Kalkulator Vidnog Polja

HFOV, VFOV i IFOV — matematika iza svake CCTV kamere

Vidno polje kamere određeno je točno dvjema fizičkim veličinama: aktivnim dimenzijama senzora za sliku i žarišnom duljinom objektiva. Sve ostalo — megapiksel, kodek, branding, tip montaže — nije relevantno za kutnu pokrivenost. Horizontalno vidno polje (HFOV) je HFOV = 2 × arctan(W / 2f), gdje je W aktivna širina senzora u milimetrima, a f žarišna duljina objektiva u milimetrima. Vertikalno vidno polje (VFOV) koristi istu formulu sa visinom senzora H umjesto W. Dijagonalno vidno polje koristi dijagonalu senzora. Većina CCTV specifikacija navodi samo HFOV; kalkulator iznad ga izračunava iz žarišne duljine i odabranog pregleda senzora.

Omjer slike je bitan jer širina senzora i visina senzora nisu neovisni. Moderan 16:9 CMOS poput Sony IMX415 ima aktivno područje od 5,6 × 3,1 mm (1/2,8" optički format). S objektivom od 4 mm to daje HFOV ≈ 70°, ali VFOV ≈ 42°. Senzor 4:3 s ekvivalentnom dijagonalom dao bi HFOV ≈ 64° i VFOV ≈ 50°. Navođenje "širokog kuta" bez specifikacije koja je os široka je dvosmisleno: isti objektiv izgleda dramatično drugačito na 16:9 naspram 4:3 senzora.

Veličine senzora u CCTV-u naslijeđene su iz nomenklatare vidikon-cijevi i gotovo nikad ne odgovaraju doslovno razlomku. Senzor "1/3 inča" je otprilike 4,8 mm širok, "1/2,7 inča" je 5,0 mm, "1/2,8 inča" je 5,4 mm, "1/2 inča" je 6,4 mm, "2/3 inča" je 8,8 mm, a "1 inč" je 12,8 mm. Korištenje doslovna razlomka inča u bilo kojoj formuli vidnog polja precjenjivat će kutnu pokrivenost za 30–60%. Uvijek pogledajte aktivnu mm širinu iz specifikacije senzora ili se oslonite na poznate preglede u kalkulatoru gore.

IFOV — trenutno vidno polje, ili kutna veličina jednog piksela — je što zapravo određuje možete li razriješiti lice ili pročitati tablicu. IFOV u miliradijalima je otprilike 1000 × pixel_pitch / žarišna_duljina. Senzor 1/2,8" 4 MP ima razmak piksela od oko 2,0 µm; s objektivom od 4 mm to je 0,5 mrad/px, ili otprilike jedan piksel po 2 mm na udaljenosti od 4 m. Pomnožite s potrebnim pikselima na cilju (obično 200 px na licu za identifikaciju) i imate maksimalnu doseg identifikacije bez pozivanja pune DORI matematike.

Način rada hodnika rotira senzor za 90° tako da se duga os vodi vertikalno — korisno za hodnikе, eskalatore i uske prolaze. HFOV i VFOV zamijene mjesta u firmvaru, a kamera proizvodi video tok u portretnoj orijentaciji. VMS mora podržavati 9:16 izgled za ispravno prikazivanje. Kamere s više senzora i panoramske kamere šivaće se preklapajućih okvira od dva do osam parova senzor-objektiv kako bi se proizvelo kontinuirano široko vidno polje — tipično efektivno HFOV je 180° ili 360°, ali rezolucija na šavovima značajno pada i gustoća piksela po metru na udaljenosti nije bolja od jednog senzora iste MP brojnosti.

Korekcija nagiba važna je za bilo koju kameru koja nije savršeno horizontalno usmjerena. Ako kamera na visini od 4 m gleda dolje na cilj na tlu 10 m daleko, nagnuta udaljenost je √(4² + 10²) = 10,77 m, ne 10 m. Vertikalno vidno polje hvata i blisko i daleko tlo istovremeno, tako da se gustoća piksela dramatično razlikuje duž projicirane površine. Većina greške planiranja potiče od inženjera koji ignorirae to i pretpostavljaju čist pravokutni otisak tla s ujednačenim PPM.

Kako koristiti ovaj kalkulator vidnog polja

1. Odaberite format senzora. Četiri pregleda pokrivaju gotovo svaku kameru s fiksnim objektivom dostavljenu danas: 1/3" za ulazne bullet kamere, 1/2" za srednje turret kamere i većinu 4 MP kamera, 2/3" za premium box i PTZ modele, i 1" za senzore specijalizirane za nisko osvjetljenje. Mm širina se popunava automatski.
2. Postavite žarišnu duljinu. Povucite klizač za bilo koju vrijednost između 1 i 50 mm, ili kliknite poznati pregled (2,8, 3,6, 4, 6, 8, 12, 16, 25, 35, 50). Za varifokalni objektiv, procijenite kalkulator na oba kraja raspona zumiranja.
3. Postavite ciljanu udaljenost. Ovo je horizontalna udaljenost od kamere do ravnine od interesa — vrata, red polica, rub parkirnog mjesta. Koristite metre ili stope prema svojoj preferenciji jedinice. Pokrivanje širine na toj udaljenosti izračunava se uživo dolje.
4. Pročitajte dvije kartice izlaza. Prvo prikazuje horizontalno kutno vidno polje u stupnjevima — korisno pri usporedbi s marketingom proizvođača. Drugo prikazuje linearnu širinu scene obuhvaćene na vašoj odabranoj udaljenosti — korisno pri usporedbi s fizičkim područjem koje trebate praćiti.

