Orodje za izbiro objektiva

Kako goriščna razdalja, senzor in DORI medsebojno vplivajo

Goriščna razdalja je razdalja v milimetrih med optičnim središčem objektiva in slikovnim senzorjem, ko je objektiv fokusiran v neskončnost. Krajše goriščne razdalje zajamejo širše kote, daljše pa ožje kote z večjo navidezno povečavo. Isti objektiv se na različnih velikostih senzorja obnaša različno — 4 mm objektiv na senzorju 1/3" da 65° HFOV, isti 4 mm objektiv na senzorju 2/3" pa da 95° HFOV. Izbira objektiva brez izbire senzorja nima smisla.

V praksi inštalaterjev se štirje pragi DORI po EN 62676-4 jasno prevedejo v priporočila za goriščno razdaljo, ko sta razdalja in senzor določena. Pri 4 MP kameri s senzorjem 1/2,8" (tipična konfiguracija CCTV leta 2026) veljajo naslednja praktična pravila: 2,8 mm za pokritost stopnje zaznavanja do 5 m, 4 mm za pokritost stopnje opazovanja 5–10 m, 6 mm za pokritost stopnje prepoznave 10–15 m, 8 mm za prepoznavo pri 15–20 m ali identifikacijo pri 8–10 m, 12 mm za identifikacijo pri 12–18 m ter 16–25 mm za identifikacijo nad 20 m. Zgornji kalkulator uporablja poenostavljeno različico te preslikave za razdaljo vidne linije, ki jo vnesete, pri čemer upošteva montažno višino prek poševne razdalje.

Fiksni objektivi vas zavežejo k eni goriščni razdalji; varifokalni objektivi (npr. 2,8–12 mm) omogočajo nastavitev na terenu po montaži kamere. Fiksni objektivi so tipično 30–50 % cenejši, nekoliko ostrejši pri polni zaslonki in imajo manj gibljivih delov, ki bi lahko odpovedali. Varifokalni objektivi so prava izbira, kadar (a) razdalja namestitve ni gotova, (b) bi stranka lahko prerazporedila pohištvo ali police, ali (c) uvajate en sam SKU na več lokacijah in želite standardizirati zalogo. Motorizirani varifokalni objektiv — včasih imenovan tudi "samodejno ostrenje" ali "daljinski zoom" — omogoča prilagajanje iz VMS brez ponovnega obiska lokacije, kar se povrne že po enem izognjenem terenskem obisku.

Objektivi ribje oko (1,0–1,8 mm, pogosto z nastavkom M12) dosežejo polkrožno pokritost 180–360° z namernim popačenjem slike. Gostota slikovnih pik na robovih je bistveno nižja kot v središču, zato je dejanski doseg DORI pri kameri ribje oko veliko krajši, kot kaže njena kotna pokritost. Kamero ribje oko uporabite za splošno zaznavanje razmer — vedeti, da je nekdo nekje v prostoru — in jo za vsako identifikacijsko nalogo dopolnite z ločeno telefoto kamero. Standardni pravokotni objektivi (2,8 mm in daljši na običajnih senzorjih) ohranjajo ravne črte in enotno gostoto slikovnih pik, kar predpostavlja vsak izračun DORI.

Kakovost objektiva je najpomembnejša pod obremenitvijo. Standardna krivulja MTF (funkcija prenosa modulacije), prikazana v podatkovnih listih objektivov, kaže, koliko kontrasta objektiv ohrani pri naraščajočih prostorskih frekvencah — višji MTF pri visokih frekvencah pomeni ostrejše podrobnosti. Steklene leče pri MTF, termični stabilnosti in dolgoročni jasnosti presegajo plastične, vendar stanejo od trikrat do petkrat več. Pri širokokotnih objektivih 2,8–4 mm, kjer je gostota slikovnih pik že tako nizka, zadostuje cenovno ugoden plastičen objektiv. Pri objektivih 12 mm in daljših, kjer se vsaka enota MTF prevede v dokazni doseg, se vrhunsko steklo z elementi z nizko disperzijo (LD) hitro povrne.

