Русский
Сравнение диапазонов поля зрения модулей камеры для различных сценариев использования
Создано 01.20
В мире технологий обработки изображений поле зрения (FOV) модуля камеры — это гораздо больше, чем просто техническая характеристика; это мост между возможностями устройства и реальными потребностями пользователя. Независимо от того, снимаете ли вы панорамный пейзаж с дрона, сканируете штрихкод в магазине или делаете селфи на смартфон, правильный диапазон FOV может улучшить или испортить качество и полезность изображения. Однако при ошеломляющем количестве доступных вариантов FOV (от узких телеобъективов с углом 20° до сверхширокоугольных "рыбьих глаз" с углом 170°) выбор правильного часто кажется сложной задачей.
Это руководство использует подход, основанный на сценариях использования, для сравнениямодуля камерыДиапазоны поля зрения (FOV) — вместо простого перечисления чисел мы разберем, как различные поля зрения работают в реальных сценариях, какие компромиссы они влекут за собой и как подобрать их для вашего конкретного приложения. В итоге вы сможете выйти за рамки мифов «больше — лучше» или «уже — четче» и принимать обоснованные решения для вашего проекта, будь то потребительская электроника, промышленная автоматизация или видеонаблюдение.
Во-первых: что такое поле зрения (FOV) и почему это важно?
Прежде чем перейти к сравнению, давайте проясним основы. FOV относится к угловому диапазону сцены, который может захватить модуль камеры, измеряемому в градусах (°). Он определяется двумя ключевыми факторами: фокусным расстоянием объектива и размером матрицы изображения. Более короткое фокусное расстояние или большая матрица приведут к более широкому полю зрения, в то время как более длинное фокусное расстояние или меньшая матрица сузят поле зрения.
Почему это важно? Поле зрения напрямую влияет на три критически важных аспекта обработки изображений:
• Охват сцены: Широкие углы обзора (FOV) захватывают больше окружения (отлично подходит для групповых фотографий или наблюдения за большой территорией), в то время как узкие углы обзора фокусируются на конкретных деталях (идеально для удаленных объектов, таких как дикая природа или сканирование штрих-кодов).
• Перспектива и искажения: Ультраширокие углы обзора часто вносят бочкообразные искажения (искривление прямых линий по краям), в то время как узкие углы обзора имеют минимальные искажения, но могут заставлять объекты казаться дальше друг от друга.
• Разрешение изображения и детализация: Поскольку пиксели датчика распределены по всему полю обзора, более широкие углы обзора могут снизить плотность пикселей (и, следовательно, детализацию) в определенных областях, в то время как узкие углы обзора концентрируют пиксели на меньшей площади, повышая детализацию для удаленных объектов.
Теперь давайте сравним диапазоны поля зрения (FOV) для наиболее распространенных сценариев использования, выделяя оптимальные диапазоны, преимущества, недостатки и примеры из реальной жизни.
