FOV-kalkylator

HFOV, VFOV och IFOV – beräkningarna bakom varje övervakningskamera

En kameras synfält (FOV) bestäms av exakt två fysiska storheter: bildsensorns aktiva mått och objektivets brännvidd. Allt annat – megapixlar, videokodek, varumärke, monteringstyp – är irrelevant för den vinkelmässiga täckningen. Det horisontella synfältet (HFOV) är HFOV = 2 × arctan(W / 2f), där W är sensorns aktiva bredd i millimeter och f är objektivets brännvidd i millimeter. Det vertikala synfältet (VFOV) är samma formel med sensorhöjden H i stället för W. Det diagonala synfältet använder sensorns diagonal. De flesta datablad för övervakningskameror anger bara HFOV; kalkylatorn ovan härleder det från den brännvidd och det sensorförval du väljer.

Bildförhållandet spelar roll eftersom sensorbredd och sensorhöjd inte är oberoende. En modern 16:9-CMOS som Sony IMX415 har en aktiv yta på 5,6 × 3,1 mm (optiskt format 1/2,8"). Med ett 4 mm-objektiv ger det HFOV ≈ 70° men VFOV ≈ 42°. En 4:3-sensor med motsvarande diagonal skulle ge HFOV ≈ 64° och VFOV ≈ 50°. Att ange "vidvinkel" utan att säga vilken axel som är bred är tvetydigt: samma objektiv ser dramatiskt annorlunda ut på 16:9- jämfört med 4:3-sensorer.

Sensorstorlekar inom kameraövervakning är ärvda från vidicon-rörens nomenklatur och matchar nästan aldrig den bokstavliga bråkdelen. En "1/3 tum"-sensor är ungefär 4,8 mm bred, en "1/2,7 tum" är 5,0 mm, en "1/2,8 tum" är 5,4 mm, en "1/2 tum" är 6,4 mm, en "2/3 tum" är 8,8 mm och en "1 tum" är 12,8 mm. Att använda den bokstavliga tumbråkdelen i någon FOV-formel överskattar den vinkelmässiga täckningen med 30–60 %. Slå alltid upp den aktiva mm-bredden i sensorns datablad, eller förlita dig på de välkända förvalen i kalkylatorn ovan.

IFOV – det momentana synfältet, eller den vinkelmässiga storleken på en enda pixel – är vad som faktiskt avgör om du kan urskilja ett ansikte eller läsa en registreringsskylt. IFOV i milliradianer är ungefär 1000 × pixelavstånd / brännvidd. En 1/2,8" 4 MP-sensor har en pixelavstånd på cirka 2,0 µm; med ett 4 mm-objektiv blir det 0,5 mrad/px, eller ungefär en pixel per 2 mm på 4 m avstånd. Multiplicera med de pixlar-på-mål som krävs (vanligtvis 200 px på ett ansikte för identifiering) så har du det maximala identifieringsavståndet utan att behöva tillämpa fullständiga DORI-beräkningar.

Korridorläge roterar sensorn 90° så att den långa axeln går vertikalt – användbart för korridorer, rulltrappor och smala gångar. HFOV och VFOV byter plats i firmware, och kameran producerar en videoström i porträttorientering. VMS:et måste stödja 9:16-layout för att visa den korrekt. Multisensor- och panoramakameror syr ihop överlappande bilder från två till åtta sensor-objektivpar för att skapa ett kontinuerligt brett synfält – typiskt effektivt HFOV är 180° eller 360°, men upplösningen vid skarvarna sjunker märkbart och pixeltätheten per meter på avstånd är inte bättre än en enda sensor med samma MP-antal.

Lutningskorrigering är viktig för alla kameror som inte är riktade helt horisontellt. Om en kamera på 4 m höjd tittar ner mot ett mål på marken 10 m bort är det sneda avståndet √(4² + 10²) = 10,77 m, inte 10 m. Det vertikala synfältet fångar både nära och avlägsen mark samtidigt, så pixeltätheten varierar dramatiskt längs det projicerade fotavtrycket. De flesta planeringsfel kan spåras tillbaka till att ingenjörer ignorerar detta och antar ett rent rektangulärt markfotavtryck med jämn PPM.

Så använder du den här FOV-kalkylatorn

1. Välj sensorformat. De fyra förvalen täcker nästan alla kameror med fast objektiv som levereras i dag: 1/3" för instegsbullets, 1/2" för turrets i mellanklass och de flesta 4 MP-kameror, 2/3" för premium-box- och PTZ-modeller, samt 1" för specialsensorer för svagt ljus. mm-bredden fylls i automatiskt.
2. Ställ in brännvidden. Dra i reglaget för valfritt värde mellan 1 och 50 mm, eller klicka på ett populärt förval (2,8, 3,6, 4, 6, 8, 12, 16, 25, 35, 50). För ett varifokalt objektiv, utvärdera kalkylatorn vid båda ändarna av zoomintervallet.
3. Ställ in målavståndet. Detta är det horisontella avståndet från kameran till intresseplanet – grinden, hyllraden, kanten på parkeringsrutan. Använd meter eller fot enligt din enhetsinställning. Täckningsbredden på det avståndet beräknas direkt nedan.
4. Läs av de två utdatakorten. Det första visar det horisontella vinkelmässiga synfältet (FOV) i grader – användbart vid jämförelse mot tillverkarens marknadsföring. Det andra visar den linjära scenbredden som täcks på ditt valda avstånd – användbart vid jämförelse mot den fysiska yta du behöver övervaka.

