FOV kalkulačka

HFOV, VFOV a IFOV — matematika za každou CCTV kamerou

Zorné pole kamery je určené presne dvoma fyzikálnymi veličinami: aktívnymi rozmermi zobrazovacieho senzora a ohniskovou vzdialenosťou objektívu. Všetko ostatné — megapixely, kodek, branding, typ montáže — je pri uhlomernom pokrytí irelevantné. Horizontálne zorné pole (HFOV) sa vypočítava ako HFOV = 2 × arctan(W / 2f), kde W je aktívna šírka senzora v milimetroch a f je ohnisková vzdialenosť objektívu v milimetroch. Vertikálne zorné pole (VFOV) sa vypočítava rovnakým vzorcom, ale s výškou senzora H namiesto W. Diagonálne zorné pole používa diagonálu senzora. Väčšina CCTV špecifikačných listov uvádza len HFOV; kalkulačka vyššie ju vypočítava z ohniskovej vzdialenosti a prednastavenia senzora, ktoré si zvolíte.

Pomer strán je dôležitý, pretože šírka a výška senzora nie sú nezávislé. Moderný 16:9 CMOS ako Sony IMX415 má aktívnu plochu 5,6 × 3,1 mm (optický formát 1/2,8"). S objektívom 4 mm dáva HFOV ≈ 70°, ale VFOV ≈ 42°. Senzor 4:3 s ekvivalentnou diagonálou by dal HFOV ≈ 64° a VFOV ≈ 50°. Špecifikovať "širokouhlý" bez toho, aby ste uviedli, ktorá os je širokouhlá, je nejednoznačné: rovnakým objektívom vyzerá dramaticky inak na senzoroch 16:9 v porovnaní so senzormi 4:3.

Veľkosti senzora v CCTV sú dedené z nomenklatúry videových trubíc a takmer nikdy nezodpovedajú doslova udávaným zlomkom. Senzor "1/3 palca" má približne 4,8 mm šírky, "1/2,7 palca" má 5,0 mm, "1/2,8 palca" má 5,4 mm, "1/2 palca" má 6,4 mm, "2/3 palca" má 8,8 mm a "1 palec" má 12,8 mm. Použitie doslova vyjadrovaného zlomku palca v ľubovoľnom vzorci zorného poľa nadhodnocuje uhlové pokrytie o 30-60%. Vždy si pozrite aktívnu šírku v milimetroch z údajového listu senzora, alebo sa spoľahujte na dobre známe prednastavenia v kalkulačke vyššie.

IFOV — okamžité zorné pole alebo uhlová veľkosť jedného pixelu — je to, čo skutočne určuje, či viete rozlíšiť tvár alebo čítať evidenčné čísla. IFOV v miliradoch je približne 1000 × pixel_pitch / ohnisková_vzdialenosť. Senzor 1/2,8" s 4 MP má hustotu pixelov približne 2,0 µm; s objektívom 4 mm to je 0,5 mrad/px, alebo zhruba jeden pixel na 2 mm na vzdialenosti 4 m. Vynásobte počtom požadovaných pixelov na cieľ (typicky 200 px na tvár na identifikáciu) a máte maximálnu vzdialenosť identifikácie bez použitia úplnej matematiky DORI.

Režim koridoru otáča senzor o 90°, aby dlhá os bežala vertikálne — užitočné pre chodby, eskalátory a úzke uličky. HFOV a VFOV si v firmware vymenia miesta a kamera produkuje video stream v orientácii portrét. VMS musí podporovať rozloženie 9:16, aby to zobrazil správne. Viacčlenné a panoramické kamery spájajú prekrývajúce sa rámce z dvoch až ôsmich párov senzor-objektív, aby vytvorili spojité široké zorné pole — typické efektívne HFOV je 180° alebo 360°, ale rozlíšenie v švoch sa markantne znižuje a hustota pixelov na meter na vzdialenosti nie je lepšia ako u jedného senzora s rovnakým počtom MP.

Korekcia sklonu je dôležitá pre akúkoľvek kameru, ktorá nie je namierená dokonale horizontálne. Ak je kamera vo výške 4 m a hľadí nadol na cieľ na zemi 10 m ďaleko, šikmo dosah je √(4² + 10²) = 10,77 m, nie 10 m. Vertikálne zorné pole zachytáva zem bližšiu aj vzdialenejšiu naraz, takže hustota pixelov sa dramaticky mení po celej projektovanej stope. Väčšina chýb pri plánovaní pochádza z toho, že inžinieri to ignorujú a predpokladajú čisté obdĺžnikové pôdorysné pokrytie s rovnomerným PPM.

Ako používať túto FOV kalkulačku

1. Vyberte formát senzora.Štyri prednastavenia pokrývajú takmer každú kameru s fixným objektívom, ktorá sa dnes dodáva: 1/3" pre vstupné bullet kamery, 1/2" pre strednej triedy turret kamery a väčšinu 4 MP kamier, 2/3" pre prémiové box a PTZ modely a 1" pre senzory špecialista na nízke svetlo. Šírka v milimetroch sa vyplní automaticky.
2. Nastavte ohniskovú vzdialenosť.Presuňte posuvník na ľubovoľnú hodnotu medzi 1 a 50 mm alebo kliknite na obľúbené prednastavenie (2,8, 3,6, 4, 6, 8, 12, 16, 25, 35, 50). Pre objektív s premenlivým zaostrením vyhodnoťte kalkulačku na oboch koncoch rozsahu zoomu.
3. Nastavte vzdialenosť cieľa.Toto je horizontálna vzdialenosť od kamery k rovine záujmu — brána, riad políc, okraj parkoviska. Používajte metre alebo stopy podľa vašich uprednostňovaní jednotiek. Šírka pokrytia na tej vzdialenosti sa vypočítava live nižšie.
4. Prečítajte si dve výstupné karty.Prvá ukazuje horizontálne uhlové zorné pole v stupňoch — užitočné pri porovnávaní s marketingovými tvrdeniami výrobcov. Druhá ukazuje lineárnu šírku scény pokrytej na vašej zvolené vzdialenosti — užitočné pri porovnávaní s fyzickou plochou, ktorú potrebujete sledovať.

