FOV-kalkulátor

HFOV, VFOV és IFOV – a matematika minden CCTV-kamera mögött

Egy kamera látómezejét pontosan két fizikai mennyiség határozza meg: a képérzékelő aktív méretei és az objektív fókusztávolsága. Minden más – megapixelek, kodek, márka, rögzítés típusa – irreleváns a szögletes lefedettség szempontjából. A vízszintes látómező (HFOV) képlete HFOV = 2 × arctan(W / 2f), ahol W az érzékelő aktív szélessége milliméterben, f pedig az objektív fókusztávolsága milliméterben. A függőleges látómező (VFOV) ugyanaz a képlet, csak W helyett az érzékelő H magasságát használva. Az átlós FOV az érzékelő átlóját használja. A legtöbb CCTV-adatlap csak HFOV-t ad meg; a fenti kalkulátor a választott fókusztávolságból és érzékelő-előbeállításból származtatja.

A képarány azért számít, mert az érzékelő szélessége és magassága nem független egymástól. Egy modern 16:9 CMOS, mint a Sony IMX415, 5,6 × 3,1 mm aktív területtel rendelkezik (1/2,8" optikai formátum). Egy 4 mm-es objektívvel ez HFOV ≈ 70°, de VFOV ≈ 42°. Egy ugyanakkora átlójú 4:3 érzékelő HFOV ≈ 64°, VFOV ≈ 50° értéket adna. „Nagy látószögű" objektív megadása anélkül, hogy melyik tengely széles, kétértelmű: ugyanaz az objektív drámaian másképp viselkedik 16:9 és 4:3 érzékelőkön.

A CCTV-ben használt érzékelőméretek a vidikoncső-elnevezésekből származnak, és szinte soha nem felelnek meg a szó szerinti törtnek. Egy „1/3 hüvelykes" érzékelő nagyjából 4,8 mm széles, egy „1/2,7 hüvelykes" 5,0 mm, egy „1/2,8 hüvelykes" 5,4 mm, egy „1/2 hüvelykes" 6,4 mm, egy „2/3 hüvelykes" 8,8 mm, egy „1 hüvelykes" pedig 12,8 mm. A szó szerinti hüvelyk-tört használata bármely FOV-képletben 30–60%-kal túlbecsüli a szögletes lefedettséget. Mindig nézd meg az aktív mm-szélességet az érzékelő adatlapján, vagy hagyatkozz a fenti kalkulátorban szereplő jól ismert előbeállításokra.

Az IFOV – pillanatnyi látómező, vagyis egy pixel szögmérete – ténylegesen meghatározza, hogy fel tudsz-e ismerni egy arcot vagy le tudsz-e olvasni egy rendszámot. Az IFOV milliradiánban kb. 1000 × pixel_pitch / fókusztávolság. Egy 1/2,8" 4 MP érzékelő pixel-pitch-e körülbelül 2,0 µm; egy 4 mm-es objektívvel ez 0,5 mrad/px, ami nagyjából 1 pixel/2 mm 4 m távolságon. Szorozd meg a célon szükséges pixelszámmal (jellemzően 200 px egy arcon az azonosításhoz), és megkapod a maximális azonosítási tartományt anélkül, hogy a teljes DORI-matematikát alkalmaznád.

A folyosó mód 90°-kal elforgatja az érzékelőt, hogy a hosszú tengely függőlegesen fusson – hasznos folyosóknál, mozgólépcsőknél és szűk folyosóknál. A HFOV és VFOV felcserélődnek a firmware-ben, és a kamera portré-tájolású videofolyamot készít. A VMS-nek támogatnia kell a 9:16 elrendezést a helyes megjelenítéshez. A többszenzoros és panorámakamerák két-nyolc érzékelő-objektív pár átfedő képkockáit fűzik össze, hogy folyamatos széles látómezőt hozzanak létre – jellemzően 180° vagy 360° effektív HFOV, de a felbontás a csatlakozásoknál érezhetően csökken, és a pixelsűrűség méterenként a távolságon nem jobb, mint egy ugyanannyi MP-s egyetlen érzékelőé.

