نحوه محاسبه زاویه دید دوربین مداربسته

در هنگام نصب دوربین مداربسته، یکی از مهم ترین عواملی که باید به آن دقت کرد، زاویه دید دوربین مداربسته است. در واقع منظور از زاویه دید، محوطه ای است که دوربین می تواند آن را پوشش دهد که به اصطلاح آن را Field Of View یا FOV می نامند.
انتخاب زاویه دید مناسب در دوربین های مداربسته اهمیت بسزایی دارد که می تواند تاثیر زیادی در عملکرد نظارتی شما داشته باشد. از این رو قصد داریم در این مقاله به شما ” نحوه محاسبه زاویه دید دوربین مداربسته” را آموزش دهیم.
زاویه دید دوربین مداربسته یا FOV چیست:
میدان دید دوربین در واقع به محدودهای اطلاق میشود که از طریق لنز دوربین قابل مشاهده است. لازم به ذکر است که نمای تصویری هر دوربین با توجه به نوع لنز و سایر مشخصات فنی متفاوت خواهد بود. بر روی لنز بسیاری از دوربینها اعدادی درج شده است که بیانگر میزان میدان دید آنهاست. با این حال، باید توجه داشت که حتی دوربینهایی با میدان دید مناسب نیز ممکن است دارای نقاط کور باشند؛ نقاطی که در محدوده دید دوربین قرار نمیگیرند.
به عبارتی بهترین زاویه دید دوربین مداربسته بر اساس شرایط محیطی برای دوربین نصب شده تعریف می گردد. برای مثال ممکن است شخصی پوشش گسترده تری برای نصب را ترجیح دهد و شخص دیگری به جزئیات یک نقطه اهمیت بیشتری دهد. از این رو هرچه زاویه دید دوربین مداربسته کمتر شود، دید دوربین نیز محدود تر می گردد و تصاویر دورتر بهتر مشاهده می شوند ولی برخی از تصاویر نزدیک در زاویه دید دوربین قرار نمی گیرند.
به این مثال توجه کنید؛ هر چه عدد درجشده روی لنز دوربین کوچکتر باشد، زاویه دید آن وسیعتر خواهد بود. به عنوان مثال، دوربینی با لنز 2.8 میلیمتر نسبت به دوربینی با لنز 6 میلیمتر، فضای بیشتری از محیط را در بر میگیرد. بهطور کلی، دو نوع اصلی از میدان دید وجود دارد:
- دید محدود (Close-up View): که در آن تصویر بزرگنمایی شده و جزئیات بیشتری قابل مشاهده است.
- دید گسترده (Wide View): که ناحیه وسیعتری از محیط را پوشش میدهد، اما میزان نمایش جزئیات در آن کمتر است.
محاسبه زاویه دید دوربینهای مداربسته فرآیند پیچیدهای نیست، اما برای انجام آن ابتدا باید حداکثر زاویه دید قابل دستیابی توسط دوربین مورد نظر مشخص گردد. میدان دید دوربین به صورت افقی و عمودی (HFOV و VFOV) می باشند:
همان طور که گفتیم در سیستمهای نظارت تصویری، میدان دید (Field of View) به محدودهای اطلاق میشود که دوربین قادر به مشاهده و ثبت آن است. این میدان به دو بخش اصلی تقسیم میشود:
- میدان دید افقی (Horizontal Field of View – HFOV): زاویهای است که دوربین در راستای افقی قادر به پوشش آن میباشد. این زاویه تعیین میکند که دوربین در پهنای تصویر تا چه حد میتواند محیط اطراف را ببیند.
- میدان دید عمودی (Vertical Field of View – VFOV): زاویهای است که دوربین در راستای عمودی پوشش میدهد. این مقدار مشخص میکند که در ارتفاع تصویر چه میزان از فضای بالا و پایین در معرض دید دوربین قرار دارد.