Zaslonsko število — zapisano f/1,6, f/2,0 itd. — je razmerje med goriščno razdaljo in premerom vstopne zenice ter določa, koliko svetlobe doseže senzor. Nižje zaslonsko število pomeni več zajete svetlobe. f/1,4 je dvakrat svetlejši od f/2,0 in štirikrat svetlejši od f/2,8. Pri namestitvah v slabi osvetlitvi (parkirišča ponoči, notranja skladišča s šibko osvetlitvijo) je pomembna vsaka stopnja: objektiv f/1,6 bo dal uporabno sliko tam, kjer objektiv f/2,4 pade pod najmanjšo osvetljenostjo (lux) kamere. Kompromis je globinska ostrina in ostrina na robovih — širše zaslonke ostrijo ožji razpon razdalje in kažejo več kromatske aberacije. Za identifikacijo na daljavo pri 20 m in več v dobri osvetlitvi je optimalno območje f/2,0–f/2,4. Za kupolaste kamere v slabi osvetlitvi pri 5–10 m dajte prednost f/1,4–f/1,6.

Kako uporabljati ta izbirnik objektiva

1. Nastavite montažno višino. Uporabite dejansko montažno višino kamere nad ciljno ravnino. Pri stropno montiranih notranjih kamerah je ciljna ravnina običajno tla; pri kamerah na drogu na prostem je to ponavadi 1,5 m nad tlemi (višina glave). 3 m je tipična notranja montažna višina, 4–6 m pa je značilno za zunanje montaže na drog.
2. Nastavite razdaljo do cilja. To je vodoravna razdalja od točke neposredno pod kamero do cilja. Kalkulator montažno višino in vodoravno razdaljo združi v poševno razdaljo, ki jo mora objektiv dejansko razločiti.
3. Preberite priporočeni objektiv. Zeleni panel prikazuje goriščno razdaljo, ki na tipični 4 MP kameri s senzorjem 1/2,8" doseže uravnotežen cilj gostote slikovnih pik. Uporabite ga kot izhodišče za osnutke razpisne dokumentacije in ponudbe.
4. Primerjajte s celotno tabelo. Primerjalna tabela objektivov prikazuje vsako pogosto goriščno razdaljo s pričakovanim dosegom pokritosti in FOV. Uporabite jo za oceno alternativ — če na primer vaš razpis pri isti razdalji zahteva pokritost stopnje identifikacije, izberite objektiv dve stopnji višje od priporočenega.

Praktični primer: identifikacija obraza na vhodu trgovine

Trgovec v mestnem središču ima 1,8 m širok vhod z avtomatskimi vrati in želi, da se obraz vsakega kupca zajame pri pragu identifikacije po EN 62676-4 (250 PPM) za pregled preprečevanja izgub. Izbrana montaža je obstoječi spuščeni strop 3 m nad tlemi, kamera pa je nameščena 4 m vodoravno znotraj vrat, tako da kupci ob vstopu hodijo proti njej.

Poševna razdalja od kamere do ravnine obraza na višini 1,6 m — ob predpostavki, da je obraz 1,4 m pod kamero — je √(4² + 1,4²) = 4,24 m. Če te vrednosti vnesete v izbirnik objektiva z montažno višino 3 m in ciljno razdaljo 4 m, je priporočeni objektiv 2,8 mm. Vendar je to priporočilo umerjeno na uravnoteženo splošno pokritost; za gostoto slikovnih pik stopnje identifikacije na obrazu moramo to preveriti z izrecnim izračunom DORI.

Na senzorju 4 MP 1/2,8" (2560 vodoravnih slikovnih pik, širina senzorja 5,4 mm) 2,8 mm objektiv da HFOV ≈ 88°, širino prizora pri 4,24 m ≈ 8,2 m in gostoto slikovnih pik približno 312 PPM — precej nad mejo identifikacije 250 PPM. Vodoravna pokritost 8,2 m je precej širša od 1,8 m širokega vhoda, zato ena kamera z rezervo pokrije vhod in zajame kupce, ki se približujejo z obeh strani. 4 mm objektiv bi dal 478 PPM in pokritost 5,7 m — prav tako izvedljivo, z dodatno dokazno rezervo v zameno za nekoliko ožje vodoravno zajemanje.