A dőléskorrekció minden olyan kameránál fontos, amely nem tökéletesen vízszintesen néz. Ha egy 4 m magasságban lévő kamera 10 m távolságban a földön lévő célra néz, a ferde távolság √(4² + 10²) = 10,77 m, nem 10 m. A függőleges FOV egyszerre fogja be a közeli és távoli talajt, így a pixelsűrűség drámaian változik a kivetített talpazat mentén. A legtöbb tervezési hiba arra vezethető vissza, hogy a mérnökök figyelmen kívül hagyják ezt, és tiszta téglalap alakú, egységes PPM-mel rendelkező talpazatot feltételeznek.

Hogyan használd ezt a FOV-kalkulátort

1. Válaszd ki az érzékelő formátumát. A négy előbeállítás szinte minden ma forgalmazott fix objektíves kamerát lefed: 1/3" a belépőszintű bulleteknél, 1/2" a középkategóriás turreteknél és a legtöbb 4 MP-es kameránál, 2/3" a prémium box és PTZ modelleknél, és 1" a gyenge fényviszonyok közötti speciális érzékelőknél. A mm-szélesség automatikusan kitöltődik.
2. Állítsd be a fókusztávolságot. Húzd a csúszkát 1 és 50 mm közötti bármely értékre, vagy kattints egy népszerű előbeállításra (2,8, 3,6, 4, 6, 8, 12, 16, 25, 35, 50). Varifokális objektívnél a kalkulátort a zoom-tartomány mindkét végén értékeld ki.
3. Állítsd be a céltávolságot. Ez a kamera vízszintes távolsága az érdekelt síktól – a kaputól, polcsortól, parkolóhely szélétől. Használj métert vagy lábat a mértékegység-preferenciádnak megfelelően. A lefedettség szélessége az adott távolságon élőben kiszámolódik alább.
4. Olvasd le a két eredménykártyát. Az első a vízszintes szögletes FOV-ot mutatja fokban – hasznos a gyártói marketinghez való összehasonlításnál. A második a kiválasztott távolságon lefedett lineáris jelenetszélességet mutatja – hasznos a megfigyelendő fizikai területhez való összehasonlításnál.

Kidolgozott példa: parkoló ANPR

Egy bevásárlópark vezetője automatikus rendszámfelismerést (ANPR) szeretne az egysávos járműbejáratnál. A sáv 3,5 m széles, és a kamera 4 m magasan kerül egy oszlopra, amely 12 m-re van a leolvasási vonaltól. A járműnek elég lassan kell haladnia ahhoz, hogy azonosítható legyen – tételezzünk fel 10 km/h-t vagy kevesebbet, ami kb. 1/250 s-os zár-időkeretet biztosít.

Kezdj egy 4 MP-es kamerával (2560 vízszintes pixel) 1/2,8" érzékelőn. Az európai rendszám (520 mm széles) megbízható leolvasásához legalább 250 PPM kell a rendszámsíkon – ami kb. 130 pixelnek felel meg magán a rendszámon. Csatlakoztass egy 4 mm-es objektívet a kalkulátorba: HFOV ≈ 68°, jelenetszélesség 12 m-en ≈ 16,2 m. Ez 2560 pixelt terjeszt 16,2 m-re, ami csak 158 PPM-et ad – jóval a szükséges 250 PPM alatt.

Lépj fel egy 8 mm-es objektívre. A HFOV 37,4°-ra csökken, a jelenetszélesség 12 m-en 8,1 m lesz, és a pixelsűrűség 316 PPM-re emelkedik – kényelmesen az azonosítási határértéken (250 PPM) felül. A 8,1 m vízszintes lefedettség könnyen tartalmazza a 3,5 m-es sávot ráhagyással. A 4 m-es rögzítési magasságtól a 12 m-es leolvasási vonalig a ferde távolság √(4² + 12²) = 12,65 m, így a tényleges PPM a ferde célsíkon közelebb van a 300-hoz, még mindig jócskán a küszöb felett.

