Redzes lauka kalkulators

HFOV, VFOV un IFOV — matemātika aiz katras CCTV kameras

Kameras redzes lauks tiek noteikts ar tieši diviem fiziskiem lielumiem: attēlošanas sensora aktīvajiem izmēriem un objektīva fokusa attālumu. Viss pārējais — megapikseļi, kodeks, zīmols, uzstādīšanas tips — ir neatkarīgs no leņķiskā pārklājuma. Horizontālais redzes lauks (HFOV) ir HFOV = 2 × arctan(W / 2f), kur W ir sensora aktīvais platums milimetros un f ir objektīva fokusa attālums milimetros. Vertikālais redzes lauks (VFOV) tiek aprēķināts ar tādu pašu formulu, bet izmantojot sensora augstumu H vietā W. Diagonālais FOV izmanto sensora diagonāli. Lielākā daļa CCTV specifikācijas lapu satur tikai HFOV; iepriekš minētais kalkulators to iegūst no fokusa attāluma un jūsu izvēlētā sensora priekšiestatījuma.

Malu attiecība ir nozīmīga, jo sensora platums un augstums nav neatkarīgi viens no otra. Moderns 16:9 CMOS sensors, piemēram, Sony IMX415, ir ar aktīvu laukumu 5,6 × 3,1 mm (1/2.8" optikas formāts). Ar 4 mm objektīvu tas dod HFOV ≈ 70°, bet VFOV ≈ 42°. Ekvivalents diagonāles 4:3 sensors dotu HFOV ≈ 64° un VFOV ≈ 50°. Norādīt "plats leņķis", nenosaucot, kurš ass ir plats, ir neskaidrs: vienāds objektīvs izskatās ļoti atšķirīgi uz 16:9 salīdzinājumā ar 4:3 sensoriem.

CCTV sensora izmēri ir mantojums no vidikona caurules nomenklatūras un gandrīz nekad neatbilst burtiski daļskaitlim. "1/3 collu" sensors ir aptuveni 4,8 mm plats, "1/2.7 collu" ir 5,0 mm, "1/2.8 collu" ir 5,4 mm, "1/2 collu" ir 6,4 mm, "2/3 collu" ir 8,8 mm, un "1 collu" ir 12,8 mm. Burtiski daļskaitli jebkurā FOV formulā izmantojot, tiks pārvērtēts leņķiskais pārklājums par 30–60%. Vienmēr meklējiet aktīvo mm platumu sensora datu lapā, vai paļaujieties uz labi zināmiem priekšiestatījumiem iepriekš minētajā kalkulatorā.

IFOV — acumirklī redzes lauks, jeb viena pikseļa leņķiskais izmērs — ir tas, kas faktiski nosaka, vai jūs varat atpazīt seju vai nolasīt numura zīmi. IFOV miliradiānos ir aptuveni 1000 × pikseļu_solis / fokusa_attālums. 1/2.8" 4 MP sensors ar pikseļu soli aptuveni 2,0 µm; ar 4 mm objektīvu tas ir 0,5 mrad/px, jeb aptuveni viens pikselis uz 2 mm 4 m attālumā. Reiziniet ar nepieciešamajiem pikseļiem uz mērķa (tipiski 200 px sejai identificēšanai) un jūs zināsiet maksimālo identificēšanas attālumu bez pilnas DORI matemātikas iesaistes.

Koridora režīms rotē sensoru par 90°, lai garā ass būtu vertikāla — noderīgi gaiteņiem, eskalatoriem un šauriem gaiteņiem. HFOV un VFOV mainās vietām programmā, un kamera rada portreta orientācijas video straumi. VMS jāatbalsta 9:16 izkārtojums, lai to pareizi attēlotu. Vairāku sensoru un panorāmiskās kameras samontē pārklājoties kadrus no diviem līdz astoņiem sensora-objektīva pāriem, lai radītu nepārtrauktu platu redzes lauku — tipisks faktiskais HFOV ir 180° vai 360°, bet izšķirtspēja šuvēs ievērojami krītas un pikseļu blīvums uz metru attālumā nav labāks par vienu sensoru ar tādu pašu MP skaitu.

