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.
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.
Угол обзора камеры видеонаблюдения и его формулы расчёта
Видеокамера – механическое устройство, состоящее из корпуса, объектива и электронного преобразователя оптического изображения в электронный вид сигналов:
Основные характеристики
В любом оптико-механическом устройстве, в том числе и в камере наблюдения, есть ряд важных характеристик, по которым определяется эффективность их работы:
Все эти характеристики тесно взаимосвязаны между собой и определяют, собственно мощность оптического инструмента.
Рассмотрим одним из важнейших показателей – угол обзора видеокамеры. Чтобы было понятнее, что это такое, можно провести аналогию с человеческим оптическим инструментом, глазом – это угол зрения, охват максимально видимого пространства.
Угол обзора
Угол обзора, характеризует видимый обхват наблюдаемого пространства. Напрямую зависит от фокусного расстояния объектива и размера ПЗС-матрицы. Так, при одинаковых объективах, угол обзора будет больше у видеокамеры с большей матрицей.
Расчёт
Схема расчета фокуса
Расчёт можно производить несколькими методиками.
Угол обзора напрямую зависит от фокусного расстояния. Отсюда следует, что рассчитав последнее, посредством вышеприведённой таблицы 1, можно определить искомый угол.
Формула расчёта выглядит так: f = r*A/L, где:
Таким образом, будет рассчитан тот угол наблюдения, при котором объект будет занимать почти весь экран монитора. Принимая во внимание важность объекта и целесообразность наблюдения территории находящейся вокруг него, определяется в % та часть экрана, которою может занимать охраняемый предмет.
При этом окончательная формула принимает вид: f = r*A/(100*L/h), где:
Расчёты вручную по такой методике достаточно трудоёмкое занятие, поэтому были разработаны соответствующие программы для компьютерных вычислений.
Пример расчёта:
Объект наблюдения – въездные ворота на территорию предприятия. Задача, стоящая перед службой наблюдения – фиксировать марки и номерные знаки въезжающих и выезжающих автомобилей.
Исходные данные для расчёта:
Тогда фокусное расстояние объектива составит: f = 10*8,46/(100*0,52/5) = 10,429 мм.
Сверившись с таблицей, видим, что угол зрения камеры составит около 27 градусов.
Угол обзора, можно определить более коротким путём, но надо учесть, что недорогие объективы страдают оптическими искажениями, особенно сильна сферическая аберрация.
Формула расчёта: a = 2arctg(b/2f), где:
Пример расчёта:
Объект наблюдения точно такой же, как и в выше приведённом примере. Исходные данные принимаем точно такие же.
Угол обзора составит: a = 2arctg(8,46/2*10,5) = 29 градусов.
Несовпадение результатов вызвано небольшим округлением исходных данных до второго знака после запятой.
Чёткость изображения
Чёткость изображения, или разрешение камер наблюдения – это способность устройства уверено фиксировать минимальные размеры объекта наблюдения на определённом расстоянии до камеры.
Разрешение, и соответственно, чёткость изображения зависят:
Если используется визуальное приёмное устройство (монитор), то добавляются:
Для разных камер, – аналоговых и по IT-технологиям (цифровые) чёткость определяется по своим характеристикам.
Аналоговые видеокамеры
Разрешение телевизионных линий
Для данного типа камер применяется показатель ТВЛ – телевизионные линии. Показывает, какое количество чередующихся чёрно-белых линий размещается на мерном участке в вертикальной или горизонтальной плоскостях.
Аналоговые камеры, по степени разрешения, подразделяются на приборы:
Многим знакома эта характеристика – так характеризуются свойства видеокамеры в мобильном телефоне.
Расстояние до объекта
Фокусное расстояние до объекта
На рис.1 (в начале статьи) показано, что объекты «1» и «2», находящиеся под одним и тем же углом обзора, на матрице отображаются одинаково, количество задействованных пикселей на восприятие обоих объектов, равно. Иными словами, количество информации приходит разное, но ближе расположенный объект, обладает меньшим объёмом данных – его детализация получается чётче, мелкие детали не «смазываются», не сливаются друг с другом.
Для того чтобы увеличить разрешение, детализацию объекта, необходимо приблизить объект «2» к объективу. Осуществляется это изменением фокусного расстояния, то есть, камера «наезжает» на объект. Но это применимо только для видеокамер, имеющих объективы с изменяемым фокусным расстоянием («плавающий» объектив).
