Фокусное расстояние и угол обзора

Зависимость угла обзора от фокусного расстояния объектива видеокамеры 0 06 июня 2018, 12:05 29 просмотров

В первую очередь, при выборе видеокамеры следует обращать внимание на угол обзора, так как именно он определяет зону наблюдения. В видеонаблюдении угол обзора играет важную, основополагающую роль. Он зависит от фокусного расстояния объектива камеры и размера ее сенсора. Видеокамера, у которой сенсор большего размера, даже при одинаковом фокусном расстоянии, будет иметь большой угол обзора. Изображение с высокой детализацией можно получить с помощью узкого угла обзора, а не только при увеличении разрешающей способности системы. Если угол обзора видеокамеры будет шире, то детализация объектов в кадре будет хуже.

Цель эксперимента: наглядно показать зависимость углов обзора видеокамеры от используемых объективов.

Рассмотрим примеры для видеокамер, выполняющих «обзорные» функции, которые расположены так, чтобы захватить «общий вид».

Уличные видеокамеры с различным фокусным расстоянием объектива и фиксированным размером сенсора. Камеры расположены таким образом, чтобы продемонстрировать «общий вид» парковки перед зданием.

Для сравнения возьмем следующие модели камер с фиксированными (не подстраиваемыми) объективами, имеющими разные фокусные расстояния:

PN-IP2-B3.6 v.2.6.3 – объектив 3,6 мм,

PN-IP2-B2.8 v.2.6.3 – объектив 2,8 мм,

PNL-IP2-B1.9MPA v.5.5.2 с объективом 1,9 мм,

Содержание

Размер матрицы: 1/2.9 дюйма — Sony Exmor

Для корректного процесса сравнения использовали все камеры одинакового разрешения 2 Мп на одинаковой матрице размером 1/2.9 дюйма — Sony Exmor CMOS (IMX323).

Высота расположения всех трёх камер в эксперименте одинаковая. Это 3 этаж офисного здания, примерно 10 метров от асфальта. Для того, чтобы более наглядно просмотреть ширину углов обзора камеры, она выравнивалась по правому нижнему углу. А с левого края, с помощью сделанных скриншотов, можно сравнить широкое или узкое видение видеокамеры по горизонтали. В результате проведенного эксперимента было сделано три скриншота.

Угол обзора с объективом с фокусным расстоянием 3.6 мм

На первом скриншоте, изготовленном с помощью видеокамеры PN-IP2-B3.6 v. 2.6.3 с фокусным расстоянием 3.6мм, в левой части полученного изображения мы можем наблюдать припаркованный на стоянке грузовик и забор слева от него. Угол обзора составляет примерно 72 градуса.

Угол обзора с объективом с фокусным расстоянием 2.8 мм

На скриншоте, изготовленном с помощью видеокамерыс фокусным расстоянием 2.8мм модель PN-IP2-B2.8 v.2.6.3, слева видно ещё порядка 15-20м забора, и часть стоянки позади грузовика. Угол обзора при использовании камеры PN-IP2-B2.8 v.2.6.3 с фокусным расстоянием 2.8мм уже порядка 87 градусов.

Угол обзора с объективом с фокусным расстоянием 1.9 мм

Третий скриншот получен с применением видеокамеры PNL-IP2-B1.9MPA v.5.5.2, с широкоугольным объективом, имеющем фокусное расстояние 1,9мм. На изображении можно увидеть уже не только стоянку позади припаркованного грузовика, но и выезд другого грузовика из стоянки. Угол обзора у данной камеры составляет примерно 112 градусов.

Стоит понимать, что чем шире видит камера, тем меньше плотность пикселей и, соответственно, хуже детализация каждого участка получаемого изображения.

Камеры и с не самыми широкими углами обзора имеют право на жизнь и актуальны в использовании, главное правильно подобрать камеру видеонаблюдения отвечающую требованиям за наблюдаемым объектом и удовлетворяющую желаемому результату по качеству картинки.

