Как измерить угол обзора камеры
Угол обзора 120°. Или реальные углы обзора камер видеонаблюдения
Все чаще и чаще наши кленты спрашивают камеры видеонаблюдения с углом обзора в 120 градусов и более. Большинство несведующих в этой теме людей уверены, что это типичное значение для стандартных видеокамер. Да что греха таить, многие из продавцов также заявляют, что у камер с объективом 2,8 мм угол обзора 120° по горизонтали. Давайте посмотрим на реальные значения. Мы уже измеряли реальные углы автомобильных видеорегистраторов, и развенчали миф о том, что у большинства из них угол обзора 120 и более градусов.
Для наглядного сравнения углов поля зрения на камерах с разными объективами был проведен эксперимент, который описывается далее в статье.
Мы использовали 4 IP камеры с разными объективами:
Все видеокамеры разместили на высоте около 2 метров напротив «испытательной» стены в нашем офисе. Обзор камер выровняли по центру, чтобы лучше оценить разницу в ширине угла поля зрения. Было сделано по одному снимку для каждой из трех следующих камер:
Угол обзора видеокамеры с объективом 3,6мм:
PN-IP2-B3.6 v.2.6.3 c фокусным расстоянием 3.6 мм. Видны 2 крайних кресла менеджеров и часть правой стены. Угол поля зрения приблизительно равен 73°.
Угол обзора видеокамеры с объективом 2.8мм:
Угол обзора видеокамеры с объективом 1.9мм:
PNL-IP2-B1.9MPA v.5.5.2 с фокусным расстоянием 1.9 мм. По скриншоту видно, что у этой камеры в кадр уже попадают обе витрины и даже часть дверного проема торгового зала. Угол обзора у нее достигает 109°.
Угол обзора видеокамеры с объективом 1,4 мм:
Более наглядно это можно представить таким образом:
У видеокамер с небольшим углом поля зрения выше плотность пикселей, а значит лучше детализация изображения. Многим будет достаточно такой ширина обзора, поэтому такие камеры остаются популярными в видеонаблюдении. В случае необходимости захватить больший участок для наблюдения, потребуется камера с более широким углом обзора.
Измерить угол обзора камеры – это просто!
Каждый, кто использует автомобильную видеосистему, знает, что важнейшим параметром автомобильной видеокамеры является угол обзора. От этого зависит не только удобство, но и безопасность движения. Измерение угла обзора камеры без специальных инстументов затруднительно и покупатели видеокамер вынуждены верить цифрам, указанным на упаковке. Этим производители и продавцы широко пользуются, а мы, потребители, вынуждены оценивать угол обзора камеры «на глазок» уже после её приобретения и установки в автомобиль.
Между тем объективно измерить угол обзора автомобильной видеокамеры не представляет никакой проблемы. Для этого достаточно изготовить из листа бумаги при помощи ножниц и клея простейший инструмент – измеритель угла обзора. Он даст возможность каждому измерить угол обзора видеокамеры перед покупкой прямо в магазине.
Приступим к изготовлению измерителя угла обзора видеокамеры. Нам потребуются ножницы, канцелярский клей и несколько бельевых прищепок. Клей с прищепками можно заменить степлером.
Распечатайте на обычном листе бумаги этот файл:
yadi.sk/i/1rqndpLUZ_os3g
На нём изображены в реальном масштабе две детали: корпус и измерительная линейка. Аккуратно вырезаем ножницами обе эти детали.
В центре корпуса по отметке вырезаем кружок – это будет отверстие для объектива видеокамеры. Размер этого отверстия следует выбрать чуть меньше диаметра объектива видеокамеры, чтобы плоскость бумаги приблизительно совпадала с плоскостью линзы объектива.
На корпусе аккуратно делаем сгибы по двум пунктирным линиям так, чтобы распечатанная сторона оказалась снаружи.
Концы измерительной линейки сгибаем по пунктирным линиям так, чтобы распечатанная сторона была внутри.