Возможно оснащение приёмного устройства специальным программным обеспечением, позволяющим обрабатывать полученный цифровой сигнал, с целью увеличения детализации наблюдаемого объекта. Но это повлечёт к значительному удорожанию системы видеонаблюдения.
Примеры зависимости чёткости картинки от фокусного расстояния объектива, угла обзора и расстояния до объекта приведены в таблице:
| Фокусное расстояние объектива, мм | Горизонтальный угол обзора для матрицы = 1/3”, линейные градусы | Возможность обнаружения человека, метры (данные ориентировочные) | Возможность идентификации человека, метры(данные ориентировочные) | Возможность определения номера автомобиля, метры(данные ориентировочные) |
| 2,8 | 86 | 19 | 1,4 | – |
| 3,6 | 72 | 25 | 1,8 | – |
| 4,0 | 67 | 28 | 2 | 5 |
| 8,0 | 36 | 56 | 4 | 5 |
| 12,0 | 25 | 84 | 6 | 8 |
| 25,0 | 12 | 175 | 12,5 | 16 |
| 50,0 | 6 | 350 | 25 | 33 |
| 80,0 | 3,3 | 560 | 40 | 53 |
| 120,0 | 2,1 | 840 | 60 | 80 |
При расчётах дистанций, за основу принимаются европейские нормы:
В тексте приведены определяющие факторы, отвечающие за угол обзора видеокамеры.
Но в процессе эксплуатации возникают такие факторы, влияющие на показатели прибора:
Кроме теоретических расчётов по углу обзора, важными факторами являются:
Каждый объект требует индивидуального подхода при определении угла обзора, чёткости картинки на мониторе. Всё это определяется при постановке задач по определению параметров наблюдаемой территории и рассчитывается специалистами.
Все, что необходимо знать об углах обзора и фокусном расстоянии камер видеонаблюдения
Перед тем как купить камеры, необходимо обратить внимание на ее настройки и параметры. Одним из важнейших критериев хорошего устройства является угол обзора камеры видеонаблюдения. Именно от него зависит то, какая территория попадет в объектив.
Что такое угол обзора и на что он влияет?
Угол обзора — это параметр, который определяет площадь территории, которая входит в линзу объектива.
Камера с таким углом прекрасно подойдет для охраны улицы. И наоборот, когда нужно наблюдать за маленьким участком, угол обзора должен помогать камере сфокусироваться на чем-то небольшом.
Угол обзора влияет на следующее:
От чего зависит угол обзора камеры видеонаблюдения?
Угол обзора камеры зависит от следующих параметров:
Данные представлены в следующей таблице:
Ниже представлена таблица со всеми возможными размерами матриц:
| Размер матрицы | 1/2 | 1/3 | 1/4 |
| По вертикали, мм | 4,8 | 3,6 | 2,4 |
| По горизонтали, мм | 6,4 | 4,8 | 3,2 |
Пример зависимости угла обзора от фокусного расстояния
Зависимость угла обзора от фокусного расстояния наглядно представлена на следующем изображении.
Какое значение параметра лучше выбрать?
Для разных территорий лучше подбирать камеру, угол обзора которой будет либо охватывать все помещение, либо выделять какую-то часть охраняемой площади.
Этот диапазон примерно равен углу обзора человеческого глаза. Устройства с таким значениям передают изображения с расстояния до 10 м. При этом присутствует функция детализации, и все подробно различается.
Есть еще один тип аппаратов — устройства с длиннофокусным объективом. Угол обзора такой аппаратуры варьируется от 10 до 30 градусов. Рекомендуется использовать устройство с таким углом для наблюдения за далеко находящимися объектами.
Однако не стоит забывать, что угол обзора напрямую зависит от фокусного расстояния. Например, камера с фокусным расстоянием 12 м при угле в 21 градус может различить лицо человека, который находится за 12 м до точки наблюдения.
Стоит еще раз напомнить, что для каждого помещения нужно подбирать индивидуальную камеру, которая будет выполнять именно то, что нужно владельцу устройства.
Расчет угла обзора камеры видеонаблюдения
Иногда сложно сразу сказать, какой угол лучше передаст то, что требуется от камеры. Тогда на помощь приходят различные формулы и вычислительные выражения. Наиболее популярные из них представлены ниже.
Также производить расчет можно по другой формуле.
