Εργαλείο επιλογής φακού

Πώς αλληλεπιδρούν η εστιακή απόσταση, ο αισθητήρας και το DORI

Η εστιακή απόσταση είναι η απόσταση, σε χιλιοστά, μεταξύ του οπτικού κέντρου του φακού και του αισθητήρα απεικόνισης όταν ο φακός είναι εστιασμένος στο άπειρο. Οι μικρότερες εστιακές αποστάσεις καταγράφουν ευρύτερες γωνίες· οι μεγαλύτερες εστιακές αποστάσεις καταγράφουν στενότερες γωνίες με περισσότερη φαινομενική μεγέθυνση. Ο ίδιος φακός συμπεριφέρεται διαφορετικά σε διαφορετικά μεγέθη αισθητήρων — ένας φακός 4 mm σε αισθητήρα 1/3" δίνει 65° HFOV, ο ίδιος φακός 4 mm σε αισθητήρα 2/3" δίνει 95° HFOV. Η επιλογή φακού χωρίς επιλογή αισθητήρα είναι άνευ νοήματος.

Για την πρακτική των εγκαταστατών, τα τέσσερα όρια DORI του EN 62676-4 αντιστοιχούν σαφώς σε συστάσεις εστιακής απόστασης αφού η απόσταση και ο αισθητήρας είναι καθορισμένα. Σε μια κάμερα 1/2.8" 4 MP (η τυπική διαμόρφωση CCTV το 2026), οι εμπειρικοί κανόνες είναι: 2,8 mm για κάλυψη ανίχνευσης έως 5 m, 4 mm για κάλυψη παρατήρησης 5–10 m, 6 mm για κάλυψη αναγνώρισης 10–15 m, 8 mm για αναγνώριση σε 15–20 m ή ταυτοποίηση σε 8–10 m, 12 mm για ταυτοποίηση σε 12–18 m, και 16–25 mm για ταυτοποίηση πέραν των 20 m. Ο υπολογιστής παραπάνω εφαρμόζει μια απλοποιημένη έκδοση αυτής της αντιστοίχισης στην απόσταση προσοχής που εισάγετε, λαμβάνοντας υπόψη το ύψος τοποθέτησης μέσω της λοξής απόστασης.

Οι σταθεροί φακοί σας δεσμεύουν σε μία εστιακή απόσταση· οι φακοί μεταβλητής εστίασης (π.χ. 2,8–12 mm) σας επιτρέπουν να ρυθμίσετε στο εργοτάξιο αφού η κάμερα είναι τοποθετημένη. Οι σταθεροί φακοί είναι συνήθως 30–50% φθηνότεροι, ελαφρώς πιο οξείς στο πλήρες άνοιγμα, και έχουν λιγότερα κινούμενα μέρη που ενδέχεται να αποτύχουν. Οι φακοί μεταβλητής εστίασης είναι η σωστή επιλογή όταν (α) η απόσταση εγκατάστασης είναι αβέβαιη, (β) ο πελάτης ενδέχεται να αναδιατάξει έπιπλα ή ράφια, ή (γ) ανάπτυσσετε μία SKU σε πολλές τοποθεσίες και θέλετε να τυποποιήσετε τα αποθέματα. Η μηχανοποιημένη μεταβλητή εστίαση — μερικές φορές ονομάζεται "αυτόματη εστίαση" ή "τηλεεστίαση" — προσθέτει τη δυνατότητα ρύθμισης από το VMS χωρίς να επανεπισκεφθείτε το εργοτάξιο, το οποίο αποδίδει για μία αποφυγή επίσκεψης στο εργοτάξιο.

Οι φακοί εye-fish (1,0–1,8 mm, συχνά M12-mount) επιτυγχάνουν κάλυψη 180–360° ημισφαιρική σκόπιμα παραμορφώνοντας την εικόνα. Η πυκνότητα εικονοστοιχείων στα όρια είναι δραματικά χαμηλότερη από ό,τι στο κέντρο, οπότε το αποτελεσματικό DORI εύρος ενός fish-eye είναι πολύ μικρότερο από ό,τι προτείνει η γωνιακή του κάλυψη. Χρησιμοποιήστε fish-eye για ενημέρωση κατάστασης — γνώση ότι κάποιος είναι κάπου στο δωμάτιο — και ζευγάρωμα με μια ξεχωριστή κάμερα τηλεφακού για οποιαδήποτε εργασία ταυτοποίησης. Οι τυπικοί φακοί rectilinear (2,8 mm και περισσότερο σε συμβατικούς αισθητήρες) διατηρούν ευθείες γραμμές και ομοιόμορφη πυκνότητα εικονοστοιχείων, που είναι αυτό που κάθε υπολογισμός DORI υποθέτει.

