Три угла обзора (горизонтальный, вертикальный, диагональный) вычисляются внутри VideoCAD из фокусного расстояния и формата видеосенсора без учета дисторсии. Для большинства длиннофокусных объективов дисторсией можно пренебречь, но в случае короткофокусных объективов дисторсия вносит существенную ошибку в расчет.
Чтобы моделировать дисторсию нам надо знать фокусное расстояние объектива, размер видеосенсора и хотя бы один из реальных углов.
Значение реального угла можно взять из спецификации производителя, как в примере . Но не все производители измеряют и приводят реальные углы обзора (поля зрения) своих камер.
Рассмотрим несложную методику практического измерения углов обзора камеры. Возможно много вариантов методики в зависимости от имеющихся условий.
Задача
Имеется видеокамера с объективом. Необходимо измерить реальные углы обзора: горизонтальный, вертикальный и диагональный. Для точного моделирования зоны обзора с учетом дисторсии объектива.
|
Если представить зону обзора камеры в виде пирамиды, то вершина пирамиды будет находиться в передней нодальной точке объектива, лежащей на передней главной плоскости объектива. Передняя нодальная точка в большинстве случаев находится внутри объектива на главной оптической оси, но точное её положение в пределах длины объектива нам неизвестно.
Если мы предположим, что передняя нодальная точка находится в середине объектива, то возможная ошибка измерения размеров поля зрения составит отношение половины длины объектива к расстоянию от середины объектива до экрана. Например, если физическая длина объектива - 40мм, а расстояние от середины объектива до экрана - 1 метр, то погрешность измерения размера поля зрения p=40/2/1000=0.02, те +-2%. Погрешность измерения угла обзора будет меньше в зависимости от значения угла. Например, если угол составляет 90 градусов, то погрешность измерения угла составит +-1.3%. Если такой точности недостаточно, то следует использовать большее расстояние от камеры до экрана, но это потребует экрана большего размера, что не всегда удобно. Другим способом уменьшения погрешности является определение местоположения передней нодальной точки в пределах длины объектива. Для этого следует провести 2 измерения на разных расстояниях между передним краем объектива и экраном, например 0,5 и 0.25 метра. Далее, считая что углы обзора постоянны, решить систему уравнений, где неизвестным является расстояние от переднего края объектива до передней нодальной точки. Опуская ход решения, приведем результирующую формулу для расчета. dL=(S2 * L1 - S1 * L2) / (S1 - S2); где:
|
Порядок работы
1. Полностью откройте диафрагму, если это возможно. 2. Сфокусируйте объектив на рабочее для камеры расстояние. Фокусировку следует делать не на расстояние до экрана, а на расстояние, которое будет для камеры рабочим. В большинстве случаев таким расстоянием является гиперфокальное расстояние при полностью открытой диафрагме. Фокусировка на рабочем расстоянии делается на случай, если углы поля зрения или положение передней нодальной точки будут зависеть от расстояния фокусировки. 3. Закрепите камеру перед ровным плоским экраном. |
|
4. Прикройте диафрагму, насколько это возможно для получения достаточной четкости изображения экрана.
5. Настройте положение камеры так, чтобы главная оптическая ось камеры была строго перпендикулярна экрану. Отметьте на экране центр изображения.
6. Следя за изображением, отметьте на экране крайние точки по высоте, ширине и диагонали поля зрения.
7. Измерьте расстояния между точками на границах и отмеченным центром изображения. Граничные точки должны располагаться строго симметрично относительно центра. Если это не так, то подстройте положение камеры и вернитесь к п.5
8. Измерьте расстояния между точками (размеры поля зрения по ширине, высоте и диагонали).
9. Измерьте расстояние от передней нодальной точки объектива до экрана.