Egy 12 mm-es objektív 474 PPM-et adna – túlzás egyetlen sávhoz, és túl szűk ahhoz, hogy elkapja a rendszámokat, ha egy jármű kissé oldalra áll meg. A 8 mm-es objektív a helyes választás. Ugyanez a számítás azt is feltárja, miért nem elég a „bármilyen 4 MP-es kamera": egy 4 mm-es objektív 12 m-en egyszerűen nem tesz elég pixelt a rendszámra, függetlenül attól, hogyan reklámozzák a kamerát.

Gyakori FOV-hibák

• A szó szerinti hüvelyk-tört használata érzékelőszélességként. Egy 1/2,8" érzékelő nem 1/2,8 hüvelyk (9 mm) széles – hanem 5,4 mm. A rossz szélesség használata minden FOV-értéket 30–60%-kal túl szélessé és minden távolságbecslést túl optimistává tesz.
• HFOV megadása, amikor a telepítéshez VFOV kell. A folyosók és előterek a függőleges lefedettségről szólnak, nem a vízszintesről. Vagy forgasd folyosó módba, vagy számítsd ki kifejezetten a VFOV-ot. Az alapértelmezett adatlapi HFOV-érték irreleváns a függőleges tengelyű alkalmazásoknál.
• A dőlés és ferde távolság figyelmen kívül hagyása. Egy 4 m magasban lévő kamera, amely a földön 10 m távolságra lévő célra néz, ferde tartománya 10,77 m, és a padlótalpazat trapéz, nem téglalap. Az egyszerű vízszintes-FOV matematika csak az optikai tengelyen pontos.
• A képarány elfelejtése 16:9 és 4:3 keveredésekor. Egy 4 mm-es objektív 16:9-es 1/2,8" érzékelőn 70° HFOV-ot ad, de csak 42° VFOV-ot. Ugyanaz az objektív egy ugyanakkora átlójú 4:3 érzékelőn 64° HFOV-ot és 50° VFOV-ot ad. A formátumok között vegyes hardver inkonzisztens lefedettséget eredményez, még akkor is, ha „az objektív ugyanaz".
• A panoráma FOV additívnak kezelése. Egy 4-érzékelős 360°-os kamera nem ad 4× annyi pixelt távolságon – egyetlen érzékelő pixelsűrűségét adja bármely adott tartományban, csak szélesebb azimután összefűzve. Panorámakamerát szituációs tudatossághoz használj, ne nagy hatótávú azonosításhoz.

Szabványok és megfelelőségi hivatkozások

• EN 62676-4:2015 — Alkalmazási irányelv videómegfigyelő rendszerekhez. Definiálja a DORI pixelsűrűségi keretrendszert, amely a FOV-ot operatív teljesítménykategóriákká alakítja. EN 62676-4 kalkulátor →
• IEC 62676-4:2025 (OODPCVS) — A 2025-ös nemzetközi frissítés, amely bevezeti a folyosó-módú pixelsűrűséget (PPM_v) és az AI-analitika-tudatos alszintet.
• NATO STANAG 4347 / Johnson Criteria — Cycle-on-target mérőszám hőkamerákhoz, 1,5 / 6 / 12 ciklus a Detect / Recognize / Identify értékekhez. Pixelszámok helyett szögmérőszámokat használ. Johnson-kritériumok kalkulátor →
• NDAA Section 889 — Egyesült Államok beszerzési korlátozása felsorolt gyártók lefedett videoberendezéseire; ortogonális a FOV-matematikához, de jellemzően pályázati előfeltétel. NDAA megfelelőségi hivatkozás →
• IEC 61146-1 — Videokamerák mérési módszerei: definiálja a felbontás, érzékenység és szögletes lefedettség laboratóriumi szintű formális mérési eljárásait.

További olvasnivaló