Расчёт углов обзора видеокамер для всех 3-х случаев

Угол обзора видеокамеры рассчитать можно по формуле:

a = 2arctg (d/2f),

где:

a – угол обзора видеокамеры, в метрических градусах;
arctg — тригонометрическая функция (арктангенс);
d – ширина матрицы в миллиметрах;
f – эффективное фокусное расстояние объектива в миллиметрах;

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О МАТРИЦАХ АНАЛОГОВЫХ ВИДЕОКАМЕР ДЛЯ CCTV

Для того, чтобы правильно выбрать видеокамеру или подобрать объектив на замену существующему, необходимо, как минимум, знать следующее:

Видеокамера имеет в своей конструкции основной элемент — матрицу из твердотельных полупроводниковых элементов, преобразующих световой поток в электрические сигналы, которые в дальнейшем передаются на вход системы обработки видеосигналов или же на вход видеомонитора.

В сфере CCTV наиболее распространены несколько типоразмеров матриц ПЗС (или CCD) для видеокамер. Это матрицы типоразмеров 1/8″,1/4″, 1/3″ и 1/2″.

Графическое представление размещения матрицы в корпусе видеокамеры и линейные размеры матриц указанных выше типоразмеров (в миллиметрах) приведены на рисунке справа.

УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ ОБЪЕКТИВА

Для упрощенного расчета фокусного расстояния видеокамеры предлагается воспользоваться самой простой формулой:

F=L*D/d,

где L (мм) — размер матрицы (по горизонтали), D (м) — расстояние до объекта, d (м) — размер объекта по горизонтали.

Пример 1: Есть необходимость вести наблюдение за фасадом предприятия (фото 1), ширина зоны обзора камеры около 15 м, расстояние установки видеокамеры около 25 м, видеокамера с матрицей 1/3″.

В результате расчетов у нас получится следующее:

1. F1 = 4,8(мм) * 25(м) / 15(м) = 8 мм

Картинка панорамы для видеокамеры с матрицей 1/3″ и F=8 мм, показана на фото 2.

Пример 2: В дальнейшем, кроме указанной первой установленной видеокамеры потребовалась установка второй видеокамеры — для идентификации людей на входе предприятия, проходящих через зону проходной шириной около 6 м, видеокамера с матрицей 1/4″.

В результате расчетов получается следующее значение:

Картинка панорамы для видеокамеры с матрицей 1/4″ и F=12 мм, показана на фото 3.

Вид на проходную предприятия Панорама камеры (матрица 1/3″, F=8) Панорама камеры (матрица 1/4″, F=12)

УГЛЫ ОБЗОРА ВИДЕОКАМЕРЫ (для матрицы 1/3»)

Приведенные в таблице данные приблизительны и даны в качестве справочной информации.

Объектив (фокусное расстояние), мм

Угол обзора по вертикали, град

Угол обзора по горизонтали, град

Угол обзора по диагонали, град

Дистанция обнаружения человека, м

Дистанция идентификации человека, м

Дистанция идентификации
номера автомобиля, м

до 18

до 1,2

до 3

до 20

до 1,5

до 5

до 40

до 1,8

до 10

до 55

до 2

до 15

до 65

до 3

до 20

до 85

до 4

до 25

до 110

до 5

до 35

до 170

до 6

до 50

до 350

до 10

до 75

5,5

до 550

до 15

до 100

2,8

3,7

4,6

до 700

до 25

Продолжаем нашу серию статей «5 шагов по установке видеонаблюдения». Готовы?

В прошлой статье мы рассмотрели различия между аналоговым и цифровым видеонаблюдением, и научились выбирать подходящую нам систему.

Сегодня мы сделаем Шаг 2: научимся выбирать камеры.

Сегодня мы рассмотрим такие темы:

  • Внутренние или наружные?
  • Аналоговые или цифровые?
  • Цветные или чёрно-белые?
  • С датчиком движения
  • ИК-подсветка (ночное видение)
  • Что такое фокусное расстояние?
  • Какое выбрать разрешение?
  • Примеры оборудования

«Какую выбрать камеру видеонаблюдения?», — это самый частый вопрос у тех, кто хочет установить систему наблюдения. Действительно, стоит зайти в каталог видеокамер, и глаза начинают разбегаться: большое количество моделей, большой разброс цен, и непонятно, как сделать правильный выбор. Сегодня мы научимся выбирать оптимальное оборудование для ваших задач.