اهمیت زاویه دید در دوربینهای مداربسته:
زاویه دید یکی از مؤلفههای اساسی در انتخاب و بهرهبرداری مؤثر از دوربینهای مداربسته به شمار میآید. این ویژگی تأثیر مستقیمی بر میزان پوشش محیط، کیفیت نظارت و کارایی کلی سیستم نظارتی دارد. در ادامه، به برخی از دلایل اهمیت زاویه دید در دوربینهای نظارتی اشاره میشود:
- افزایش وسعت پوشش محیط
زاویه دید گسترده این امکان را فراهم میسازد که دوربین نواحی وسیعتری از محیط را تحت پوشش قرار دهد. این موضوع در فضاهای باز و گسترده مانند پارکینگها، میدانها، محوطههای عمومی و مراکز تجاری، نقش بسیار مؤثری در ارتقاء کیفیت نظارت ایفا میکند.
- کاهش تعداد دوربینهای مورد نیاز
با استفاده از دوربینهایی که دارای زاویه دید عریض هستند، میتوان تعداد دوربینهای لازم برای نظارت کامل بر یک فضا را کاهش داد. این امر منجر به صرفهجویی قابلتوجه در هزینههای مربوط به خرید، نصب، کابلکشی و نگهداری تجهیزات خواهد شد.
- سهولت در مانیتورینگ
زاویه دید وسیع امکان مشاهده چند ناحیه مختلف از یک محیط را بهطور همزمان و بر روی یک صفحه مانیتور فراهم میکند. این ویژگی بهویژه در اتاقهای کنترل و مراکز نظارتی که نیاز به پایش مداوم چند نقطه دارند، بسیار کاربردی است.
- افزایش قابلیت تشخیص حرکت و رویدادها
افزایش میدان دید موجب میشود که دوربین بتواند بهتر حرکتها و رخدادهای مختلف را در سطح وسیعتری از محیط تشخیص دهد. این امر نقش مهمی در افزایش امنیت و واکنش سریع به وقایع احتمالی ایفا میکند.
- کاهش نقاط کور و حفظ کیفیت تصویر
استفاده از دوربینهایی با زاویه دید محدود ممکن است منجر به ایجاد نقاط کور شود؛ نواحی که تحت پوشش تصویر قرار نمیگیرند و در نتیجه، خطر کاهش دقت نظارت و از دست رفتن اطلاعات مهم را افزایش میدهند. دوربینهایی با زاویه دید عریض با کاهش این نقاط، به بهینهسازی عملکرد تصویربرداری و حفظ کیفیت تصویر کمک میکنند.
بیشترین زاویه دید دوربین مداربسته چقدر است؟
در میان انواع مختلف دوربینهای مداربسته که در برندهای گوناگون همچون دوربین های جوویژن، دوربین های داهوا، هایک ویژن و .. تولید شده اند، بیشترین زاویه دید به دوربینهایی اختصاص دارد که توانایی پوشش 360 درجهای از محیط را دارند. این دوربینها به گونهای طراحی شدهاند که بتوانند بدون نیاز به حرکت مکانیکی، تمامی جهات اطراف خود را تحت پوشش قرار دهند.
- دوربینهای چشم ماهی (Fisheye)
این دسته از دوربینها با بهرهگیری از لنزهای خاصی که از لحاظ ساختاری شباهت زیادی به چشم ماهی دارند، قادرند زاویه دید بسیار گستردهای ارائه دهند. زاویه دید این دوربینها معمولاً تا 360 درجه میرسد. ویژگی بارز این دوربینها، لنز ثابت آنهاست؛ به این معنا که میدان دید آنها تغییرپذیر نیست و همیشه زاویه ثابتی را ارائه میدهند. لنز چشم ماهی با طراحی کروی خود، امکان تصویربرداری فراگیر از محیط پیرامونی را فراهم میسازد. در دوربین های شبکه IP شما می توانید با استفاده از دوربین های چشم ماهی (Fish Eye) از مکان های مختلف، زاویه دید بسیار خوبی داشته باشید، اما در دوربین های آنالوگ این مدل، زاویه 360 درجه ای ندارید. (برای آشنایی بیشتر با تفاوت دوربین AHD ،IP و آنالوگ می توانید بر روی لینک کلیک کنید).