Slīpuma korekcija ir svarīga jebkurai kamerai, kas nav vērsta ideāli horizontāli. Ja kamera 4 m augstumā skatās uz mērķi uz zemes 10 m attālumā, slīpais attālums ir √(4² + 10²) = 10,77 m, nevis 10 m. Vertikālais redzes lauks vienlaikus aptver gan tuvu, gan tālu zemi, tāpēc pikseļu blīvums daudz atšķiras pa projicēto pēdu. Lielākā daļa plānošanas kļūdu ir tāpēc, ka inženieri ignorē to un pieņem tīru taisnstūrveida zemes pēdu ar vienmērīgu PPM.

Kā izmantot šo redzes lauka kalkulatoru

1. Izvēlieties sensora formātu. Četri priekšiestatījumi aptver gandrīz katru fiksēta fokusa objektīva kameru, kas tiek sūtīta šodien: 1/3" ievades nivel kuļ kamerai, 1/2" vidēja līmeņa turret kamerai un lielākajai daļai 4 MP kameru, 2/3" prēmijas boksa un PTZ modeļiem, un 1" maz gaismas specālistu sensoriem. mm platums tiek aizpildīts automātiski.
2. Iestatiet fokusa attālumu. Vilciet slīdni jebkurai vērtībai no 1 līdz 50 mm, vai noklikšķiniet uz populāra priekšiestatījuma (2.8, 3.6, 4, 6, 8, 12, 16, 25, 35, 50). Varifokaļa objektīvam novērtējiet kalkulatoru abos zumiļa diapazona galos.
3. Iestatiet mērķa attālumu. Šis ir horizontālais attālums no kameras līdz intereses plaknei — vārtiem, plaukta rindai, stāvvietas malas gleznas. Izmantojiet metrus vai pēdas atbilstoši jūsu mērvienību izvēlei. Pārklājuma platums šajā attālumā tiek aprēķināts dzīvi zemāk.
4. Nolasiet divas izvades kartes. Pirmā parāda horizontālo leņķisko redzes lauku grādos — noderīgi, salīdzinot ar ražotāja mārketingu. Otrā parāda lineāro ainas platumu, ko aptver jūsu izvēlētajā attālumā — noderīgi, salīdzinot ar fizisko laukumu, ko jūs vēlaties uzraudzīt.

Strādāts piemērs: autostāvvieta ANPR

Mazumtirdzniecības parku vadītājs vēlas automātisku numura zīmes atpazīšanu (ANPR) vienīgajā jāvjāvācājas vērtības iebraukšanā. Ceļš ir 3,5 m plats, un kamera tiks uzstādīta 4 m uz pola, kas pozicionēts 12 m attālumā no nolasīšanas līnijas. Pakaļgaita ir jāpārvietojas pietiekami lēni, lai būtu identificējama — pieņemiet, ka 10 km/h vai mazāk, kas dod aptuveni 1/250 s slēdža budžetu.

Sāciet ar 4 MP kameru (2560 horizontāli pikseļi) uz 1/2.8" sensora. Lai ticami nolasītu Eiropas numura zīmi (520 mm plata), jums nepieciešams vismaz 250 PPM uz numura zīmes plaknes — līdzvērtīgs aptuveni 130 pikseļiem pāri numura zīmei. Pievienojiet kalkulatoram 4 mm objektīvu: HFOV ≈ 68°, ainas platums 12 m ≈ 16,2 m. Tas sadala 2560 pikseļus 16,2 m attālumā, nodrošinot tikai 158 PPM — daudz mazāk par nepieciešamajiem 250 PPM.

Pārejiet uz 8 mm objektīvu. HFOV samazinās līdz 37,4°, ainas platums 12 m kļūst par 8,1 m, un pikseļu blīvums paaugstinās līdz 316 PPM — ērti pāri 250 PPM identificēšanas slieksnim. 8,1 m horizontālais pārklājums viegli satur 3,5 m ceļu plus rezervi. Slīpais attālums no 4 m uzstādīšanas augstuma līdz 12 m nolasīšanas līnijai ir √(4² + 12²) = 12,65 m, tāpēc efektīvais PPM uz slīpā mērķa plaknes ir tuvāk 300, joprojām labi pāri slieksnim.