10. Вычислите углы обзора по формулам:
Ah=2 * ARCTAN(h / (2 * L));
Aw=2 * ARCTAN(w / (2 * L));
Ad=2 * ARCTAN(d / (2 * L));
Расчёт угла обзора объектива производиться по формуле:
α = 2arctg(d/2F)
При выборе фокусного расстояния объектива следует учитывать, что угол ясного зрения человека по горизонтали составляет примерно 36°, что соответствует фокусному расстоянию ~ 6,9 мм (для видеокамеры с размером матрицы 1/3"). Поэтому видеокамеры с фокусным расстоянием объектива менее 6,9 мм будут визуально отдалять изображение, более 6,9 мм - соответственно приближать. Расчёт дистанций производится на основе требований европейских норм для CCTV при разрешении матрицы видеокамеры 1944 (5 Мп), 1536 (3 Мп), 1080 (2 Мп), 1024 (1,3 Мп), 700 и 560 Твл. :
- Линейное разрешение для обнаружения объекта — 20 пикселей/м;
- Линейное разрешение для распознавания — 100 пикселей/м;
- Линейное разрешение для идентификации — 250 пикселей/м.
* Формат ввода — х.хх (разделитель — точка)
Телевизионные Вертикальные Линии (ТВЛ ) — параметр, характеризующий чёткость телевизионного изображения. Показывает максимальное количество различимых вертикальных линий на изображении, ограниченном сторонами квадрата (a=b, рис. 1), расположенного в середине экрана, например 280 белых и 280 чёрных полос соответствуют 560 ТВЛ.
Точно определить этот параметр можно с помощью тестовой таблицы ISO 12233 (рис. 2), распечатав её на листе формата А1 (желательно, но можно и А3, А2 с максимальным разрешением и контрастностью), так как реальные цифры часто не соответствуют заявленным производителями видеокамер (в т.ч. и для IP видеокамер). Соответственно расчёт дистанций нужно производить на основе полученных результатов.
| Рис. 1 | Рис. 2 |
Для получения корректных результатов необходимо, чтобы весь измерительный тракт (Видеокамера → Кабель → Монитор) был, по возможности, минимальной длины и максимального качества. Измерительная таблица должна быть равномерно освещена. Для получения результатов, приближенных к реальным можно провести измерения при различной освещённости, например 1000, 100, 10 и 1 люкс (потребуется люксметр и регулируемый источник света).
Желательно для измерений использовать аналоговый кинескопный монитор с разрешением 1000 - 1200 ТВЛ (для аналоговых видеокамер) или с разрешением WQXGA 2560×1440 и выше (для IP видеокамер), а также стабилизированный трансформаторный источник питания видеокамеры с низким уровнем собственных шумов и пульсаций напряжения. Для справки в таблице представлены самые распространённые размеры матриц, используемых в видеокамерах для охранного телевидения. Следует учесть, что из-за наличия сильных искажений в короткофокусных объективах угол обзора может отличаться от расчётного.
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Горизонтальный угол обзора – это, пожалуй, один из самых важных параметров автомобильного видеорегистратора.
Применение в видеорегистраторе широкоугольной оптики позволяет захватить в кадре несколько полос движения в непосредственной близости от автомобиля. Кадр с широким углом обзора информативен участниками движения и дорожной ситуацией, но слишком широкий угол обзора может стать причиной искажения картинки по краям кадра. Многие современные видеорегистраторы оснащены функцией «DEWARP», которая корректирует оптические искажения (дисторсию) по краям видеозаписи при работе с широкоугольным объективом и позволяет избежать искажений по краям - так называемого эффекта «рыбьего глаза». Но стоить запомнить, что чем шире угол обзора, тем хуже прорабатываются мелкие детали, вернее уменьшается дальность чтения номеров.
Острый угол, наоборот, позволяет лучше идентифицировать номера автомобилей, однако видеозаписи с таким углом обзора гораздо менее информативны. Создается впечатление, что запись проводится с «носа» автомобиля и практически полностью теряется обзор соседних полос.
Пожалуй, оптимальный угол обзора видеорегистратора по горизонтали можно вписать в диапазон 100-120 градусов. Кадр с таким уголом обзора достаточно информативен и мелкие детали прорабатываются четко.
Каждый может определить для себя сам, какой угол обзора для видеорегистратора необходим, и подобрать по параметрам необходимую модель. Многие производители автомобильных регистраторов информируют, какая оптика установлена в видеорегистраторе и с каким горизонтальным углом обзора, но иногда такой информации нет или после самостоятельной замены объектива возникает необходимость измерить угол обзора.