Забегая вперед, скажем: для подбора наиболее подходящей камеры лучше всего обратиться к специалисту. Также желательно иметь и свое представление об основных параметрах, чтобы сделать правильный выбор. Деньги-то платите именно вы.

Как сделать правильный выбор?

Определиться с выбором несложно, если правльно дать ответ на несколько вопросов. Рассмотрим основные критерии, по которым подбирается обрудование в том или ином случае. Отдельно стоит сказать, что в любом случае будет нелишним проконсультироваться со специалистом. Например, Вы можете сообщить свои задачи и свой вариант подбора оборудования. Специалист либо одобрит, либо поможет определиться.

Снаружи или внутри?

Здесь все очевидно – в зависимости от ваших задач, камера будет стоять или на улице, или в помещении. Поэтому идем либо в уличный раздел, либо в раздел для помещений.

А если у меня холодный склад или промышленное помещение? В этом случае вполне нормально установить уличные камеры внутри помещения.

Уличная камера FE I80C/15M (3,6 мм)Объектив: Фикс (3,6 мм)
Разрешение: 700 ТВЛ
ИК-подсветка: до 15м
Температура: -40 … +50°С, IP66
1 693 р. В корзину Купольная камера FE D80C (3,6 мм)Объектив: Фикс (3,6 мм)
Разрешение: 700 ТВЛ
ИК-подсветка: нет ИК-подсветки

Температура: -15 … +50°С
1 177 р. В корзину
Слева уличная, справа — для помещений.

Аналоговые или цифровые камеры?

Выбор типа системы мы с вами рассмотрели в прошлом шаге. Теперь вам надо только следовать своему выбору: если выбрали аналоговую систему – покупаем аналоговые модели, если цифровое – то покупаем IP. Но, надеюсь, вы выбрали AHD?

На самом деле сейчас не имеет решающего значения тип оборудования (аналоговое, AHD или IP). Качество изображения вы получите примерно одинаковое. Также примерно одинаковой будет и цена. Разница будет лишь в некоторых технических моментах, которые можно опустить, если нет глубоких познаний в этом. Проще всего выбрать вариант AHD.

Цветные или чёрно-белые?

Сейчас выпускают только цветные. Даже не думайте о черно-белых!

Датчик движения

Датчик движения позволяет записывать только то, что движется в кадре. Какой смысл записывать закрытую дверь? Было бы более удобно иметь запись только тех моментов, когда в эту дверь кто-то входил. И просматривать записи удобно, и место на диске тратится более экономно. Так работает датчик движения.

На самом деле в камере нет никакого датчика движения! Есть или нет движение — определяет устройство записи (регистратор). Сегодня все регистраторы поддерживают определение движения в кадре. Так что об этом тоже можно не думать – у вас точно будет датчик движения.

Ночное видение

Камера может «видеть» в темноте. Как уличные, так и внутренние (купольные) модели могут быть оснащены специальной инфракрасной (ИК) подсветкой, которая позволяет вести запись в темноте. Глаз человека не видит эту подсветку, поэтому в темноте для человека она незаметна. Эта очень полезная функция, которая позволяет вести запись круглосуточно.


Пример записи наблюдения ночью с ИК-подсветкой

Запись в темноте будет черно-белой, но достаточно контрастной. При хорошем разрешении все детали будут четкими и различимыми.

ИК-подсветка имеет определенную дальность. Если вы решили, что вам нужна запись в темноте, также надо определиться с дальностью ИК-подсветки. Она измеряется в метрах и для каждой камеры имеет свое значение. Обычно ИК-подсветка работает на 15м, 20м, 30м. Но есть и модели с ИК-подсветкой до 100м и даже больше. А в некоторых случаях используются специальные ИК-прожекторы.

Наличие естественного освещения увеличивает дальность съемки в темноте. Очень хорошо, если на объекте есть дежурное освещение или другие источники света. В этом случае камеры будут более уверенно снимать в темное время суток.

Из ночного в дневной режим камера переходит автоматически.

