Nástroj pro výběr objektivu

Jak ohnisková vzdálenost, snímač a DORI interagují

Ohnisková vzdálenost je vzdálenost v milimetrech mezi optickým středem objektivu a obrazovým snímačem, když je objektiv zaostřen na nekonečno. Kratší ohniskové vzdálenosti zachycují širší úhly; delší ohniskové vzdálenosti zachycují užší úhly s větším zdánlivým zvětšením. Stejný objektiv se chová odlišně na různých velikostech snímačů – 4mm objektiv na 1/3" snímači poskytuje 65° HFOV , stejný 4mm objektiv na 2/3" snímači poskytuje 95° HFOV . Výběr objektivu bez výběru snímače je bezvýznamný.

Pro instalační praxi se čtyři prahové hodnoty DORI EN 62676-4 jasně mapují na doporučení ohniskové vzdálenosti po nastavení vzdálenosti a senzoru. U kamery s rozlišením 1/2,8" a rozlišením 4 MP (modální konfigurace CCTV v roce 2026) jsou tato pravidla následující: 2,8 mm pro pokrytí detekční úrovně oblastí do 5 m, 4 mm pro pokrytí pozorovací úrovně 5–10 m, 6 mm pro pokrytí rozpoznávací úrovně 10–15 m, 8 mm pro rozpoznání ve vzdálenosti 15–20 m nebo identifikaci ve vzdálenosti 8–10 m, 12 mm pro identifikaci ve vzdálenosti 12–18 m a 16–25 mm pro identifikaci nad 20 m. Výše uvedená kalkulačka aplikuje zjednodušenou verzi tohoto mapování na zadanou vzdálenost v přímé viditelnosti, přičemž zohledňuje montážní výšku pomocí rozsahu sklonu.

Pevné objektivy vás zavazují k jedné ohniskové vzdálenosti; varifokální objektivy (např. 2,8–12 mm) umožňují ladění na místě po montáži kamery. Pevné objektivy jsou obvykle o 30–50 % levnější, mírně ostřejší při plné cloně a mají méně pohyblivých částí, které by mohly selhat. Varifokální objektivy jsou tou správnou volbou, když (a) je instalační vzdálenost nejistá, (b) zákazník by mohl přeskupovat nábytek nebo police, nebo (c) nasazujete jednu skladovou jednotku na mnoha místech a chcete standardizovat zásoby. Motorizovaný varifokální objektiv – někdy nazývaný „automatické ostření“ nebo „vzdálený zoom“ – přidává možnost úprav z VMS bez nutnosti opětovné návštěvy místa, což se vyplatí po jedné vyhnuté návštěvě místa.

Objektivy typu rybí oko (1,0–1,8 mm, často s bajonetem M12) dosahují polokulového pokrytí 180–360° záměrným zkreslením obrazu. Hustota pixelů na okrajích je dramaticky nižší než ve středu, takže efektivní rozsah DORI objektivu typu fish-eye je mnohem kratší, než naznačuje jeho úhlové pokrytí. Použijte fish-eye pro situační povědomí – s vědomím, že se někde v místnosti někdo nachází – a spárujte jej se samostatným teleobjektivem pro jakýkoli identifikační úkol. Standardní přímočaré objektivy (2,8 mm a delší u konvenčních senzorů) zachovávají rovné linie a rovnoměrnou hustotu pixelů, což předpokládá každý výpočet DORI .

Kvalita objektivu je nejdůležitější v podmínkách stresu. Standardní křivka MTF (modulační přenosová funkce) vynesená v datových listech objektivů ukazuje, kolik kontrastu si objektiv zachovává při rostoucích prostorových frekvencích – vyšší MTF při vysokých frekvencích znamená ostřejší detaily. Skleněné prvky překonávají plastové v MTF, tepelné stabilitě a dlouhodobé čistotě, ale stojí třikrát až pětkrát více. Pro širokoúhlé objektivy s ohniskovou vzdáleností 2,8–4 mm, kde je hustota pixelů již nízká, je vhodný levný plastový objektiv. Pro ohniskovou vzdálenost 12 mm a delší, kde se každá linie MTF promítá do viditelného rozsahu, se investice do prémiového skla s nízkou disperzí (LD) rychle amortizuje.

