FOV калкулатор

HFOV, VFOV и IFOV — математиката зад всяка CCTV камера

Полето на видимост на камера се определя от точно два физични параметъра: активните размери на сензора за изображение и фокусното разстояние на обектива. Всичко останало — мегапиксели, кодек, марка, тип монтаж — е неуместно за ъгловото покритие. Хоризонталното поле на видимост (HFOV) е HFOV = 2 × arctan(W / 2f), където W е активната ширина на сензора в милиметри и f е фокусното разстояние на обектива в милиметри. Вертикалното поле на видимост (VFOV) е същата формула със височина на сензора H вместо W. Диагоналното FOV използва диагонала на сензора. Повечето CCTV спецификационни листи цитират само HFOV; калкулаторът по-горе го извлича от фокусното разстояние и сензорния предход, които избирате.

Съотношението на страните има значение, защото ширината на сензора и височината на сензора не са независими. Съвременен 16:9 CMOS като Sony IMX415 има активна площ от 5,6 × 3,1 мм (оптичен формат 1/2,8"). С обектив 4 mm това дава HFOV ≈ 70°, но VFOV ≈ 42°. Сензор 4:3 с еквивалентен диагонал би дал HFOV ≈ 64° и VFOV ≈ 50°. Уточняването на "широкоъгълен" без посочване на оста, която е широка, е двусмислено: един и същи обектив изглежда драматично различно на 16:9 срещу 4:3 сензори.

Размерите на сензорите в CCTV са наследени от номенклатурата на видиконови тръби и почти никога не съответстват на буквалната фракция. Сензор "1/3 инч" е приблизително 4,8 мм широк, "1/2,7 инч" е 5,0 мм, "1/2,8 инч" е 5,4 мм, "1/2 инч" е 6,4 мм, "2/3 инч" е 8,8 мм и "1 инч" е 12,8 мм. Използването на буквалната фракция инч във всяка FOV формула ще надцени ъгловото покритие с 30–60%. Винаги потърсете активната ширина в мм от техническия лист на сензора или разчитайте на добре известните предходи в калкулатора по-горе.

IFOV — моментното поле на видимост, или ъглов размер на един пиксел — е това, което всъщност определя дали можете да разрешите лице или да прочетете табела. IFOV в милирадиани е приблизително 1000 × стъпка_пиксела / фокусно_разстояние. Сензор 1/2,8" 4 MP има стъпка на пиксела около 2,0 µm; с обектив 4 mm това е 0,5 mrad/px, или приблизително един пиксел на 2 mm на 4 м разстояние. Умножете по необходимите пиксели на цел (обикновено 200 px на лице за идентификация) и имате максималния обхват на идентификация без прибягване към пълната математика на DORI.

Режимът на коридор завърта сензора 90°, така че дългата ос да бяга вертикално — полезно за коридори, скали и тесни пространства. HFOV и VFOV променят местата си във фърмуера, и камерата произвежда видео поток в портретна ориентация. VMS трябва да поддържа оформление 9:16, за да го показа правилно. Многосензорни и панорамни камери пришиват припокриващи се кадри от две до осем сензорни-обективни двойки, за да произведат непрекъснат широк обхват — типичното ефективно HFOV е 180° или 360°, но резолюцията в швовете пада забележимо и пикселната плътност на метър на разстояние не е по-добра от един сензор със същия брой MP.

Коригирането на наклона има значение за всяка камера, която не е насочена перфектно хоризонтално. Ако камера на 4 м височина гледа надолу на цел на земята 10 м далеч, наклоното разстояние е √(4² + 10²) = 10,77 м, не 10 м. Вертикалното FOV улавя както близката, така и далечната земя едновременно, така че пикселната плътност варира драматично по цялата прожектирана площ. Повечето грешки при планиране могат да бъдат проследени до инженери, които игнорират това и предполагат чист правоъгълен наземен отпечатък с еднаква PPM.

Как да използвате този FOV калкулатор

1. Изберете формата на сензора.Четирите предходи покриват почти всяка камера с фиксиран обектив, отпечатана днес: 1/3" за входни булет камери, 1/2" за средностойност турет камери и повечето 4 MP камери, 2/3" за премиум кутия и PTZ модели, и 1" за сензори за специалисти в нискa светлина. Ширината в мм се попълва автоматично.
2. Настройте фокусното разстояние.Плъзнете плъзгача за всяка стойност между 1 и 50 mm, или щракнете на популярен предход (2,8, 3,6, 4, 6, 8, 12, 16, 25, 35, 50). За варифокален обектив оцените калкулатора на двата края на диапазона на зумване.
3. Настройте целевото разстояние.Това е хоризонталното разстояние от камерата до интересуващата равнина — вратата, редицата на рафта, краят на паркинга. Използвайте метри или футове според вашия избор на единица. Ширината на покритие на това разстояние се изчислява живо по-долу.
4. Прочетете двете карти с резултати.Първата показва хоризонталния ъглов FOV в градуси — полезно при сравнение със маркетинга на производителя. Втората показва линейната ширина на сцена, покрита на вашето избрано разстояние — полезно при сравнение със физическата площ, която трябва да наблюдавате.