Фокусное расстояние

Говоря простым языком, фокусное расстояние – это угол обзора. Вы можете увидеть в параметрах такое обозначение: «фокус 3,6мм» или «фокус 2,8мм». Что это значит? Это значит, что у камер разный угол обзора. Чем меньше это число, тем угол обзора больше. Фокус 3,6мм примерно соответствует углу обзора человека. 2,8мм – это широкоугольные модели, которые позволяют охватить более широкую область обзора.

Также существуют модели с переменным углом обзора. Тогда пишут: «фокус 2,8-12мм». Это значит, что при установке можно более точно настроить угол обзора. Такие камеры ещё называют вариофокальными.

Это упрощенное объяснение фокусного расстояния, но его достаточно для понимания и выбора. Например, если у вас небольшое офисное помещение, то стоит поставить широкоугольные камеры с фокусом 2,8мм или 2,5мм. Если у вас помещение большое, есть коридоры и закоулки, то стоит использовать оборудование с переменным фокусным расстоянием (вариофокальное).

Видеокамеры выпускают с самыми разными углами обзора (фокусными расстояниями). Поэтому перед покупкой, для большей уверенности, советуем вам предварительно проконсультироваться со специалистом. От вас требуется только поставить задачу, объяснить, как и что Вы хотите наблюдать, и наши инженеры подберут для вас наиболее подходящее оборудование.

Разрешение или качество записи камер видеонаблюдения

Здесь тоже всё просто: чем выше качество записи, тем дороже камеры. Качество записи – это возможность различить мелкие детали (номер машины, лицо человека и т.д.).

У аналоговых моделей качество записи низкое. Они дают возможность понять что происходит в общем, но передача мелких деталей низкая.

Цифровые камеры отличаются очень высоким качеством записи и, к сожалению, высокой стоимостью.

Как мы уже писали в первой статье – хорошим решением будет выбор AHD-камер. Качество записи AHD тоже бывает разное. Обычно это 1Мп, 1.3Мп и 2Мп (FullHD). Чаще всего применяются AHD-камеры с разрешением 1Мп и 1.3Мп. Разрешение 2Мп применяется когда нужно очень хорошее качество изображения.

От слов к делу (примеры оборудования)

Уличная камера FE-IB720MHD/20M (2,8 мм)Объектив: Фикс (2,8 мм)
Разрешение: HD 720p (1 Mp)
ИК-подсветка: до 20м
Температура: -40 … +50°С, IP66
AHD, HD-TVI, HD-CVI
1 546 р. В корзину DH-HAC-HFW1000RP-0280B-S3Объектив: Фикс (2,8 мм)
Разрешение: HD 720p (1 Mp)
ИК-подсветка: до 20м
Температура: -40 … +60°С, IP67
AHD, HD-TVI, HD-CVI, CVBS, OSD-меню, UTC
1 542 р. В корзину Уличная камера AC-HSP202 (3,6)Объектив: Фикс (3,6 мм)
Разрешение: Full HD 1080p (2 Mp)
ИК-подсветка: до 20м
Температура: -30 … +50°С, IP66
AHD, HD-TVI, HD-CVI, OSD-меню
1 561 р. В корзину Недорогие AHD-камеры для улицы
Купольная камера FE-D720MHD/20M (2,8 мм)Объектив: Фикс (2,8 мм)
Разрешение: HD 720p (1 Mp)
ИК-подсветка: до 20м
Температура: 0 … +50°С
AHD, HD-TVI, HD-CVI
1 251 р. В корзину Купольная камера D1 Practic/77 (3,6 мм) Объектив: Фикс (3,6 мм)
Разрешение: 800 ТВЛ
ИК-подсветка: нет ИК-подсветки
Температура: -10 … +50°С
1 240 р. В корзину AH-451 Объектив: Фикс (2,8 мм)
Разрешение: HD 720p (1 Mp)
ИК-подсветка: до 20м
Температура: -10 … +50°С, IP54
AHD, HD-TVI, HD-CVI, CVBS, OSD-меню
1 300 р. В корзину Недорогие AHD-камеры для помещений
Уличная IP камера Optimus IP-E011.0(2.8) Объектив: Фикс (2,8 мм)
Разрешение: до 1280х720
ИК-подсветка: до 25м
Температура: -45 … +50°С, IP66
Onvif, Cloud
3 454 р. В корзину Уличная IP камера AC-IS136V (2,8-12) Объектив: Варио (2,8-12 мм)
Разрешение: до 1280×960
ИК-подсветка: до 60м
Класс защиты: IP66
Onvif
3 724 р. В корзину IP-128 Объектив: Фикс (2,8 мм)
Разрешение: до 1280х720
ИК-подсветка: до 25м
Температура: -40 … +50°С, IP66
2 670 р. В корзину Недорогие цифровые камеры для улицы
DS-I103 (2,8 мм) Объектив: Фикс (2,8 мм)
Разрешение: до 1280х720
ИК-подсветка: до 30м
Температура: -40 … +60°С, IP67
Onvif, Cloud, PoE
4 280 р. В корзину AC-IDV202A (2,8 мм) Объектив: Фикс (2,8 мм)
Разрешение: до 1920×1080 (2 Мп)
ИК-подсветка: до 20м
Температура: -40 … +60°С, IP66
Onvif, PoE, MicroSD 64 ГБ
4 723 р. В корзину Купольная IP камера
Optimus IP-E021.0(2.8) Объектив: Фикс (2,8 мм)
Разрешение: до 1280х720
ИК-подсветка: до 20м
Температура: -10 … +50°С, IP20
Onvif, Cloud
3 495 р. В корзину Недорогие цифровые камеры для помещений