Η ποιότητα του φακού έχει μεγαλύτερη σημασία υπό πίεση. Η τυπική καμπύλη MTF (modulation transfer function) που απεικονίζεται στα φύλλα δεδομένων του φακού δείχνει πόση αντίθεση διατηρεί ο φακός σε αυξανόμενες χωρικές συχνότητες — υψηλότερη MTF σε υψηλές συχνότητες σημαίνει πιο ευκρινή λεπτομέρεια. Τα γυάλινα στοιχεία υπερτερούν του πλαστικού σε MTF, θερμική σταθερότητα και μακροχρόνια σαφήνεια, αλλά κοστίζουν τρεις έως πέντε φορές περισσότερο. Για φακούς 2,8–4 mm με ευρεία γωνία όπου η πυκνότητα εικονοστοιχείων είναι ήδη χαμηλή, ένας προϋπολογιστικός πλαστικός φακός είναι καλά. Για 12 mm και περισσότερο όπου κάθε γραμμή MTF μεταφράζεται σε εύρος ενδείξεων, το ακριβό γυαλί με στοιχεία χαμηλής διασποράς (LD) αποδίδει γρήγορα.

F-stop — γράφεται f/1.6, f/2.0 κ.λπ. — είναι ο λόγος της εστιακής απόστασης προς τη διάμετρο της εξόδου εισόδου και καθορίζει πόσο φως φτάνει στον αισθητήρα. Χαμηλότεροι αριθμοί f συλλέγουν περισσότερο φως. Το f/1.4 είναι διπλάσιο φωτεινό από f/2.0, τέσσερις φορές πιο φωτεινό από f/2.8. Για εγκατάσταση χαμηλού φωτός (χώρους στάθμευσης τη νύχτα, εσωτερικές αποθήκες με κακό φωτισμό), κάθε στάδιο έχει σημασία: ένας φακός f/1.6 θα δώσει χρήσιμη εικόνα όπου ένας φακός f/2.4 πέφτει κάτω από το ελάχιστο rating lux της κάμερας. Η ανταλλαγή είναι βάθος πεδίου και οξύτητα άκρου — ευρύτερα ανοίγματα εστιάζουν ένα στενότερο εύρος απόστασης και εμφανίζουν περισσότερη χρωματική εκτροπή. Για ταυτοποίηση μεγάλης απόστασης σε 20 m+ με καλό φως, f/2.0–f/2.4 είναι το γλυκό σημείο. Για εγκατάσταση dome χαμηλού φωτός σε 5–10 m, δώστε προτεραιότητα σε f/1.4–f/1.6.

Πώς να χρησιμοποιήσετε αυτό τον επιλογέα φακών

1. Ορίστε το ύψος τοποθέτησης.Χρησιμοποιήστε το πραγματικό εγκατεστημένο ύψος της κάμερας πάνω από το επίπεδο στόχου. Για κάμερες εσωτερικού χώρου τοποθετημένες στην οροφή, το επίπεδο στόχου είναι συνήθως το πάτωμα· για κάμερες εξωτερικού χώρου τοποθετημένες σε στύλο, είναι συνήθως 1,5 m πάνω από το έδαφος (ύψος κεφαλής). 3 m είναι το τυπικό ύψος εσωτερικής τοποθέτησης, 4–6 m είναι τυπικό για εξωτερικές τοποθετήσεις σε στύλο.
2. Ορίστε την απόσταση στόχου.Αυτή είναι η οριζόντια απόσταση από ακριβώς κάτω από την κάμερα στο στόχο. Ο υπολογιστής συνδυάζει το ύψος τοποθέτησης και την οριζόντια απόσταση σε λοξή απόσταση, που είναι αυτό που ο φακός πραγματικά πρέπει να επιλύσει.
3. Διαβάστε τον προτεινόμενο φακό.Το πράσινο πάνελ δείχνει την εστιακή απόσταση που χτυπά έναν ισορροπημένο στόχο πυκνότητας εικονοστοιχείων σε μια τυπική κάμερα 4 MP 1/2.8". Χρησιμοποιήστε την ως σημείο εκκίνησης για προσχέδια διαγωνισμών και απαντήσεις προσφορών.
4. Συγκρίνετε με το πλήρες διάγραμμα.Ο πίνακας σύγκρισης φακών δείχνει κάθε κοινή εστιακή απόσταση με το αναμενόμενο εύρος κάλυψης και FOV. Χρησιμοποιήστε το για αξιολόγηση εναλλακτικών — για παράδειγμα, εάν ο διαγωνισμός σας απαιτεί κάλυψη ταυτοποίησης στην ίδια απόσταση, ανεβάστε δύο σχισμές από τον προτεινόμενο φακό.