Обмазываем загнутые концы измерительной линейки клеем и приклеиваем их к средней части корпуса. На время высыхания клея склейку фиксируем прищепками.
После того, как клей затвердел, площадки для склейки на корпусе и измерительной линейке соединяем между собой также с помощью клея и прищепок.
Мы получили вот такую объёмную фигуру. Теперь можно приступать к измерениям. Подносим испытываемую видеокамеру к отверстию в корпусе измерителя и рассматриваем на мониторе передаваемое ею изображение.
Каждый чёрный квадратик на изображении соответствует 10º. Пересчитав целые квадратики на изображении, получим значение угла обзора по выбранному направлению.
Каждый квадратик на линейке поделён пополам специальной полоской. Таким образом, точность отсчёта в нашем измерителе составляет 5º. Несмотря на то, что эта точность невелика, но позволяет быстро и объективно сравнивать различные видеокамеры.
Следует иметь в виду, что угол обзора видеокамеры, указываемый в технических характеристиках – это угол по диагонали изображения. Чтобы его измерить, нужно повернуть измеритель так, чтобы середина линейки на мониторе проходила через противоположные углы изображения.
Но на практике важнее знать угол обзора по горизонтали. Чтобы его узнать, просто поверните измеритель так, чтобы линейка квадратиков отображалась горизонтально. Пересчитайте квадратики и умножьте полученное число на 10 – это и есть угол обзора данной видеокамеры в градусах. Если крайний квадратик виден не полностью, но видна разделяющая его полоска, то прибавьте ещё 5º.
Заодно мы увидим прямое или зеркальное изображение выдаёт испытуемая камера. Если цифры углов на линейке узнаваемы – значит камера передаёт прямое изображение, иначе – зеркальное.
Следует иметь в виду, что монитор также может ограничивать угол обзора камеры. Поэтому декларируемый угол обзора и измеренный фактически могут немного различаться. Но нам ведь нужен не теоретический, а практический угол обзора и этот измеритель даст нам именно его!
Метод измерения угла обзора парковочной камеры и не только парковочной…
Моя очередная гаджетомания это еще одна парковочная камера в авто, по сути третья. Под этот проект я ищу камеру с максимально широким углом обзора, как рыбий глаз.
Требования:
1) Угол обзора не ниже 120 градусов по горизонтали
2) Без парковочных линий
3) Без зеркального отображения
4) Качественный сенсор
5) Водонепроницаемое исполнение
6) Возможность легкой настройки угла наклона камеры
Небольшой ликбез по основным характеристикам парковочных камер.
Существуют два основных типа сенсора для камер CCD и CMOS. Первый тип от второго отличается высокой чувствительностью, меньшими шумами матрицы, быстротой и соответственно более высокой стоимостью.
Про угол обзора отдельная история. Их два: view angle и wide angle! Первый это горизонтальный угол обзора по середине матрицы, второй это диагональный от верхнего угла до противоположного нижнего угла. Производитель естественно в характеристиках заявляет угол обзора камеры wide angle и указывает его не ниже 170 градусов.
Установив для себя критерии выбора я полез на сайт aliexpress в поисках нужной камеры.
Камер там много но вот с одновременным совпадем критериев по пунктам 2,3,4,6 возникают проблемы. Среди огромного ассортимента их не так и много, по пальцам одной руки.
Мною было заказано несколько камер от разных продавцов в ценовом диапазоне 20-27$
Угол обзора объектива камеры видеонаблюдения
Одним из важных параметров, которые необходимо брать во внимание перед покупкой камеры видеонаблюдения, является угол обзора объектива. От этой величины напрямую зависит то, какая площадь наблюдаемого участка попадет в поле зрения камеры. Например, для получения общего обзора участка или тесного помещения необходимо выбирать камеры с широким углом обзора, а при необходимости сосредоточения на каком-либо определенном объекте – с узким.