1. Потребительские смартфоны: Баланс универсальности для повседневного использования
Смартфоны являются самыми универсальными устройствами для обработки изображений, поэтому их модули камеры (обычно многолинзовые системы) должны охватывать широкий диапазон полей зрения для съемки селфи, портретов, пейзажей и крупных планов. Давайте рассмотрим стандартные диапазоны полей зрения и их сценарии использования:
Тип объектива | Диапазон FOV | Основной сценарий использования | Преимущества | Недостатки |
Основной (широкоугольный) | 60°–80° | Повседневные фотографии, видео, общая съемка | Естественная перспектива (ближайшая к человеческому глазу), сбалансированные детали и охват, минимальные искажения | Недостаточно широко для больших групп/пейзажей, недостаточно узко для удаленных объектов |
Сверхширокий | 100°–120° | Пейзажи, групповые фотографии, архитектура, интерьерные снимки | Захватывает обширные сцены, отлично подходит для тесных пространств (например, маленьких комнат) | Бочкообразная дисторсия по краям, снижение детализации в угловых областях, возможно выцветание цветов |
Телефото (Узкий) | 20°–40° | Портреты (эффект боке), удаленные объекты (например, концерты, спорт), детализированные снимки | Четкая детализация удаленных объектов, малая глубина резкости (выгодно для портретов), отсутствие искажений | Ограниченный охват сцены, требуется больше света (склонность к шуму при слабом освещении), более громоздкий модуль |
Селфи (Фронтальная) | 70°–90° | Селфи, видеозвонки | Охватывает 1–5 человек на расстоянии вытянутой руки, естественные пропорции лица | Более широкий конец может искажать лица (например, эффект «большого носа»), более низкое разрешение, чем у основного объектива |
Ключевой вывод: Производители смартфонов отдают предпочтение «золотой середине» в 60°–80° для основного объектива (имитируя человеческое зрение) и дополняют его сверхширокоугольными и телефото модулями для расширения универсальности. Например, iPhone 15 от Apple использует основной объектив с углом 77°, сверхширокоугольный — 120°, а телефото (5-кратный оптический зум) — 24°, что покрывает большинство потребностей потребителей.
2. Наблюдение и безопасность: Охват против идентификации
Модули камер видеонаблюдения сталкиваются с уникальным компромиссом: широкое поле зрения для максимального охвата территории против узкого поля зрения для четкой идентификации людей/объектов. Правильное поле зрения зависит от цели наблюдения (например, мониторинг парковки или дверного проема).
Оптимальные диапазоны поля зрения по сценариям безопасности
• Мониторинг больших площадей (парковки, склады): поле зрения 90°–120°
Эти широкие углы обзора могут охватывать большие пространства с помощью одной камеры, уменьшая количество необходимых устройств. Большинство купольных и пулевых камер для использования на открытом воздухе имеют угол обзора 100°–110°. Плюсы: экономичное покрытие; Минусы: уменьшенная детализация (может быть сложно идентифицировать лица/номера на расстоянии).
• Точки входа (двери, ворота): 60°–80° FOV
Средний FOV обеспечивает баланс между охватом — захватом всего входа — и детализацией, четко показывая лицо человека или номерной знак автомобиля. Многие камеры типа «пуля» для точек входа используют FOV 70°. Преимущества: Четкая идентификация; Недостатки: Ограничено малыми и средними зонами.
• Дальняя разведка (заборы, периметры): 20°–40° FOV (телеобъектив)
Узкие углы обзора (FOV) увеличивают удаленные объекты, что делает их идеальными для наблюдения за периметром. Камеры PTZ (поворот, наклон, масштабирование) часто имеют угол обзора 25°–35° при максимальном увеличении. Преимущества: высокая детализация на больших расстояниях; Недостатки: ограниченный охват (требуется несколько камер или движение PTZ).
• Внутреннее наблюдение (офисы, розничные магазины): угол обзора 80°–100°
Среднеширокие углы обзора могут охватывать внутренние пространства без чрезмерных искажений. Купольные камеры для розничной торговли обычно имеют угол обзора 90°. Преимущества: охватывают проходы/рабочие места, сохраняя детализацию лиц; Недостатки: может потребоваться несколько камер для больших магазинов.
3. Промышленная автоматизация: точность и надежность в контролируемых средах
Промышленные модули камер (используемые в робототехнике, контроле качества, сканировании штрих-кодов и машинном зрении) требуют точного поля зрения для обеспечения точности. В отличие от потребительских устройств, поля зрения промышленных камер часто калибруются на точное расстояние между камерой и целевым объектом.
Ключевые промышленные варианты использования и диапазоны поля зрения
• Сканирование штрих-кодов и QR-кодов: поле зрения 30°–60°
Узкие и средние поля зрения идеально подходят для этой цели, поскольку камере нужно только захватить код, а не всю окружающую среду. Большинство стационарных сканеров штрих-кодов используют поле зрения 40°–50°, что обеспечивает баланс между расстоянием сканирования (до 1 м) и точностью. Преимущества: быстрое, надежное сканирование; Недостатки: требует точного выравнивания с кодом.