Теперь Вы готовы выбрать видеокамеры?

Надеемся, что вы определились с одной или несколькими моделями походящих вам камер.

Если же Вам сложно сделать окончательный выбор, или вам сложно определиться с бюджетом – напишите (или позвоните) нам, и мы ответим на все ваши вопросы.

В следующей статье вас ждет Шаг 3: Выбор способа хранения данных.

Рекомендуем также прочитать:

Шаг 1: Аналоговые или цифровые камеры? Шаг3: Выбираем систему хранения данных видеонаблюдения Шаг4: Как и на чём смотреть видео? Шаг5: Рекомендации по монтажу видеонаблюдения Оставить комментарий или задать вопрос

ТАБЛИЦА УГЛОВ ОБЗОРА И РАССТОЯНИЙ ОТ КАМЕРЫ ДО ОБЪЕКТА

F — фокусное расстояние объектива Горизонтальный угол обзора, для ПЗС–матриц 1/3″ Возможность обнаружения человека Возможность идентификации человека Возможность определения номера автомобиля
2.8 mm 86° до 19 м до 1.4 м
2.9 mm 83° до 20 м до 1.45 м
3.6 mm 72° до 25 м до 1.8 м
4.0 mm 67° до 28 м до 2 м до 2.6 м
6.0 mm 48° до 42 м до 3 м до 4 м
8.0 mm 36° до 56 м до 4 м до 5 м
9.0 mm 30° до 63 м до 4.5 м до 6 м
12.0 mm 25° до 84 м до 6 м до 8 м
16.0 mm 17° до 112 м до 8 м до 10 м
25.0 mm 12° до 175 м до 12.5 м до 16 м
50.0 mm до 350 м до 25 м до 33 м
80.0 mm 3.3° до 560 м до 40 м до 53 м
100.0 mm 2.8° до 700 м до 50 м до 66 м
120.0 mm 2.1° до 840 м до 60 м до 80 м

Если на то, что снимает камера не будет смотреть оператор, система видеонаблюдения теряет смысл. Следует учитывать, что помимо того, что камера что-то снимает, за происходящем должен кто-то наблюдать. Не имеет значения, насколько идеальную систему вы построите, крайне важно — что будет на экране монитора. Кроме горизонтального угла обзора, существует еще вертикальный (примерное соотношение 4 к 3), и это составляет размер видимой картинки (см. рис.).

Ниже приведены образцы изображений, полученные из одной точки, но объективами с разными фокусными расстояниями. Расстояние до черного автомобиля примерно – 60 метров.