Содержание:
От каких параметров зависит угол обзора?
Угол обзора объектива зависит от двух определяющих его параметров:
Следует запомнить, что чем большим ФР обладает объектив, тем меньшим будет угол его обзора, поэтому длиннофокусные объективы обладают возможностью наблюдения за относительно удаленными от камеры объектами, а широкоугольные позволяют охватить большую площадь территории или помещения.
Зависимость угла обзора камеры видеонаблюдения от физического размера матрицы также имеет место быть. Так, чем больше размер матрицы, тем большим будет угол обзора, например:
Данные расчеты справедливы для обозначения горизонтального угла обзора, для поиска вертикального угла необходимо брать в расчет соотношение вертикальных и горизонтальных сторон матрицы.
Определяем необходимое фокусное расстояние
Практически во всех случаях возникает необходимость выбора оптимального угла обзора камеры, который может быть определен благодаря расчету ФР объектива. По сути, угол обзора является зависимой величиной от фокусного расстояния. Оно может разниться для каждого конкретного случая, и напрямую зависит от:
Так, например, угол обзора в 100° хорошо подойдет для небольших тесных помещений, но будет непригоден для наблюдения за удаленными на несколько десятков метров объектами – при просмотре на записи просто невозможно будет различить детали объекта. При увеличении фокусного расстояния сужается угол обзора и появляется возможность наблюдения за относительно отдаленными объектами.
Зная несколько параметров камеры видеонаблюдения и некоторые данные об объекте наблюдения несложно определить необходимое в каждом конкретном случае ФР объектива.
Оптимальное ФР объектива рассчитывают по формуле:
F= h*S/Н или F= v*S/V, где
h – размер горизонтальной стороны матрицы;
S – расстояние до объекта слежения;
H – размер объекта наблюдения по горизонтали;
v – размер вертикальной стороны матрицы;
V – размер объекта наблюдения по вертикали.
Размер вертикальной и горизонтальной сторон сенсора камеры вы можете узнать из данной таблицы:
Для примера рассчитаем простую задачу. Дано: необходимо наблюдать за фасадной стороной небольшого гаража, шириной 4 метра, расстояние до объекта – 10 метров. Размер матрицы – ½ дюйма. Рассчитать подходящее ФР объектива камеры. Для решения воспользуемся формулой, и подставим все необходимые значения:
Рассчитав формулу мы получили, что ФР объектива должно равняться 16, но есть еще один нюанс. Очень важно, чтобы угол обзора камеры был больше рассчитанного, иначе кроме объекта наблюдения больше ничего не будет видно. Поэтому в данном случае оптимальным фокусным расстоянием объектива камеры будет 8-10 мм. Угол обзора при таких значениях будет равен около 35°, и вполне подойдет для видеонаблюдения за гаражом на расстоянии 10 метров. Ниже приведена подробная таблица с углами обзора камер с различными параметрами фокусного расстояния и размерами матрицы.
При необходимости время от времени менять угол обзора, или в любых сложных ситуациях, когда определиться с фокусным расстоянием до покупки камеры бывает проблематично, стоит приобретать камеры с вариофокальным объективом, которые позволяют регулировать угол обзора вручную. Диапазон ФР таких камер обычно лежит в пределах 2,8-12 мм. При использовании вариофокальных объективов вы можете приближать или отдалять картинку без потерь качества благодаря оптическому увеличению объектива.
Какой угол обзора выбрать?
Ответ на этот вопрос зависит от конкретной задачи, ведь каждая ситуация индивидуальна. Например, для видеонаблюдения за большой территорией без необходимости выделения конкретного объекта используют камеры с широкоугольным объективом 2,8-3,6 мм и углом обзора 70-140°.
Угол обзора 60° подобен углу обзора человеческого глаза, и является средним значением. Камеры с таким углом способны передавать детальное изображение с дальностью до объекта наблюдения до 10 м.