Razrađeni primjer: ANPR parkinga

Upravljač maloprodajnog parka želi automatsko prepoznavanje registarske tablice (ANPR) na ulazu vozila s jednom trakom. Traka je široka 3,5 m, a kamera će biti montirana na 4 m na stup pozicioniran 12 m od linije čitanja. Vozilo mora putovati dovoljno polako da bi bilo prepoznatljivo — pretpostavite 10 km/h ili manje, što daje proračun zatvarača od oko 1/250 s.

Počnite s 4 MP kamerom (2560 horizontalnih piksela) na senzoru 1/2,8". Za čitanje europske tablice (520 mm široke) pouzdano, trebate najmanje 250 PPM na ravnini tablice — ekvivalentno otprilike 130 piksela preko same tablice. Uključite objektiv od 4 mm u kalkulator: HFOV ≈ 68°, širina scene na 12 m ≈ 16,2 m. To širi 2560 piksela preko 16,2 m, što daje samo 158 PPM — daleko manje od potrebnih 250 PPM.

Povećajte na objektiv od 8 mm. HFOV pada na 37,4°, širina scene na 12 m postaje 8,1 m, a gustoća piksela raste na 316 PPM — udobno iznad poda za identifikaciju od 250 PPM. Pokrivanje od 8,1 m horizontalno lako sadrži traку od 3,5 m plus marginu. Nagnuti doseg od visine montaže od 4 m do linije čitanja od 12 m je √(4² + 12²) = 12,65 m, tako da je efektivna PPM na nagnutoj ravnini cilja bliža 300, i dalje daleko iznad praga.

Objektiv od 12 mm dao bi 474 PPM — preoverkill za jednu traku i previše uzan da bi uhvatio tablice ako vozilo stane malo na stranu. Objektiv od 8 mm je pravi odabir. Ista kalkulacija također otkriva zašto "bilo koja 4 MP kamera" nije dovoljna: objektiv od 4 mm na 12 m jednostavno ne stavlja dovoljno piksela na tablicu, bez obzira kako se kamera tržišno promovira.

Česte greške vidnog polja

• Korištenje doslovna razlomka inča kao širine senzora. Senzor 1/2,8" nije 1/2,8 inča (9 mm) širok — je 5,4 mm. Korištenje pogrešne širine čini svaku vrijednost vidnog polja 30–60% preširokom i svaku procjenu udaljenosti previše optimističnom.
• Citiranje HFOV kada instalacija trebala VFOV. Hodnici i koridori se trebaju vertikalnom pokrivenosti, ne horizontalnoj. Ili prebacite na način rada hodnika ili izračunajte VFOV eksplicitno. Zadana vrijednost HFOV iz specifikacije nije relevantna za primjene s vertikalnom osom.
• Ignorirane nagib i nagnuti doseg. Kamera na visini od 4 m usmjerena na cilj na tlu 10 m daleko ima nagnuti doseg od 10,77 m, a otisak tla je trapez, ne pravokutnik. Jednostavna matematika horizontalnog vidnog polja točna je samo na optičkoj osi.
• Zaboravljanje omjera slike pri miješanju 16:9 i 4:3. Objektiv od 4 mm na senzoru 16:9 1/2,8" daje 70° HFOV, ali samo 42° VFOV. Isti objektiv na senzoru 4:3 s ekvivalentnom dijagonalom daje 64° HFOV i 50° VFOV. Hardver miješan kroz formate proizvodи neusklađenu pokrivenost čak i kada je "objektiv isti".
• Tretiranje panoramskog vidnog polja kao aditivnog. Kamera s 4 senzora 360° ne daje 4× piksele na udaljenosti — daje 1× gustoću piksela jednog senzora na bilo kojem danom domatsu, samo šivano preko šire azimuta. Koristite panoramsku kameru za situacijsku svjesnost, a ne za identifikaciju na daljinu.

Norme i reference usklađenosti

• EN 62676-4:2015 — Smjernica primjene za sustave nadzora videom. Definira DORI okvir gustoće piksela koji pretvara vidno polje u operativne kategorije izvedbe. EN 62676-4 kalkulator →
• IEC 62676-4:2025 (OODPCVS) — Međunodno osvježavanje 2025 koje uvodi gustoću piksela u načinu rada hodnika (PPM_v) i AI-analitiku svjesne pod-razine.
• NATO STANAG 4347 / Johnson Criteria — Metrika ciklusa na cilju za toplinske senzore, s 1,5 / 6 / 12 ciklusa za Detektiranje / Prepoznavanje / Identifikaciju. Koristi kutne metrike umjesto brojanja piksela. Johnson Kriteriji kalkulator →
• NDAA Section 889 — Ograničenje nabave SAD-a na pokrivenu video opremu od navedenih proizvođača; ortogonalno matematici vidnog polja, ali obično preduvjet natječaja. NDAA referenca usklađenosti →
• IEC 61146-1 — Metode mjerenja za video kamere: definira formalne postupke za mjerenje rezolucije, osjetljivosti i kutnog pokrivanja na laboratorijskoj razini.

Nastavite čitati