Измерить угол обзора можно различными способами.
Данный способ измерения горизонтального угла обзора достаточно прост и нагляден.
Для измерения необходимо распечатать данную таблицу. Для большей точности желательно распечатать на листе бумаги не менее формата А3 (297х420мм).
1. Измерить на распечатанном листе фактическое расстояние отрезка d.
2. Направить объектив видеорегистратора в точку пересечения перпендикулярных прямых, выставив расстояние от объектива до градусной сетки равное расстоянию отрезка d.
3. Посмотрев на экран видеорегистратора или на видеозапись с видеорегистратора можно увидеть таблицу с соответствующим горизонтальными углом обзора.
По результатам измерений с помощью данной таблицы горизонтальный угол обзора видеорегистратора Vosonic V747W составляет около 96-98 градусов.
Существует ряд других способов для измерения горизонтального угла обзора.
Рассмотрим еще один вариант.
В данном варианте необходимо измерить расстояние от объектива до линии, на которой находятся два ограничителя, измерить расстояние между ограничителями и высчитать по формуле горизонтальный угол.
Процесс измерения заключается в следующем:
1. Необходимо установить два ограничителя на одну прямую линию на любое расстояние друг от друга (чем больше расстояние, тем точнее будет результат измерения).
2. Расположить видеорегистратор в центре линии, на которой находятся ограничители.
3. Отодвинуть видеорегистратор от ограничителей до тех пор, пора ограничители окажутся на самых краях кадра (можно посмотреть на экране видеорегистратора или на видеозаписи).
4. Измерить расстояние от объектива регистратора до ограничителей и замерить расстояние между ограничителями.
5. С помощью следующей формулы х = 2 * arctg(b/2a) рассчитать горизонтальный угол, где а — расстояние от объектива до линии на которой находятся ограничители, b — расстояние между ограничителями.
В нашем случае, расстояние a = 40,5см, расстояние b = 90 см, после расчета по формуле горизонтальный угол обзора данного видеорегистратора равен 96 градусов.
Выполнить расчет горизонтального угла можно с помощью калькулятора, который представлен ниже.
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.
view & wide angle
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$
первая камера
вторая камера
третья камера
Не доверяя продаванам с алиэкспресса я перед подтверждением получения товара его тестировал.
Внешний вид камер не вызывал во мне сомнения по пунктам 5 и 6. Пункт 4 я достоверно проверить не мог. Пункты 2 и 3 проверялись сразу при подключениии, а вот пункт 1 я подвергал точным измерениям, так как он у меня был на первом месте.
Методика такая, подключаю камеру к телеку и произвожу измерения:)
Первоначально угол проверялся при помощи листа бумаги, линейки карандаша и транспортира. Лист бумаги выставлялся в горизонте камеры и прочерчивались линии по краям видимых областей слева и справа.
измерение транспортиром
Но такая методика позволяла измерить только горизонтальный угол, и я применил другую методику измерения.
Суть ее в моём видео:
Камера закреплена на штативе и направлена на стену на расстоянии около 30см от нее. При помощи телевизора определяю крайние видимые точки. Рулеткой измеряю расстояния между ними и камерой. Далее геометрия и расчет углов треугольника через онлайн калькулятор.
К сожалению ни одна камера из трех не соответствовала заявленным углам обзора, что очень печально! Я открывал диспут с продавцом, прикладывал видеоотчет о измерении угла обзора каждой камеры и они решались в мою пользу, а ведь я предварительно до покупки списывался с продавцом с просьбой подтвердить характеристики, иначе бы даже не стал покупать.
И я все еще в поисках своей идеальной камеры… Может кто подскажет хорошего продавца?
Антивирус Bitdefender: эффективный защитник Без вопросов
Значение слова неудачный
Обзор Samsung Galaxy A7 (2017): не боится воды и экономии Стоит ли покупать samsung a7
Делаем бэкап прошивки на андроиде
Как настроить файл подкачки?