12 mm objektīvs dotu 474 PPM — pārmērīgi vienam ceļam un pārāk šauram, lai noķertu numura zīmes, ja pakaļgaita apstājas nedaudz uz sāniem. 8 mm objektīvs ir pareizā izvēle. Tas pats aprēķins arī atklāj, kāpēc "jebkura 4 MP kamera" nav pietiekama: 4 mm objektīvs 12 m attālumā vienkārši nenovieto pietiekami daudz pikseļu uz numura zīmes, neatkarīgi no tā, kā kamera tiek mārketēta.

Bieži redzes lauka kļūdas

• Burtiski daļskaitļa izmantošana sensora platumam. 1/2.8" sensors nav 1/2.8 collas (9 mm) plats — tas ir 5,4 mm. Nepareiza platuma izmantošana padara katru redzes lauka vērtību par 30–60% pārāk platu un katru attāluma aprēķinu pārāk optimistisku.
• HFOV citēšana, kad instalācija nepieciešama VFOV. Gaiteņi un koridori pievērš uzmanību vertikālajam pārklājumam, nevis horizontālajam. Vai nu pārslēdzieties uz koridora režīmu, vai aprēķiniet VFOV skaidri. Noklusējuma specifikācijas lapu HFOV vērtība ir irrelevanta vertikālās ass lietotnēm.
• Slīpuma un slīpā attāluma ignorēšana. Kamera 4 m augstumā, kas vērsta uz mērķi uz zemes 10 m attālumā, ir 10,77 m slīpais attālums un zemes pēda ir trapece, nevis taisnstūris. Vienkāršā horizontālā FOV matemātika ir precīza tikai uz optikas ass.
• Aizmirst malu attiecību, sajaucot 16:9 un 4:3. 4 mm objektīvs uz 16:9 1/2.8" sensora dod 70° HFOV, bet tikai 42° VFOV. Vienāds objektīvs uz 4:3 sensora ar ekvivalentu diagonāli dod 64° HFOV un 50° VFOV. Aparatūra, kas sajaukta pa formātiem, rada nekonsekventi pārklājumu pat tad, kad "objektīvs ir vienāds".
• Panorāmiskā redzes lauka āritnības uzskatīšana. 4 sensoru 360° kamera nedod 4× vairāk pikseļu attālumā — tas dod 1× viena sensora pikseļu blīvumu jebkurā attālumā, tikai samontētu pāri plašākam azimutam. Izmantojiet panorāmisku kameru situācijas izpratnei, nevis garuma identificēšanai.

Standarti un atbilstības atsauces

• EN 62676-4:2015 — Video uzraudzības sistēmu lietošanas vadlīnijas. Nosaka DORI pikseļu blīvuma struktūru, kas pārvērš redzes lauku operacionālas veiktspējas kategorijās. EN 62676-4 kalkulators →
• IEC 62676-4:2025 (OODPCVS) — 2025. gada starptautiskais atjauninājums, kas ievieš koridora režīma pikseļu blīvumu (PPM_v) un AI-analītiku apzinošas apakš-pakāpes.
• NATO STANAG 4347 / Johnson Criteria — Cikli-uz-mērķi metrika termiskajiem sensoriem, ar 1,5 / 6 / 12 cikliem Detect / Recognize / Identify. Izmanto leņķiskos rādītājus, nevis pikseļu skaitļus. Johnson kritēriju kalkulators →
• NDAA Section 889 — ASV iepirkumu ierobežojums attiecībā uz pārsegtu video iekārtu no uzskaitītajiem ražotājiem; ortogonāls redzes lauka matemātikai, bet parasti iepirkuma priekšnoteikums. NDAA atbilstības atsauce →
• IEC 61146-1 — Video kameru mērīšanas metodes: nosaka formālas procedūras izšķirtspējas, jutības un leņķiskā pārklājuma mērīšanai laboratorijas līmenī.

Turpināt lasīšanu