- دوربینهای پانورامیک (Panoramic Cameras)
نوع دیگری از دوربینهای با زاویه دید بالا، دوربینهای پانورامیک هستند. این دوربینها معمولاً از چند لنز مستقل یا یک لنز با قابلیت تصویربرداری چندگانه بهره میبرند. نتیجه این طراحی، افزایش پوشش افقی و عمودی تصویر است؛ بهگونهای که این دوربینها نیز میتوانند میدان دید 360 درجهای را فراهم آورند. برخی مدلهای پیشرفته، با ترکیب چند تصویر مجزا، نمایی پیوسته و بدون شکست از کل محیط ارائه میدهند.
- دوربینهای دام (Dome Cameras)
دوربینهای دام که به دلیل طراحی گنبدیشکل خود به این نام شناخته میشوند، معمولاً مجهز به لنزهای واید (زاویه باز) هستند و زاویه دیدی تا حدود 120 درجه ارائه میدهند. به دلیل طراحی فیزیکی مقاوم در برابر تخریب، این دوربینها برای فضاهای داخلی و حتی خارجی با احتمال خرابکاری مناسب هستند. همچنین نصب این دوربینها بر روی سقف، دید مناسبی از محیط فراهم میسازد.
- دوربینهای بولت (Bullet Cameras)
دوربینهای بولت به شکل استوانهای یا گلولهای طراحی شدهاند و اغلب زاویه دیدی در بازه 60 تا 90 درجه ارائه میدهند. این دوربینها بیشتر برای نصب روی دیوار و فضاهای بیرونی کاربرد دارند و معمولاً در برابر شرایط محیطی مقاوم طراحی میشوند. زاویه دید کمتر آنها نسبت به دوربینهای دام، آنها را برای نظارت متمرکز روی نواحی خاص مناسبتر کرده است.
- دوربینهای با لنز متغیر (Varifocal Cameras)
این دوربینها ممکن است در قالبهای مختلفی نظیر دام، بولت یا سایر اشکال فیزیکی عرضه شوند، اما وجه تمایز آنها برخورداری از لنز قابل تنظیم است. کاربر میتواند بسته به شرایط محیطی و نیاز نظارتی، زاویه دید را تنظیم و فاصله کانونی را تغییر دهد. این ویژگی سبب میشود دوربینهای وریفوکال برای پروژههایی با نیاز به انعطافپذیری بالا مناسب باشند.
فاکتورهای موثر در محاسبه زاویه دید دوربین مداربسته:
- فاصله کانونی لنز: اگه فاصله کانونی یه لنز کم باشه (مثلاً 2.8 میلیمتر)، آن لنز می تواند فضای بیشتری از محیط را در تصویر جا دهد، یعنی زاویه دید آن بازتر است. ولی اگه فاصله کانونی زیاد باشد (مثلا 12 میلیمتر)، تصویر بیشتر زوم شده و فقط بخش کوچکی از صحنه را نشان میدهد ولی در عوض میتواند جزئیات را از فاصله دورتر بهتر نشان دهد.
- اندازه حسگر دوربین: هرچه اندازه حسگر دوربین بزرگتر باشد، تصویر گستردهتری ثبت میکند. مثلاً یک حسگر 1/2.8 اینچی معمولاً فضای بیشتری را نسبت به یک حسگر 1/3 اینچی نشان میدهد، چون زاویه دید وسیعتری دارد.
- نوع لنز: لنزهای واید یا زاویهباز به گونه ای طراحی شدند که محیط بیشتری را در تصویر نشان می دهند، به همین منظور در مکانهای باز یا جاهایی که میخواهید گستردگی فضا برایتان بیشتر به نمایش گذاشته شود، لنزهای Wide Angle گزینه مناسبتری می باشند. اما لنزهای تلهفوتو (Telephoto) برای زوم کردن روی سوژههای دور بیشتر به کار می روند و به شما کمک میکنند تا جزئیات را از فاصله زیاد ببینید.