Камеры с длиннофокусным объективом и узким углом обзора (10-30°) применяются для наблюдения за отдаленными объектами, расстояние до которых может варьироваться от 20 до 70 метров, и зависит от ФР объектива.
Есть одна интересная особенность, которая позволяет определить расстояние уверенного распознавания объекта, и может служить своеобразной шпаргалкой при выборе камеры. Она заключается в примерном равенстве фокусного расстояния, выраженного в миллиметрах с дистанцией уверенного распознавания в метрах. Например, камера с матрицей 1/3 дюйма и объективом с фокусным расстоянием 12 мм сможет распознать человеческую фигуру на расстоянии 12 метров. На этом расстоянии размер наблюдаемой зоны будет равняться 3 метра в высоту, и 4 в ширину, что позволит достаточно уверенно провести идентификацию человека.
Углом обзора является решающим переменным для визуального восприятия размера или проекции размера объекта.
СОДЕРЖАНИЕ
Угол обзора и восприятие размера
Угол обзора в фотографии
Расчет угла обзора камеры
Для объектива, проецирующего прямолинейное изображение (сфокусированное на бесконечность, см. Вывод ), угол обзора ( α ) можно рассчитать исходя из выбранного размера ( d ) и эффективного фокусного расстояния ( f ) следующим образом:
Эффективное фокусное расстояние почти равно заявленному фокусному расстоянию объектива ( F ), за исключением макросъемки, где расстояние от объектива до объекта сравнимо с фокусным расстоянием. В этом случае необходимо учитывать коэффициент увеличения ( м ):
Угол обзора также можно определить с помощью таблиц FOV, бумажных или программных калькуляторов линз.
Пример
Вывод формулы угла зрения
Используя базовую тригонометрию, мы находим:
Макро фотография
Определяя как «эффективное фокусное расстояние», мы получаем формулу, представленную выше: ж знак равно S 2 <\ displaystyle f = S_ <2>> 
Измерение поля зрения камеры
Целью этого теста является измерение горизонтального и вертикального поля зрения объектива и датчика, используемых в системе формирования изображения, когда фокусное расстояние объектива или размер датчика неизвестны (то есть, когда вышеприведенный расчет не применим сразу). Хотя это один из типичных методов, используемых в оптической промышленности для измерения поля обзора, существует множество других возможных методов.
Обнаруженное изображение, включающее цель, отображается на мониторе, где его можно измерить. Размеры отображения полного изображения и части изображения, которая является целью, определяются путем осмотра (измерения обычно производятся в пикселях, но также могут быть в дюймах или сантиметрах).
Удаленное виртуальное изображение цели коллиматора имеет определенный угол, называемый угловой протяженностью цели, который зависит от фокусного расстояния коллиматора и размера цели. Предполагая, что воспринимаемое изображение включает в себя всю цель, угол обзора камеры, ее FOV, равен этой угловой протяженности цели, умноженной на отношение полного размера изображения к размеру целевого изображения.
Угловая протяженность цели составляет:
В этом случае общее поле зрения составляет примерно:
или, точнее, если система визуализации прямолинейна :
Этот расчет может быть горизонтальным или вертикальным FOV, в зависимости от того, как измеряются цель и изображение.
Типы линз и эффекты
Фокусное расстояние
Для обозначения линз часто используются термины, выражающие их угол зрения:
Характеристики
При заданном расстоянии между камерой и объектом более длинные линзы увеличивают объект в большей степени. Для данного увеличения объекта (и, следовательно, различного расстояния между камерой и объектом) кажется, что более длинные линзы сжимают расстояние; кажется, что более широкие линзы увеличивают расстояние между объектами.
Поскольку разные объективы обычно требуют разного расстояния между камерой и объектом для сохранения размера объекта, изменение угла обзора может косвенно исказить перспективу, изменяя видимый относительный размер объекта и переднего плана.
Примеры
Пример того, как выбор объектива влияет на угол обзора.