Clonové číslo – označované jako f/1,6, f/2,0 atd. – je poměr ohniskové vzdálenosti k průměru vstupní pupily a určuje, kolik světla dosáhne senzoru. Nižší clonová čísla zachytí více světla. Clonové číslo f/1,4 je dvakrát jasnější než f/2,0 a čtyřikrát jasnější než f/2,8. Pro instalace za slabého osvětlení (noční parkoviště, kryté sklady se špatným osvětlením) záleží na každém clonovém čísle: objektiv s clonou f/1,6 poskytne použitelný obraz, zatímco objektiv s clonou f/2,4 klesne pod minimální hodnotu osvětlení kamery v luxech. Kompromisem je hloubka ostrosti a ostrost hran – širší clony zaostřují na užší pásmo vzdálenosti a vykazují větší chromatickou aberaci. Pro identifikaci na dlouhou vzdálenost ve vzdálenosti 20 m a více za dobrého osvětlení je ideální hodnota f/2,0–f/2,4. Pro instalace s kopulovitým dome za slabého osvětlení ve vzdálenosti 5–10 m upřednostněte hodnoty f/1,4–f/1,6.

Jak používat tento volič objektivů

1. Nastavte montážní výšku. Použijte skutečnou instalovanou výšku kamery nad cílovou rovinou. U vnitřních kamer montovaných na strop je cílovou rovinou obvykle podlaha; u venkovních kamer montovaných na sloup je to obvykle 1,5 m nad zemí (výška hlavy). 3 m je modální výška montáže pro vnitřní použití, 4–6 m je typická výška pro venkovní montáž na sloup.
2. Nastavte cílovou vzdálenost. Toto je horizontální vzdálenost od místa přímo pod kamerou k cíli. Kalkulačka kombinuje montážní výšku a horizontální vzdálenost do šikmého rozsahu, což je to, co musí objektiv skutečně rozlišit.
3. Přečtěte si doporučený objektiv. Zelený panel zobrazuje ohniskovou vzdálenost, která dosahuje vyvážené cílové hustoty pixelů na typickém 4MP 1/2,8" fotoaparátu. Použijte ji jako výchozí bod pro návrhy nabídek a odpovědí na nabídky.
4. Porovnejte s celým grafem. Porovnávací tabulka objektivů ukazuje všechny běžné ohniskové vzdálenosti s očekávaným rozsahem pokrytí a FOV . Použijte ji k vyhodnocení alternativ – například pokud váš přístroj vyžaduje pokrytí na stejné vzdálenosti, posuňte doporučený objektiv o dvě sloty výš.

Pracovaný příklad: identifikace obličeje při vstupu do obchodu

Obchodník na hlavní třídě má 1,8 m široký automatický vchod a chce, aby byl obličej každého zákazníka zachycen na hranici identifikace dle normy EN 62676-4 (250 PPM) pro účely prevence ztrát. Zvoleným uchycením je stávající snížený strop 3 m nad podlahou, přičemž kamera je umístěna 4 m horizontálně uvnitř dveří, aby k ní zákazníci při vstupu šli.

Šikmý dosah od kamery k rovině obličeje ve výšce 1,6 m – za předpokladu, že obličej je 1,4 m pod kamerou – je √(4² + 1,4²) = 4,24 m. Dosaďte tyto hodnoty do voliče objektivu s montážní výškou 3 m a cílovou vzdáleností 4 m a doporučeným objektivem 2,8 mm. Toto doporučení je však kalibrováno pro vyvážené pokrytí pro všeobecné použití; pro hustotu pixelů na obličeji na úrovni Identify musíme ověřit explicitní matematikou DORI .

Na 4MP 1/2,8" senzoru (2560 horizontálních pixelů, šířka senzoru 5,4 mm) poskytuje 2,8mm objektiv HFOV ≈ 88°, šířku scény ve vzdálenosti 4,24 m ≈ 8,2 m a hustotu pixelů přibližně 312 PPM – což je pohodlně nad 250 PPM pro detekci podlahy. Horizontální pokrytí 8,2 m je mnohem širší než 1,8m široký vchod, takže jedna kamera pokrývá vchod s rezervou pro zachycení zákazníků přicházejících z obou stran. 4mm objektiv by poskytl 478 PPM a pokrytí 5,7 m – což je také funkční, s větší rezervou pro zachycení výměnou za mírně užší horizontální snímání.