Vypracovaný príklad: parkovisko ANPR

Manažér maloobchodného parku chce automatické rozpoznávanie evidenčných čísel (ANPR) pri jednopruhovom vchode vozidiel. Pruha je 3,5 m široká a kamera bude namontovaná na 4 m na stĺpe umiestnenom 12 m od línie čítania. Vozidlo musí jazdiť dostatočne pomaly, aby bolo identifikovateľné — predpokladajte 10 km/h alebo menej, čo dáva rozpočet expozície približne 1/250 s.

Začnite s kamerou 4 MP (2560 horizontálnych pixelov) na senzore 1/2,8". Aby ste spoľahlivo čítali európsku tabuľku (520 mm širokú), potrebujete aspoň 250 PPM na rovine tabuľky — ekvivalentne asi 130 pixelov cez tabuľku. Zapojte objektív 4 mm do kalkulačky: HFOV ≈ 68°, šírka scény na 12 m ≈ 16,2 m. To rozprestiera 2560 pixelov na 16,2 m, čo dáva iba 158 PPM — ďaleko pod 250 PPM potrebnými.

Prejdite na objektív 8 mm. HFOV klesá na 37,4°, šírka scény na 12 m sa stáva 8,1 m a hustota pixelov stúpa na 316 PPM — pohodlne nad podlahou 250 PPM pre identifikáciu. Horizontálne pokrytie 8,1 m ľahko obsahuje pruhu 3,5 m plus maržu. Šikmý dosah z montážnej výšky 4 m na líniu čítania 12 m je √(4² + 12²) = 12,65 m, takže efektívne PPM na rovine šikmeho cieľa je bližšie k 300, stále ďaleko nad prahom.

Objektív 12 mm by dal 474 PPM — zbytočný pre jednu pruhu a príliš úzky na zachytenie tabuľiek, ak vozidlo stojí trochu na boku. Objektív 8 mm je správnou voľbou. Rovnaký výpočet tiež odhaluje, prečo je "akákoľvek 4 MP kamera" nedostatočná: objektív 4 mm na 12 m jednoducho nedá dosť pixelov na tabuľku, bez ohľadu na to, ako je kamera marketovaná.

Časté chyby v zornú poľu

• Použitie doslova vyjadrovaného zlomku palca ako šírky senzora.Senzor 1/2,8" nie je 1/2,8 palca (9 mm) široký — je 5,4 mm. Použitie nesprávnej šírky robí každú hodnotu zorného poľa o 30-60% širšiu a každý odhad vzdialenosti príliš optimistický.
• Citovanie HFOV, keď inštalácia potrebuje VFOV.Chodby a koridory sa starajú o vertikálne pokrytie, nie horizontálne. Buď prepnite na režim koridoru alebo vypočítajte VFOV explicitne. Prednastavená hodnota HFOV zo špecifikačného listu je pre aplikácie s vertikálnou osou irelevantná.
• Ignorovanie sklonu a šikmého dosahu.Kamera vo výške 4 m namierená na cieľ na zemi 10 m ďaleko má šikmý dosah 10,77 m a pôdorysné pokrytie podlahy je lichobežník, nie obdĺžnik. Jednoduchá matematika horizontálneho zorného poľa je presná iba na optickej osi.
• Zabudnutie pomeru strán pri zmiešaní 16:9 a 4:3.Objektív 4 mm na senzore 16:9 1/2,8" dáva HFOV 70°, ale iba VFOV 42°. Rovnaký objektív na senzore 4:3 ekvivalentnej diagonály dáva HFOV 64° a VFOV 50°. Hardvér zmiešaný naprieč formátmi produkuje nekonzistentné pokrytie, dokonca keď je "objektív rovnaký".
• Nakladanie s panoramickým zorným poľom ako aditívnym.Kamera so 4 senzormi 360° nedáva 4× počet pixelov na vzdialenosti — dáva 1× hustotu pixelov jedného senzora na akejkoľvek diaľke, iba stitehenú cez širší azimut. Použite panoramickú kameru pre povedomie situácie, nie pre identifikáciu na veľkú vzdialenosť.

Normy a referencie súladu

• EN 62676-4:2015 — Usmernenie aplikácie pre systémy video dohľadu. Definuje rámec hustoty pixelov DORI, ktorý prevádzá zorné pole na kategórie operačného výkonu.Kalkulačka EN 62676-4 →
• IEC 62676-4:2025 (OODPCVS) — Medzinárodná obnova z roku 2025, ktorá zavádza hustotu pixelov v režime koridoru (PPM_v) a podskupiny s vedomím AI-analýzy.
• NATO STANAG 4347 / Johnson Criteria — Metrika cyklov na cieľ pre tepelné senzory s 1,5 / 6 / 12 cyklami pre Deteguj / Rozpoznaj / Identifikuj. Používa uhlové metriky namiesto počtov pixelov.Kalkulačka Johnsonovho kritéria →
• NDAA Section 889 — Americké obmedzenie nákupu na pokrytý video operačný systém od uvedených výrobcov; ortogonálne k matematike zorného poľa, ale typicky predpoklad tendru.Referencia na súlad NDAA →
• IEC 61146-1 — Metódy merania videokamier: definuje formálne postupy merania rozlíšenia, citlivosti a uhlového pokrytia na laboratórnej úrovni.

Pokračujte v čítaní