Расчеты будут производиться по первому выражению. Допустим, мы имеем расстояние до объекта 10 м. Возьмем значение матрицы камеры, в нашем случае оно будет равняться 6,4 мм. Из выше представленной таблицы выходит, что такие габариты чувствительного элемента имеют формат ½. Далее подставляем все в формулу. Получается следующее.
Далее смотрим в таблице, которая находится выше, какому углу соответствует это значение фокусного расстояния. Наш вариант ответа показывает, что используемая камера должна иметь 16 градусов по вертикали, 17 по горизонтали и 21 по диагонали. При этом распознавать объекты устройство будет с 16 м.
Значение популярных моделей камер видеонаблюдения
Популярные видеокамеры имеют следующее значение угла обзора, матрицы и фокусного расстояния:
Угол обзора является одним из главных параметров любой камеры или комплекта видеонаблюдения. Именно от него зависит, какая территория будет входить в объектив и будет ли выполняться функция детализации объектов.
Определяем угол обзора камеры видеонаблюдения
При проектировании систем видеонаблюдения важно учитывать особенности применяемого оборудования, которые в прямом порядке определяют эффективность и качество видеосъёмки. Кроме расположения и технических характеристик камер наблюдения, одним из важнейших составляющих является определение угла обзора, поскольку от этого параметра зависит захват камеры по ширине и высоте, а так же дальность видимости. Для каждой камеры выбор угла обзора должен быть индивидуальным параметром, так как все они расположены в различных местах со своими особенностями. Например, для камеры, установленной в узком коридоре, приоритетным параметром будет узкий захват с дальним направлением, а видеокамеры, что расположены в большом помещении или на открытой площади, должны захватывать более широкую часть пространства.
Существуют типы телекамер, которые оснащаются варифокальными объективами, т.е. объективами, которые позволяют изменять угол обзора изменением фокусного расстояния, тем самым на месте размещения регулировать оптимальный захват и направление. Видеокамеры с трансфокаторами позволяют управлять варифокальным объективом с пульта управления, где сразу же можно отслеживать изменения на экране.
При определении угла обзора видеокамеры, следует учитывать основные функции оптических элементов:
В некоторых случаях, телекамеры видеонаблюдения могут быть оснащены объективами, что обладают углом обзора 120 градусов и более в горизонтальной плоскости (например, дверные видеоглазки, камеры автомобильных видеорегистраторов, камеры «рыбий глаз» и прочие). Изображение, получаемое такими камерами, поддаётся оптическому искажению и выглядит как выпуклая, смазанная по сторонам картинка, на которой весьма сложно рассмотреть мелкие детали и лица людей. Как правило, такие камеры используются для общей оценки событий на объектах.
Объективы видеокамер используют только дискретные значения фокусных расстояний с определённым шагом, который приравнивается к 10-15 градусам по горизонтальной шкале. Как показывает практика, такого шага достаточно, чтобы подобрать оптимальное соотношение для желаемого угла обзора. В случаях, если специфические условия охраняемого объекта, требуют весьма точного определения обзорности, то лучше воспользоваться вариобъективами с ручной настройкой фокусного расстояния или трансфокаторным механизмом, что позволят подобрать оптимальный параметр. Но, стоит учитывать, что цена таких объективов значительно выше и оптическая сила уступает правильно подобранным фиксированным линзам с постоянным фокусным расстоянием.