Integrátor si pro nabídku vybere motorizovaný varifokální objektiv s ohniskovou vzdáleností 2,8–12 mm jako SKU, protože (a) řetězec má 80 prodejen s různou šířkou dveří a výškou stropů a (b) jakoukoli budoucí změnu uspořádání prodejny lze provést na dálku z VMS bez nutnosti vyslání technika. Celková cenová přirážka oproti pevnému SKU s ohniskovou vzdáleností 2,8 mm je přibližně 35 %, ale úspory z nákladů na dopravu, kterých se vyhnete, se vyrovnají jedné návštěvě na místě na kameru po dobu její 5leté životnosti.

Časté chyby při výběru objektivu

• Výběr objektivu pro maximální vzdálenost místo pracovní vzdálenosti. Objektiv s ohniskovou vzdáleností 25 mm krásně pokryje 50 m, ale na 5 m je k ničemu – cokoli bližšího je rozostřené a FOV je příliš úzké na zachycení objektu. Vždy vybírejte objektiv pro typickou pracovní vzdálenost, ne pro nejhorší případ. Pokud se pracovní dosah mění, použijte varifokální objektiv.
• Zaměňování optického zoomu s digitálním zoomem. 12× optický zoom skutečně zvyšuje hustotu pixelů na cíli. 12× digitální zoom pouze softwarově zvětšuje méně pixelů – nedokáže vytvořit detaily, které objektiv nezachytil. Identifikační požadavky vždy vyžadují optický dosah.
• Ignorování clony při instalacích za slabého osvětlení. Objektiv 4 mm f/2,4 při osvětlení 5 luxů je zhruba poloviční jas oproti objektivu 4 mm f/1,6 – to často znamená rozdíl mezi použitelným barevným obrazem a zašuměným černobílým snímkem pouze s IR záběrem. Vždy zkontrolujte specifikace minimálního osvětlení v kombinaci objektivu a kamery, nikoli samotné kamery.
• Neshoda bajonetu objektivu s formátem snímače. Objektiv určený pro snímač 1/3" bude při použití se snímačem 1/2" špatně vinětovat. Vždy přizpůsobte specifikaci obrazového kruhu objektivu velikosti snímače nebo větší. Bajonet M12 dominuje do 1/2"; bajonet CS dominuje 1/2" a větším.
• Příliš vysoké nároky na kvalitu skla u širokoúhlých objektivů. Širokoúhlý objektiv s ohniskovou vzdáleností 2,8 mm již tak rozptyluje pixely tence – prémiové sklo sotva zlepšuje použitelné rozlišení na dálku. Ušetřete si peníze na objektivy s delším dosahem, kde se MTF ve skutečnosti promítá do viditelného dosahu.
• Zapomínáme na zkrácení náklonu u dlouhých objektivů. Objektiv s ohniskovou vzdáleností 25 mm namířený strmě dolů dramaticky zmenšuje hloubku ostrosti. Osoby na bližším okraji záběru vypadají zkresleně; osoby na vzdálenějším okraji vypadají správně tvarované, ale drobné. Dlouhé objektivy vyžadují malé úhly naklonění; velké naklonění vyžaduje kratší ohniskové vzdálenosti.

Normy a reference k dodržování předpisů

• EN 62676-4:2015 — Pokyny pro použití v systémech video dohledu. Výše uvedená doporučení pro objektivy jsou kalibrována na prahové hodnoty normy 25 / 63 / 125 / 250 PPM. Kalkulačka EN 62676-4 →
• IEC 62676-4:2025 (OODPCVS) — Aktualizace z roku 2025, která zavádí podúrovně hustoty pixelů v koridorovém režimu a analytiky s využitím AI ; je relevantní při výběru čoček pro nasazení v chodbách a strojového vidění.
• NATO STANAG 4347 / Johnson Criteria — Metrika cyklů zaměřených na cíl pro tepelné senzory. Řídí výběr čoček pro termovizi na dlouhé vzdálenosti, kde se nepoužije DORI . Kalkulačka Johnsonových kritérií →
• NDAA Section 889 — Omezení USA pro zadávání veřejných zakázek u kótovaných výrobců; vztahuje se na sestavy fotoaparátů a objektivů prodávané jako celek. Odkaz na shodu NDAA →
• ISO 12233 — Metodologie měření rozlišení a prostorově-frekvenční odezvy. Základ pro měření MTF uvedené v datových listech objektivů.

Pokračovat ve čtení