Επεξεργασμένο παράδειγμα: αναγνώριση προσώπου εισόδου λιανικής

Ένας λιανοπώλης στο κύριο κατάστημα έχει μια αυτόματη πόρτα εισόδου πλάτους 1,8 m και θέλει το πρόσωπο κάθε πελάτη να καταγράφεται στο όριο EN 62676-4 Identify (250 PPM) για ανασκόπηση πρόληψης απώλειας. Η επιλεγμένη τοποθέτηση είναι η υπάρχουσα οροφή ύψους 3 m πάνω από το δάπεδο, με την κάμερα τοποθετημένη 4 m οριζόντια μέσα στην πόρτα, ώστε οι πελάτες να πορεύονται προς αυτήν καθώς εισέρχονται.

Η λοξή απόσταση από την κάμερα σε ένα επίπεδο προσώπου ύψους 1,6 m — υποθέτοντας ότι το πρόσωπο είναι 1,4 m κάτω από την κάμερα — είναι √(4² + 1,4²) = 4,24 m. Συνδέστε αυτές τις τιμές στον επιλογέα φακών με ύψος τοποθέτησης 3 m και απόσταση στόχου 4 m και ο προτεινόμενος φακός είναι 2,8 mm. Αλλά αυτή η σύσταση βαθμονομείται για ισορροπημένη κάλυψη γενικής χρήσης· για πυκνότητα εικονοστοιχείων ταυτοποίησης σε πρόσωπο πρέπει να επαληθεύσουμε με ρητά μαθηματικά DORI.

Σε αισθητήρα 4 MP 1/2.8" (2560 οριζόντια εικονοστοιχεία, πλάτος αισθητήρα 5,4 mm), ένας φακός 2,8 mm δίνει HFOV ≈ 88°, πλάτος σκηνής σε 4,24 m ≈ 8,2 m, και πυκνότητα εικονοστοιχείων περίπου 312 PPM — άνετα πάνω από το όριο ταυτοποίησης 250 PPM. Η οριζόντια κάλυψη 8,2 m είναι πολύ ευρύτερη από την πόρτα 1,8 m, επομένως μία κάμερα καλύπτει την είσοδο με περιθώριο για την καταγραφή πελατών που πλησιάζουν από ενδοκείμενα άκρα. Ένας φακός 4 mm θα δώσει 478 PPM και κάλυψη 5,7 m — επίσης εφικτό, με επιπλέον περιθώριο ενδείξεων σε ανταλλαγή για ελαφρώς στενότερη οριζόντια σύλληψη.

Ο ολοκληρωτής επιλέγει ένα μηχανοποιημένο μεταβλητής εστίασης 2,8–12 mm ως SKU για την προσφορά επειδή (α) η αλυσίδα έχει 80 καταστήματα με διαφορετικά πλάτη πορτών και ύψη οροφής, και (β) οποιαδήποτε μελλοντική αλλαγή διάταξης καταστήματος μπορεί να ανατραπεί απομακρυσμένα από το VMS χωρίς αποστολή τεχνικού. Συνολικό κόστος ασφάλειας πάνω από το σταθερό SKU 2,8 mm είναι περίπου 35%, αλλά οι αποφυγείσες ταξιδιωτικές αποταξιδιώτικές αποταξιδιώτικες αποταξιδιώτικες αποταξιδιώτικες αποταξιδιώτικες αποταξιδιώτικες αποταξιδιώτικες αποταξιδιώτικες αποταξιδιώτικες αποταξιδιώτικες εξοικονομήσεις εξισορροπούν ένα αποφευχθέν καθεστώς τοποθεσίας ανά κάμερα κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής 5 ετών.