Ниже представлены значения обзорности для различных матриц, а так же ориентировочные показатели расстояния видимости и распознавания объектов:
Значения для видеокамер с матрицами 1/4 дюйма
| Фокусное расстояние, мм | Угол обзора по вертикали, град | Угол обзора по горизонтали, град | Угол обзора по диагонали, град | Дистанция распознавания, метр | Дистанция наилучшего качества |
|---|---|---|---|---|---|
| 2,5 | 51.28 | 65.24 | 77.32 | 3.12 | 1.25 |
| 2,9 | 44.96 | 57.77 | 69.18 | 3.62 | 1.45 |
| 3,4 | 38.88 | 50.40 | 60.93 | 4.25 | 1.70 |
| 3,5 | 37.85 | 49.13 | 59.49 | 4.37 | 1.75 |
| 3,6 | 36.87 | 47.92 | 58.11 | 4.50 | 1.80 |
| 3,7 | 35.94 | 46.77 | 56.79 | 4.62 | 1.85 |
| 4,0 | 33.40 | 43.60 | 53.13 | 5.00 | 2.00 |
| 4,3 | 31.19 | 40.82 | 49.89 | 5.37 | 2.15 |
| 5,5 | 34.62 | 32.44 | 39.97 | 6.87 | 2.75 |
| 6,0 | 29.86 | 36.87 | 7.50 | 3.00 | |
| 8,0 | 17.06 | 22.62 | 28.07 | 10.00 | 4.00 |
| 12,0 | 11.42 | 15.19 | 18.92 | 15.00 | 6.00 |
| 16,0 | 8.578 | 11.42 | 14.25 | 20.00 | 8.00 |
| 25,0 | 5.496 | 7.324 | 9.148 | 31.25 | 12.50 |
| 50,0 | 2.750 | 3.666 | 4.581 | 62.50 | 25.00 |
| 75,0 | 1.833 | 2.444 | 3.055 | 93.75 | 37.50 |
Матрица 1/3 дюйма
| Фокусное расстояние, мм | Угол обзора по вертикали, град | Угол обзора по горизонтали, град | Угол обзора по диагонали, град | Дистанция распознавания, метр | Дистанция наилучшего качества |
|---|---|---|---|---|---|
| 2,5 | 71.50 | 87.66 | 100.38 | 2.08 | 0.83 |
| 2,9 | 63.65 | 79.22 | 91.94 | 2.41 | 0.96 |
| 3,4 | 55.79 | 70.43 | 82.84 | 2.83 | 1.13 |
| 3,5 | 54.43 | 68.87 | 81.20 | 2.91 | 1.66 |
| 3,6 | 53.13 | 67.38 | 79.61 | 3.00 | 1.20 |
| 3,7 | 51.88 | 65.93 | 78.07 | 3.08 | 1.23 |
| 4,0 | 48.45 | 61.92 | 73.73 | 3.33 | 1.33 |
| 4,3 | 45.42 | 58.33 | 69.80 | 3.58 | 1.43 |
| 5,5 | 36.24 | 47.14 | 57.22 | 4.58 | 1.83 |
| 6,0 | 43.60 | 53.13 | 5.00 | 2.00 | |
| 8,0 | 25.36 | 33.39 | 41.11 | 6.66 | 2.66 |
| 12,0 | 17.06 | 22.62 | 28.07 | 10.00 | 4.00 |
| 16,0 | 12.83 | 17.06 | 21.23 | 13.33 | 5.33 |
| 25,0 | 8.23 | 10.96 | 13.68 | 20.83 | 8.33 |
| 50,0 | 4.12 | 5.49 | 6.86 | 41.66 | 16.66 |
| 75,0 | 2,75 | 3.66 | 4,58 | 62.50 | 25.00 |
Матрица 1/2 дюйма
| Фокусное расстояние, мм | Угол обзора по вертикали, град | Угол обзора по горизонтали, град | Угол обзора по диагонали, град | Дистанция распознавания, метр | Дистанция наилучшего качества |
|---|---|---|---|---|---|
| 2,5 | 87.66 | 104.00 | 115.98 | 1.56 | 0.52 |
| 2,9 | 79.22 | 95.63 | 108.11 | 1.81 | 0.72 |
| 3,4 | 70.43 | 86.52 | 99.27 | 2.12 | 0.85 |
| 3,5 | 68.87 | 84.87 | 97.62 | 2,18 | 0.87 |
| 3,6 | 67.38 | 83.26 | 96.02 | 2.25 | 0.90 |
| 3,7 | 65.93 | 81.71 | 94.46 | 2.31 | 0.92 |
| 4,0 | 61.92 | 77.31 | 90.00 | 2.50 | 1.00 |
| 4,3 | 58.33 | 73.31 | 85.85 | 2.68 | 1.07 |
| 5,5 | 47.14 | 60.38 | 72.05 | 3.43 | 1.37 |
| 6,0 | 43.60 | 56.14 | 67.38 | 3.75 | 1.50 |
| 8,0 | 33.39 | 43.60 | 53.13 | 5.00 | 2.00 |
| 12,0 | 22.61 | 29.86 | 36.86 | 7.50 | 3.00 |
| 16,0 | 17.06 | 22.61 | 28.07 | 10.00 | 4.00 |
| 25,0 | 10.96 | 14.58 | 18.18 | 15.62 | 6.25 |
| 50,0 | 5.49 | 7.32 | 9.14 | 31.25 | 12.50 |
| 75,0 |
.jpg)