• Контроль качества (осмотр поверхности): поле зрения 50°–80°
Средние поля зрения (FOV) охватывают поверхность деталей (например, электронных компонентов, автомобильных деталей), сохраняя высокую детализацию для обнаружения дефектов, таких как царапины и вмятины. FOV часто подбирается в соответствии с размером детали: для мелких компонентов достаточно FOV 50°, для более крупных деталей — 70°–80°. Преимущества: высокая точность обнаружения дефектов; Недостатки: может потребоваться несколько камер для крупных деталей.
• Робототехника (захват и размещение): FOV 60°–90°
Роботизированные манипуляторы требуют достаточно широкого поля зрения для визуализации рабочей зоны и объектов, которые необходимо захватить, но не настолько широкого, чтобы искажения ухудшали точность позиционирования. Большинство камер для машинного зрения роботов используют FOV 70°–80°. Преимущества: точная локализация объектов; Недостатки: ограничено рабочей зоной робота.
• Машинное зрение (контроль сборки): FOV 40°–70°
Более узкие углы обзора используются для проверки мелких компонентов (например, паяных соединений на печатных платах), в то время как более широкие углы обзора подходят для более крупных узлов. Преимущества: Точная проверка; Недостатки: Требуется калибровка для различных размеров деталей.
Ключевой вывод: Выбор промышленного поля зрения (FOV) сильно зависит от конкретного применения и связан с размером объекта, расстоянием и требуемой точностью. В отличие от потребительских устройств, промышленные модули камер часто имеют фиксированное поле зрения (вместо многолинзовых систем) для обеспечения согласованности.
4. Дроны и аэрофотосъемка: Захват общей картины (или мелких деталей)
Модули камер дронов полагаются на поле зрения для балансировки между широкоугольными аэрофотоснимками (например, недвижимость, сельское хозяйство) и детальными крупными планами (например, инспекция инфраструктуры). Выбор поля зрения здесь также зависит от высоты полета дрона.
Сценарии использования дронов и оптимальные диапазоны поля зрения
• Agriculture (Crop Monitoring): 90°–120° FOV (Ultra-Wide)
Широкие углы обзора (FOV) могут охватывать большие сельскохозяйственные угодья одним снимком, что делает их идеальными для выявления стресса растений или проблем с орошением. Большинство сельскохозяйственных дронов используют FOV от 100° до 110°. Преимущества: охват 10–20 акров за снимок (на высоте 100 м); Недостатки: снижение детализации для мелкомасштабных проблем с посевами.
• Фотография недвижимости и пейзажей: FOV 70°–90° (широкоугольный)
Среднеширокие углы обзора могут захватывать обширные пейзажи или экстерьеры зданий без чрезмерных искажений. Серия DJI Phantom, популярная для недвижимости, использует основной объектив с FOV 83°. Преимущества: естественная перспектива, яркие широкоугольные снимки; Недостатки: может потребоваться склейка нескольких снимков для сверхбольших объектов.
• Инспекция инфраструктуры (мосты, линии электропередач): FOV 30°–60° (средне-узкий)
Более узкие поля зрения (FOV) фокусируются на структурных деталях, таких как трещины в мостах или ослабленные соединения силовых линий. Промышленные инспекционные дроны часто имеют FOV 40°–50°. Плюсы: Четкая детализация для обнаружения дефектов; Минусы: Ограниченное покрытие (требуется больше полетов/проходов).
• Аэросъемка в движении (экстремальные виды спорта): FOV 100°–130° (сверхширокоугольный)
Широкие поля зрения (FOV) захватывают спортсмена и его окружение, создавая динамичный, захватывающий эффект. Экшн-дроны, такие как DJI FPV, используют FOV 150°. Плюсы: Драматичные, широкоугольные кадры в движении; Минусы: Искажение типа «бочка» (часто корректируется программно).