- مکان و ارتفاع نصب دوربین: محل نصب و ارتفاع قرارگیری دوربین تأثیر قابل توجهی بر میدان دید آن دارد. نصب دوربین در ارتفاعات بالاتر میتواند موجب پوششدهی گستردهتری از محیط شود، اما در عین حال ممکن است جزئیات تصویر کاهش یابد و وضوح سوژههای نزدیک کمتر شود. همچنین، نصب دوربین در گوشههای فضا یا اتاق میتواند به افزایش زاویه دید کمک کند، چرا که این موقعیتها امکان پوشش حداکثری زوایای مختلف را فراهم میآورند. علاوه بر این، انتخاب مکانهای استراتژیک برای نصب دوربین نقش مهمی در کاهش نقاط کور ایفا میکند و موجب بهبود کارایی نظارتی سیستم میشود.
- کیفیت و وضوح تصویر (رزولوشن): کیفیت تصویر و میزان رزولوشن دوربین از عوامل کلیدی در تعیین سطح جزئیات قابل مشاهده و میزان پوشش تصویری به شمار میروند. دوربینهایی با رزولوشن بالا قادرند حتی در میدان دید گسترده، تصاویر دقیقتری ثبت کرده و جزئیات ریز را بهخوبی نمایش دهند. این ویژگی آنها را برای کاربردهایی که نیازمند نظارت دقیق و شناسایی دقیق سوژهها هستند، مناسب میسازد. در مقابل، دوربینهایی با رزولوشن پایینتر معمولاً برای استفاده در نظارتهای عمومی و بدون نیاز به بررسی دقیق جزئیات کافی خواهند بود.
- اندازه سنسور: سنسور در واقع همان تبدیل نور به سیگنال در دوربین و یکی از عواملی است که در زاویه دید دوربین مداربسته تاثیر می گذارد. هرچه اندازه سنسور کوچک تر باشد، زاویه دید دوربین بیشتر می شود. مثلا اگر فاصله کانونی یک دوربین برابر 6 میلی متر باشد و اندازه سنسور آن برابر 1.3 باشد، زاویه دید برابر 45 درجه است و اگر اندازه سنسور را به 1.4 افزایش دهیم، زاویه دید به 33 درجه کاهش می یابد.
بررسی زاویه دید در دوربین هایی با لنز ثابت و متغیر:
دوربینهای مداربسته بهطور کلی به دو نوع از نظر ساختار لنز تقسیم میشوند:
- دوربینهایی با لنز ثابت (Fix)
- دوربینهایی با لنز متغیر یا قابل تنظیم (Varifocal)
- لنز ثابت (Fix Lens): در این نوع دوربینها، فاصله کانونی لنز از پیش تعیینشده و غیرقابل تغییر است. معمولاً این فاصله کانونی با مقادیری نظیر 2.8، 3.6، 4 یا 6 میلیمتر مشخص میشود. هرچه عدد فاصله کانونی کوچکتر باشد، زاویه دید دوربین وسیعتر خواهد بود.
–مناسب برای محیط داخلی: دوربینهای با لنز ثابت که در فضای داخلی نصب میشوند، معمولاً دارای زاویه دیدی بین 85 تا 95 درجه هستند. برای مثال، در یک اتاق با زاویه دیوار 90 درجه، نصب چنین دوربینی میتواند پوشش کاملی از فضای داخلی ارائه دهد.
-مناسب برای محیط بیرونی: در محیطهای بیرونی که دوربین در ارتفاع بیشتری نصب میشود، بهطور معمول زاویه دید این دوربینها بین 65 تا 85 درجه است. نصب در ارتفاع باعث کاهش نسبی در گستره زاویه دید میشود.
از آنجا که ساختار لنز ثابت غیرقابل تنظیم است، امکان بزرگنمایی (Zoom) و تنظیم فوکوس بهصورت دستی وجود ندارد. فوکوس این نوع لنزها در فرآیند تولید تنظیم میگردد و نیازی به انجام تنظیمات ثانویه در هنگام نصب نیست.
- لنز متغیر (Varifocal Lens): این نوع لنز قابلیت تغییر فاصله کانونی را دارد و به کاربر اجازه میدهد زاویه دید و میزان زوم دوربین را متناسب با نیاز محیط تنظیم نماید. لنزهای متغیر معمولاً با بازهای بین 2.8 تا 12 میلیمتر طراحی و عرضه میشوند و زاویه دیدی در حدود 95 تا 30 درجه را پوشش میدهند.