Integrator za ponudbo izbere motoriziran varifokalni objektiv 2,8–12 mm kot SKU, ker (a) ima veriga 80 trgovin z različnimi širinami vrat in višinami stropov, in (b) je vsako prihodnjo spremembo razporeditve trgovine mogoče na daljavo ponovno nastaviti iz VMS brez pošiljanja tehnika. Skupni podražitveni presežek glede na fiksni SKU 2,8 mm je približno 35 %, vendar se prihranki zaradi izognjenih terenskih obiskov povrnejo že pri enem preprečenem obisku lokacije na kamero v petih letih njene življenjske dobe.

Pogoste napake pri izbiri objektiva

• Izbira objektiva za največjo razdaljo namesto za delovno razdaljo. 25 mm objektiv odlično pokrije 50 m, a je pri 5 m neuporaben — vse bližje je neostro, FOV pa je preozko, da bi zajel objekt. Objektiv vedno izberite glede na tipično delovno razdaljo, ne glede na najslabši primer. Če se delovni razpon spreminja, uporabite varifokalni objektiv.
• Zamenjevanje optičnega zooma z digitalnim. 12-kratni optični zoom dejansko poveča gostoto slikovnih pik na cilju. 12-kratni digitalni zoom pa le programsko poveča manjše število slikovnih pik — ne more ustvariti podrobnosti, ki jih objektiv ni zajel. Zahteve po identifikaciji vedno potrebujejo optični doseg.
• Zanemarjanje zaslonskega števila pri namestitvah v slabi osvetlitvi. 4 mm objektiv f/2,4 je pri 5 luksih približno polovico manj svetel kot 4 mm objektiv f/1,6 — to pogosto pomeni razliko med uporabno barvno sliko in šumno črno-belo sliko samo z IR osvetlitvijo. Vedno preverite specifikacije najmanjše osvetljenosti za kombinacijo objektiva in kamere, ne samo za kamero.
• Neustrezno ujemanje nastavka objektiva s formatom senzorja. Objektiv, zasnovan za senzor 1/3", bo pri uporabi s senzorjem 1/2" močno vinjetiral. Specifikacijo kroga slike objektiva vedno uskladite z velikostjo senzorja ali večjo. Nastavki M12 prevladujejo do 1/2"; nastavek CS prevladuje pri 1/2" in več.
• Pretirano zahtevanje kakovosti stekla pri širokokotnih objektivih. 2,8 mm širokokotni objektiv že tako redko razporedi slikovne pike — vrhunsko steklo pri razdalji komaj izboljša uporabno ločljivost. Proračun raje prihranite za objektive z daljšim dosegom, kjer se MTF dejansko prevede v dokazni doseg.
• Pozabljanje na perspektivično skrajšanje pri velikem naklonu dolgih objektivov. 25 mm objektiv, usmerjen strmo navzdol, drastično stisne globinsko ostrino. Osebe na bližnjem robu kadra so videti popačene, osebe na oddaljenem robu pa videti prave oblike, a majhne. Dolgi objektivi potrebujejo majhne kote naklona, veliki nakloni pa krajše goriščne razdalje.

Standardi in reference o skladnosti

• EN 62676-4:2015 — Smernice za uporabo video nadzora. Zgornja priporočila za objektive so umerjena na pragove standarda 25 / 63 / 125 / 250 PPM. Kalkulator EN 62676-4 →
• IEC 62676-4:2025 (OODPCVS) — Posodobitev iz leta 2025, ki uvaja gostoto slikovnih pik za korodorski način in podravni z AI analitiko; pomembna pri izbiri objektivov za hodnike in namestitve strojnega vida.
• NATO STANAG 4347 / Johnson Criteria — Metrika ciklov na cilju za termalne senzorje. Vodi izbiro objektivov za termalno slikanje na dolge razdalje, kjer DORI ne velja. Kalkulator Johnsonovih kriterijev →
• NDAA Section 889 — Ameriška nabavna omejitev za navedene proizvajalce; velja za sklope kamere in objektiva, prodane kot enoto. Referenca o skladnosti z NDAA →
• ISO 12233 — Metodologija merjenja ločljivosti in odziva na prostorsko frekvenco. Osnova za meritve MTF, navedene v podatkovnih listih objektivov.

Nadaljujte z branjem