5. Экшн-камеры: Захватывающие широкоугольные кадры для приключений
Экшн-камеры (например, GoPro, DJI Osmo Action) предназначены для иммерсивной съемки без помощи рук в экстремальных условиях. Диапазоны их поля зрения (FOV) оптимизированы для одновременной съемки пользователя и его окружения.
Стандартные режимы FOV для экшн-камер:
• SuperView (Сверхширокий): FOV 150°–170°
Это самый широкий режим, идеально подходящий для запечатления всего приключения (например, серфинга, пеших прогулок, катания на лыжах). Режим SuperView от GoPro использует FOV 160°. Плюсы: Иммерсивность, охватывает большую часть окружения; Минусы: Значительные бочкообразные искажения (корректируются программно), снижение детализации по краям.
• Широкий: FOV 120°–140°
Это сбалансированный режим для большинства экшн-сценариев, уменьшающий искажения при сохранении широкого охвата. Плюсы: Универсален для большинства приключений; Минусы: Менее иммерсивный, чем SuperView.
• Средний: поле зрения 90°–110°
Уже, чем в широком режиме, он идеально подходит для съемки конкретных деталей (например, рук велосипедиста на руле, хвата альпиниста). Плюсы: Меньше искажений, более четкие детали; Минусы: Ограниченный охват сцены.
• Узкий: поле зрения 60°–80°
Подобно основному объективу смартфона, этот режим используется для съемки действий крупным планом (например, трюков на скейтборде, подводной морской жизни). Плюсы: минимальные искажения, высокая детализация; Минусы: не подходит для широких приключенческих сцен.
Как выбрать правильное поле зрения для вашего случая использования: пошаговая структура
Учитывая все эти сравнения, вот простая структура для выбора оптимального диапазона поля зрения для любого приложения:
1. Определите свою основную цель: вам нужен максимальный охват (например, наблюдение за складом)? Четкая детализация (например, сканирование штрих-кодов)? Или баланс (например, фотографии на смартфон)?
2. Измерьте расстояние до объекта и его размер: Как далеко будет камера от объекта? Каков размер объекта/сцены, которую нужно захватить? Используйте онлайн-калькуляторы угла обзора, чтобы сопоставить эти измерения с диапазоном угла обзора.
3. Учитывайте допустимое искажение: Может ли ваше приложение допускать бочкообразное искажение (например, экшн-камеры)? Или вам требуется минимальное искажение (например, для промышленного контроля качества)?
4. Учитывайте аппаратные ограничения: Меньшие датчики (например, в смартфонах) могут ограничивать варианты FOV. Большие датчики (например, в промышленных камерах) могут обеспечивать более широкий FOV с лучшей детализацией.
Заключение: Угол обзора (FOV) — это соответствие потребностям, а не цифрам
При сравнении диапазонов углов обзора модулей камер «лучший» вариант всегда зависит от вашего конкретного случая использования. Сверхширокий угол обзора 120°, который идеально подходит для сельскохозяйственного обследования с помощью дрона, будет бесполезен для сканера штрих-кодов, так же как телеобъектив с углом обзора 30° не сможет снять групповое селфи.
Сосредоточившись на вашей основной цели — охвате, детализации или балансе — и используя приведенные выше разбивки по вариантам использования, вы можете выйти за рамки спецификаций поля зрения (FOV) и выбрать модуль камеры, который принесет реальную пользу. Независимо от того, создаете ли вы смартфон, систему безопасности или промышленного робота, правильное поле зрения является ключом к раскрытию полного потенциала камеры.
Нужна помощь в поиске модуля камеры с идеальным полем зрения для вашего проекта? Сообщите нам о вашем варианте использования в комментариях ниже!
Контакт
Оставьте свои контактные данные, и мы свяжемся с вами.
WhatsApp
WeChat