-قابلیت تنظیم دستی: کاربر یا نصاب میتواند بسته به شرایط محیطی، زاویه دید دوربین را کاهش یا افزایش دهد. به عنوان مثال، در مواقعی که نیاز به مشاهده جزئیات در فاصله دور وجود دارد، میتوان لنز را بر روی فاصله کانونی بیشتر (مثلاً 12 میلیمتر) تنظیم کرد تا بزرگنمایی بیشتری حاصل شود.
-کاربردپذیری بالا: این نوع دوربینها انعطافپذیری بیشتری در نصب و تنظیم دارند و معمولاً در فضاهایی استفاده میشوند که نیاز به کنترل دقیقتری بر زاویه دید وجود دارد.
بیشتر بخوانید: قابلیت دید در شب در دوربین مداربسته
زاویه دید دوربین مداربسته چقدر باید باشد؟
با توجه به فاکتورهای موثر در محاسبه زاویه دید دوربین مداربسته که در قسمت قبل برایتان شرح دادیم، می خواهیم زاویه دید را در مقادیر مختلف این فاکتورها بیان کنیمزاویه دید را در مقادیر مختلف این فاکتورها بیان کنیم؛
فاصله کانونی (mm) | اندازه حسگر | عرض حسگر (mm) | ارتفاع حسگر (mm) | میدان دید افقی (درجه) | میدان دید عمودی (درجه) |
---|---|---|---|---|---|
2.8 | 1/3″ | 4.8 | 3.6 | 98.8 | 73.7 |
3.6 | 1/3″ | 4.8 | 3.6 | 77.2 | 58.2 |
6 | 1/3″ | 4.8 | 3.6 | 46.2 | 35.1 |
12 | 1/3″ | 4.8 | 3.6 | 23.1 | 17.6 |
2.8 | 1/2.7″ | 5.37 | 4.04 | 112.2 | 82.8 |
3.6 | 1/2.7″ | 5.37 | 4.04 | 90.2 | 68.7 |
6 | 1/2.7″ | 5.37 | 4.04 | 54.4 | 41 |
12 | 1/2.7″ | 5.37 | 4.04 | 27.5 | 20.6 |
2.8 | 1/2″ | 6.4 | 4.8 | 130.1 | 96.7 |
3.6 | 1/2″ | 6.4 | 4.8 | 104.8 | 79 |
6 | 1/2″ | 6.4 | 4.8 | 63.1 | 47.5 |
12 | 1/2″ | 6.4 | 4.8 | 32.6 | 24.7 |
نحوه محاسبه زاویه دید دوربین مداربسته:
تا به اینجا شما را با مفهوم زاویه دید و فاکتورهای تاثیر گذار در محاسبه زاویه دید دوربین مداربسته آشنا ساختیم. حال می خواهیم چگونگی نحوه محاسبه زاویه دید دوربین مداربسته بررسی کنیم. برای آنکه بخواهیم زاویه دید دوربین مداربسته را محاسبه کنیم دو روش وجود دارد؛
روش اول: با در اختیار داشتن عرض سنسور وفاصله کانونی می توانید به راحتی زاویه دید دوربین مداربسته را محاسبه کنید کافیست از فرمول زیر برای محاسبه آن استقاده کنید:
روش دوم: شما می توانید با مراجعه به سایت www.cctvcalculator.net به سادگی زاویه دید دوربین مداربسته را محاسبه کنید. سپس با وارد کردن اندازه سنسور و فاصله کانونی دوربین به صورت خودکار اندازه دقیق زاویه دید دوربین مداربسته را به دست آورید.
محاسبه زاویه دید افقی دوربین مداربسته با استفاده از مشخصات لنز و حسگر تصویر:
برای درک بهتر عملکرد نوری یک دوربین مداربسته، محاسبه زاویه دید افقی آن (زاویهای که دوربین در راستای افقی قادر به پوشش آن است) اهمیت دارد. به منظور تشریح این مفهوم، فرض میکنیم دوربینی در اختیار داریم که به یک لنز با فاصله کانونی 4 میلیمتر مجهز بوده و از یک حسگر تصویر با اندازه 1/3 اینچ استفاده میکند.