Genomgånget exempel: ANPR på parkeringsplats

En chef för ett köpcentrum vill ha automatisk registreringsskyltsigenkänning (ANPR) vid den enfiliga fordonsinfarten. Filen är 3,5 m bred, och kameran ska monteras på 4 m på en stolpe placerad 12 m från avläsningslinjen. Fordonet måste köra tillräckligt långsamt för att vara identifierbart – anta 10 km/h eller mindre, vilket ger en slutarbudget på cirka 1/250 s.

Börja med en 4 MP-kamera (2560 horisontella pixlar) på en 1/2,8"-sensor. För att tillförlitligt läsa en europeisk registreringsskylt (520 mm bred) behöver du minst 250 PPM på skyltplanet – motsvarande cirka 130 pixlar tvärs över själva skylten. Mata in ett 4 mm-objektiv i kalkylatorn: HFOV ≈ 68°, scenbredd vid 12 m ≈ 16,2 m. Det sprider 2560 pixlar över 16,2 m, vilket ger bara 158 PPM – långt under de 250 PPM som behövs.

Gå upp till ett 8 mm-objektiv. HFOV sjunker till 37,4°, scenbredden vid 12 m blir 8,1 m, och pixeltätheten stiger till 316 PPM – bekvämt över identifieringsgolvet på 250 PPM. Den horisontella täckningen på 8,1 m rymmer enkelt den 3,5 m breda filen plus marginal. Det sneda avståndet från monteringshöjden på 4 m till avläsningslinjen på 12 m är √(4² + 12²) = 12,65 m, så den effektiva PPM:en vid det sneda målplanet är närmare 300, fortfarande långt över tröskeln.

Ett 12 mm-objektiv skulle ge 474 PPM – överdrivet för en enda fil och för smalt för att fånga skyltar om ett fordon stannar något åt sidan. 8 mm-objektivet är rätt val. Samma beräkning avslöjar också varför "vilken 4 MP-kamera som helst" inte räcker: ett 4 mm-objektiv på 12 m sätter helt enkelt inte tillräckligt med pixlar på skylten, oavsett hur kameran marknadsförs.

Vanliga FOV-misstag

• Att använda den bokstavliga tumbråkdelen som sensorbredd. En 1/2,8"-sensor är inte 1/2,8 tum (9 mm) bred – den är 5,4 mm. Att använda fel bredd gör varje FOV-värde 30–60 % för brett och varje avståndsuppskattning för optimistisk.
• Att ange HFOV när installationen behöver VFOV. Hallar och korridorer bryr sig om vertikal täckning, inte horisontell. Antingen rotera till korridorläge eller beräkna VFOV explicit. Standarddatabladets HFOV-värde är irrelevant för tillämpningar längs den vertikala axeln.
• Att ignorera lutning och snett avstånd. En kamera på 4 m höjd riktad mot ett mål på marken 10 m bort har ett snett avstånd på 10,77 m och golvfotavtrycket är ett trapets, inte en rektangel. De enkla horisontella FOV-beräkningarna är exakta endast vid den optiska axeln.
• Att glömma bildförhållandet när man blandar 16:9 och 4:3. Ett 4 mm-objektiv på en 16:9 1/2,8"-sensor ger 70° HFOV men bara 42° VFOV. Samma objektiv på en 4:3-sensor med motsvarande diagonal ger 64° HFOV och 50° VFOV. Hårdvara blandad över format ger inkonsekvent täckning även när "objektivet är samma".
• Att behandla panorama-FOV som additivt. En 360°-kamera med 4 sensorer ger inte 4× pixlar på avstånd – den ger 1× pixeltätheten hos en enda sensor på ett givet avstånd, bara ihopsydd över en bredare azimut. Använd en panoramakamera för situationsmedvetenhet, inte för identifiering på långt avstånd.

Standarder och efterlevnadsreferenser

• EN 62676-4:2015 — Tillämpningsriktlinje för videoövervakningssystem. Definierar DORI-pixeltäthetsramverket som omvandlar FOV till operativa prestandakategorier. EN 62676-4-kalkylator →
• IEC 62676-4:2025 (OODPCVS) — Den internationella uppdateringen från 2025 som introducerar pixeltäthet för korridorläge (PPM_v) och AI-analysmedvetna undernivåer.
• NATO STANAG 4347 / Johnson Criteria — Cykler-på-mål-mått för värmesensorer, med 1,5 / 6 / 12 cykler för detektering / igenkänning / identifiering. Använder vinkelmässiga mått snarare än pixelantal. Johnson-kriteriekalkylator →
• NDAA Section 889 — Amerikansk upphandlingsrestriktion för täckt videoutrustning från listade tillverkare; ortogonal mot FOV-beräkningar men vanligtvis ett krav i anbud. NDAA-efterlevnadsreferens →
• IEC 61146-1 — Mätmetoder för videokameror: definierar de formella procedurerna för att mäta upplösning, känslighet och vinkelmässig täckning på laboratorienivå.

Fortsätt läsa