Чтобы получить качественное изображение с видеокамеры, важен каждый элемент, входящий в состав устройства. Немаловажную роль в генерации видеопотока с четкой детализированной картинкой играет объектив. От качества линз, их подгонки и сборки, а также совместимости с характеристиками светочувствительной матрицы зависит эффективность работы оборудования. Поэтому при выборе объектива для камер видеонаблюдения важно правильно определить, какая оптика нужна в конкретной ситуации. Для этого нужно знать ее основные характеристики, специфику и область применения.

Чтобы узнать, как выбрать объектив камеры видеонаблюдения, нужно определить задачи, которые он будет выполнять. Здесь важны два фактора: место установки, зона охвата территории и максимальное расстояние, на котором будет работать система слежения.

Виды объективов камер видеонаблюдения

По конструкции различают 4 типа оптики:

  • Фиксированный (монофокальный). Имеют одно неизменяемое значение фокусного расстояния. Не требуют настройки, не могут изменять угол обзора камеры.
  • Вариофокальные.Позволяют вручную регулировать фокусное расстояние в пределах, заданных конструктивно. Такую оптику можно подстраивать под объект или быстро переконфигурировать на выполнение новой задачи. Универсальный вариант при подборе объектива для камеры видеонаблюдения.
  • Трансфокаторный. Оборудован мотором для изменения фокусного расстояния в автоматическом режиме. Используется в PTZ оборудовании, позволяет изменять угол обзора, масштабировать зону наблюдения. Как правило, оптика оборудована системой автофокусировки при зумировании объектов.
  • Fish-eye. Панорамная оптика, которая дает угол обзора 360°. В связи со спецификой передачи изображения, требует использования развертки картинки на плоскость. Видео, полученное с камеры, неудобно для просмотра в необработанном виде.

Основные характеристики разных типов объективов камер видеонаблюдения

Каждая оптическая система, установленная в видеокамерах, имеет ряд характеристик, которые влияют на специфику ее работы. Основные параметры:

  • фокусное расстояние;
  • угол обзора.

Что такое фокусное расстояние?
Этот параметр измеряет расстояние от светочувствительного сенсора до линз и соответственно влияет на размер объектива. Измеряется в миллиметрах и может быть фиксированным (для монофокальных исполнений) или изменяемым (для вариофокальных). Фокусное расстояние влияет на угол обзора камеры, зависимость обратно пропорциональная: чем меньше численное значение, тем большую территорию охватит устройство слежения. Прежде чем определиться, какой объектив для камеры видеонаблюдения выбрать, необходимо продумать, где устройство будет установлено. Оптика с маленьким фокусным расстоянием подойдет для охвата обширных территорий с небольшими требованиями к детализации, а большое значение параметра понадобится на узком участке с необходимой высокой четкостью изображения.

Зависимость углов обзора от фокусного расстояния объектива камеры видеонаблюдения указана в таблице Зависимость угла обзора от фокусного расстояния объектива

Как подобрать объектив для камеры видеонаблюдения по углу обзора

  • узкоугольные (3–30°). Используют для контроля небольшого сектора: коридоров, лестниц, территории под окнами;
  • среднеугольные (30–70°). Применяют в системах видеонаблюдения на детских или спортивных площадках, парковках, небольших офисных или складских помещениях;
  • широкоугольные (до 95°). Ставят на наблюдение за большими залами, входными конструкциями, дворами частных домов;
  • панорамные (360°). Используются при наблюдении за помещением или уличной территорией целиком. Не оставляют «мертвых» зон.

Как выбрать объектив

В первую очередь, нужно четко определить задачи видеонаблюдения и место установки камеры. Это позволит правильно подобрать фокусное расстояние, тип и угол обзора. Следует помнить, на что влияет размер объектива камеры видеонаблюдения, как правильно определять необходимый угол обзора в конкретной ситуации, и зачем нужны разные типы оптики.

Оптимальные варианты объективов, которые применимы в большинстве ситуаций, — фиксированные и вариофокальные. Панорамные и трансфокаторные выполняют более узкоспециализированные функции и стоят заметно дороже. Каталог объективов для видеонаблюдения Вы можете посмотреть по .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *