

Doğru FOV Seçmenin Önemi

Doğru FOV seçimi, başarılı bir gömülü görüş (vision) projesi için kilit bir satış noktası olmaktadır. Ancak, yanlış FOV beklenmedik ve önemli sorunlara yol açabilir.

Örneğin, robot navigasyonunda, geniş bir DFOV robotun çevresini hızlıca algılamasına olanak tanır. Ancak, EFOV çok dar ise yan engelleri kaçırabilir ve bu da çarpışmaya neden olabilir.

Diğer bir örnekte, araç içi izlemede sadece geniş açılı bir lens yeterli değildir. Sadece tavanı ya da direksiyonu değil, tüm yolcuları kapsayan tam bir görüntü için hassas bir VFOV'ye ihtiyacınız vardır.

Problemler genellikle gereksinimler ile özellikler arasındaki uyuşmazlıktan kaynaklanır. Uygulamanız uzaktaki küçük nesneleri tanımayı gerektiriyorsa ancak geniş bir DFOV'ye sahip bir lens seçiyorsanız, piksel yoğunluğu etkili tanıma için çok düşük olabilir ve sonuç olarak projenin başarısız olmasına neden olabilir.

Özet: DFOV, HFOV ve VFOV için Kapsamlı Değerlendirmeler

Makine görüşü dünyasında, tek bir "optimal" görüş alanı yoktur. Her projenin kendine özgü gereksinimleri vardır. HFOV, VFOV ve DFOV, bir kameranın "algı sınırlarını" tanımlayan üç boyutlu koordinatlar gibidir ve her biri hayati öneme sahiptir.

İlişkilerini anlamak, HFOV ve VFOV hesaplayıcı gibi araçlarla hassas hesaplamalar yapmak ve gerçek uygulama senaryosunun ihtiyaçlarına dayalı olarak bilinçli kararlar vermek, her mühendisin sahip olması gereken temel becerilerdir. Sadece bu şekilde kamera modülünüzün iyi görmesiyle kalmayıp aynı zamanda doğru ve net şekilde görmesini sağlayabilirsiniz; böylece sisteminizi gerçek anlamda etkin hale getirebilirsiniz.

Muchvision, FOV çözümünüzde size yardımcı olur

Görüş alanı (FOV) seçimi konusunda uzman rehberlik mi gerekiyor? Uzman ekibimizle iletişime geçin bugün, uygulamanıza uygun kamera modülünü seçmenize yardımcı olmak için. Birlikte, üstün bir gömülü görüş çözümü oluşturabiliriz.