Κοινά λάθη επιλογής φακού

• Επιλογή φακού για τη μέγιστη απόσταση αντί της απόστασης εργασίας.Ένας φακός 25 mm καλύπτει τα 50 m όμορφα αλλά είναι άχρηστος σε 5 m — ό,τι είναι πιο κοντά είναι εκτός εστίασης, και το FOV είναι πολύ στενό για να πιάσει το θέμα. Επιλέξτε πάντα τον φακό για τη συνηθισμένη απόσταση εργασίας, όχι για την χειρότερη περίπτωση. Εάν το εύρος εργασίας ποικίλλει, χρησιμοποιήστε μεταβλητή εστίαση.
• Σύγχυση οπτικής ζουμ με ψηφιακή ζουμ.Μια 12× οπτική ζουμ αυξάνει πραγματικά την πυκνότητα εικονοστοιχείων στο στόχο. Μια 12× ψηφιακή ζουμ απλώς μεγεθύνει λιγότερα εικονοστοιχεία σε λογισμικό — δεν μπορεί να δημιουργήσει λεπτομέρεια που ο φακός δεν κατέγραψε. Οι απαιτήσεις ταυτοποίησης χρειάζονται πάντα οπτική εμβέλεια.
• Αγνοώντας το f-stop σε εγκαταστάσεις χαμηλού φωτός.Ένας φακός 4 mm f/2.4 σε 5 lux είναι περίπου το μισό φωτεινό από ένα φακό 4 mm f/1.6 — αυτό συχνά σημαίνει τη διαφορά μεταξύ μιας χρήσιμης έγχρωμης εικόνας και ενός θορυβώδους ασπρόμαυρου πλαισίου μόνο IR. Ελέγξτε πάντα τις προδιαγραφές ελάχιστης φωτεινότητας σε συνδυασμό φακού-κάμερας, όχι μόνο στην κάμερα.
• Αναντιστοιχία φακού mount με μορφή αισθητήρα.Ένας φακός σχεδιασμένος για αισθητήρα 1/3" θα εμφανίσει vignetted σχεδόν κακώς όταν χρησιμοποιείται με αισθητήρα 1/2". Συνδυάστε πάντα τη προδιαγραφή κύκλου εικόνας του φακού με το μέγεθος αισθητήρα ή μεγαλύτερο. Τα M12 mounts κυριαρχούν έως 1/2"· τα CS-mount κυριαρχούν 1/2" και μεγαλύτερο.
• Υπερδιαστατολόγηση ποιότητας γυαλιού σε φακούς με ευρεία γωνία.Ένας φακός 2,8 mm με ευρεία γωνία ήδη απλώνει τα εικονοστοιχεία λεπτά — το ακριβό γυαλί μόλις βελτιώνει τη χρήσιμη ανάλυση σε απόσταση. Αποθηκεύστε τον προϋπολογισμό για τους φακούς μεγαλύτερης εμβέλειας όπου η MTF πραγματικά μεταφράζεται σε εύρος ενδείξεων.
• Ξεχνώντας τη συντομογραφία κλίσης σε μεγάλους φακούς.Ένας φακός 25 mm που στοχεύεται απότομα κάτω συμπιέζει το βάθος πεδίου δραματικά. Τα άτομα στο κοντινό άκρο του πλαισίου φαίνονται παραμορφωμένα· τα άτομα στο μακρινό άκρο φαίνονται το σωστό σχήμα αλλά μικροσκοπικά. Οι μεγάλοι φακοί θέλουν ρηχές γωνίες κλίσης· βαθύ κλίση θέλει μικρότερες εστιακές αποστάσεις.

Αναφορές προτύπων και συμμόρφωσης

• EN 62676-4:2015 — Κατευθυντήριες γραμμές εφαρμογής για την παρακολούθηση βίντεο. Οι συστάσεις φακού παραπάνω βαθμονομούνται στα όρια 25 / 63 / 125 / 250 PPM του προτύπου.Υπολογιστής EN 62676-4 →
• IEC 62676-4:2025 (OODPCVS) — Η ενημέρωση 2025 που εισάγει πυκνότητα εικονοστοιχείων λειτουργίας διαδρόμου και υποστρώματα υποανάλυσης AI· σχετική κατά την επιλογή φακών για ανάπτυξη διαδρόμου και machine-vision.
• NATO STANAG 4347 / Johnson Criteria — Μέτρηση cycles-on-target για θερμικούς αισθητήρες. Οδηγεί την επιλογή φακού για απεικόνιση θερμικής μεγάλης εμβέλειας όπου το DORI δεν ισχύει.Υπολογιστής κριτηρίων Johnson →
• NDAA Section 889 — Περιορισμός προμηθειών των ΗΠΑ σε κατάλογους κατασκευαστών· ισχύει για συγκροτήματα κάμερας-φακού που πωλούνται ως μονάδα.Αναφορά συμμόρφωσης NDAA →
• ISO 12233 — Μεθοδολογία μέτρησης ανάλυσης και χωρικής απόκρισης συχνότητας. Η βάση για τις μετρήσεις MTF που αναφέρονται στα φύλλα δεδομένων του φακού.

Συνεχίστε την ανάγνωση