Работен пример: паркинг ANPR

Мениджър на търговски парк иска автоматично разпознаване на регистрационни номера (ANPR) при входа за превозни средства с един лост. Лостът е широк 3,5 м, а камерата ще бъде монтирана на 4 м върху пол, позициониран 12 м от линията на четене. Превозното средство трябва да пътува достатъчно бавно, за да бъде идентифицируемо — предполагайте 10 км/ч или по-малко, което дава бюджет на затвора около 1/250 s.

Начнете с камера 4 MP (2560 хоризонтални пиксела) на сензор 1/2,8". За да прочетете европейска табела (520 mm широка) надеждно, имате нужда от минимум 250 PPM на равнината на таблата — еквивалентно на около 130 пиксела по всяка табела. Включете обектив 4 mm в калкулатора: HFOV ≈ 68°, ширина на сцена на 12 м ≈ 16,2 м. Това разпределя 2560 пиксела на 16,2 м, давайки само 158 PPM — много по-малко от необходимите 250 PPM.

Направете скок до обектив 8 mm. HFOV пада до 37,4°, ширина на сцена на 12 м става 8,1 м, и пикселната плътност се повишава до 316 PPM — комфортно над 250 PPM праг на идентификация. Хоризонталното покритие от 8,1 м лесно съдържа лост от 3,5 м плюс граница. Наклоното разстояние от височина на монтаж 4 м до линия на четене 12 м е √(4² + 12²) = 12,65 м, така че ефективната PPM при наклонена целева равнина е по-близка до 300, все още добре над праг.

Обектив 12 mm би дал 474 PPM — прекомерно за един лост и твърде тесен, за да улови табели, ако превозното средство спре слегка настрана. Обективът 8 mm е правилният избор. Един и същото изчисление също разкрива защо "всяка камера 4 MP" е недостатъчна: обектив 4 mm на 12 м просто не полага достатъчно пиксели на таблата, независимо как се маркетира камерата.

Честите грешки в FOV

• Използване на буквалната дроб инч като ширина на сензора.Сензор 1/2,8" не е широк 1/2,8 инч (9 mm) — той е 5,4 mm. Използването на грешна ширина прави всяка стойност FOV 30–60% твърде широка и всяка оценка на разстояние твърде оптимистична.
• Цитиране на HFOV, когато монтажът се нуждае от VFOV.Коридорите и проходите се интересуват от вертикално покритие, не хоризонтално. Или преключете на режим на коридор, или изчислете VFOV явно. Стойността на HFOV по подразбиране от техническия лист е неуместна за приложения на вертикална ос.
• Игнориране на наклон и наклонено разстояние.Камера на 4 м височина, насочена към цел на земята 10 м далеч, има наклонено разстояние от 10,77 м и отпечатъкът на пола е трапец, не правоъгълник. Простата математика на хоризонталния FOV е точна само на оптичната ос.
• Забравяне на съотношението на страните при смесване на 16:9 и 4:3.Обектив 4 mm на сензор 16:9 1/2,8" дава 70° HFOV, но само 42° VFOV. Един и същи обектив на сензор 4:3 с еквивалентен диагонал дава 64° HFOV и 50° VFOV. Оборудване смесено между формати произвежда непоследователно покритие, дори когато "обективът е един и същ".
• Третиране на панорамния FOV като адитивен.Камера с 4 сензора 360° не дава 4× повече пиксели на разстояние — дава 1× пикселната плътност на един сензор на всеки даден диапазон, просто пришита на по-широк азимут. Използвайте панорамна камера за ситуационна осведоменост, не за идентификация на дълги разстояния.

Стандарти и справки за съответствие

• EN 62676-4:2015 — Насока за приложение за системи за видеонаблюдение. Определя рамката на DORI пикселна плътност, която преобразува FOV в категории на оперативна производителност.EN 62676-4 калкулатор →
• IEC 62676-4:2025 (OODPCVS) — Международното преопубликуване от 2025 г., което въвежда пикселна плътност в режим коридор (PPM_v) и подобрени нива, осведомени за AI-аналитика.
• NATO STANAG 4347 / Johnson Criteria — Метрика цикли-на-цел за термични сензори, с 1,5 / 6 / 12 цикъла за Detect / Recognize / Identify. Използва ъглови метрики вместо отчети на пиксели.Калкулатор критерии Johnson →
• NDAA Section 889 — Ограничение на САЩ при закупуване на покрито видеооборудване от преброени производители; ортогонално на математиката на FOV, но обикновено предварително условие на обществена поръчка.Справка за съответствие NDAA →
• IEC 61146-1 — Методи на измерване за видеокамери: определя официалните процедури за измерване на разрешение, чувствителност и ъглово покритие на ниво лаборатория.

Продължете четенето