- مشخصات حسگر تصویر:
حسگرهای تصویر با اندازه 1/3 اینچ معمولاً دارای ابعادی در حدود 8 میلیمتر (عرض) و 3.6 میلیمتر (ارتفاع) هستند. این مقادیر بهصورت استاندارد توسط تولیدکنندگان حسگر ارائه میشوند و در محاسبات میدان دید نقش کلیدی ایفا میکنند.
- طول کانونی لنز:
فاصله کانونی، مشخصهای فنی از لنز است که بیانگر فاصله میان مرکز نوری لنز و سطح حسگر تصویر میباشد، زمانی که تصویر بهدرستی بر روی حسگر متمرکز شده است. در این مثال، لنز مورد نظر دارای فاصله کانونی 4 میلیمتر است.
- فرمول محاسبه زاویه دید افقی:
برای محاسبه زاویه دید افقی از رابطه زیر استفاده میشود:
(عرض حسگر / فاصله کانونی ×2 ) arctan × 2 = زاویه دید افقی
جایگذاری مقادیر:
2 × arctan (0.6 ) × 2 = (4.8 / 4 × 2) arctan = زاویه دید افقی
نتیجه نهایی حدود 61.9 درجه خواهد بود. بدین معنا که دوربین میتواند در راستای افقی، زاویهای در حدود 62 درجه از محیط پیرامون را پوشش دهد.
- تبیین سادهتر مفهوم محاسبه:
ابتدا عرض حسگر (4.8 میلیمتر) را به دو قسمت تقسیم میکنیم:
میلی متر 2.4 = 2 / 4.8
- سپس این عدد را بر فاصله کانونی لنز (4 میلیمتر) تقسیم میکنیم:
0.6 = 4 / 2.4
در ادامه، مقدار بهدست آمده (0.6) در فرمول تانژانت معکوس (Arctangent) جایگذاری میشود تا زاویه نیمدید محاسبه گردد. این زاویه سپس در عدد 2 ضرب میشود تا زاویه کامل میدان دید افقی بهدست آید.
- جمعبندی
بهطور کلی، هر چه فاصله کانونی لنز کمتر و ابعاد حسگر بزرگتر باشد، زاویه دید دوربین افزایش مییابد و دوربین قادر خواهد بود ناحیه وسیعتری از محیط را تحت پوشش قرار دهد. در مقابل، افزایش فاصله کانونی یا استفاده از حسگرهای کوچکتر منجر به محدود شدن زاویه دید شده و دوربین بیشتر بر یک ناحیه خاص متمرکز میشود.
جمع بندی:
زاویه دید دوربین مداربسته یکی از مؤلفههای بنیادین در طراحی و انتخاب تجهیزات نظارت تصویری به شمار میرود. این پارامتر تعیین میکند که دوربین تا چه حد از محیط پیرامون خود را میتواند پوشش دهد و نقش مستقیمی در کارایی، اثربخشی و بهرهوری سیستم نظارتی ایفا میکند.
زاویه دید هر دوربین تحت تأثیر عوامل متعددی از جمله فاصله کانونی لنز (Focal Length)، ابعاد حسگر تصویر (Image Sensor Size)، نوع لنز (ثابت یا متغیر) و مکان و ارتفاع نصب قرار دارد. به طور کلی، هرچه فاصله کانونی کمتر و اندازه حسگر بزرگتر باشد، زاویه دید گستردهتری حاصل میشود. در مقابل، افزایش فاصله کانونی موجب محدود شدن میدان دید و افزایش جزئیات در ناحیهای مشخص خواهد شد.
فرآیند محاسبه زاویه دید معمولاً با بهرهگیری از روابط هندسی و مثلثاتی انجام میشود و شامل محاسبه میدان دید افقی (HFOV)، عمودی (VFOV) و گاه مورب (DFOV) بر اساس مشخصات فنی لنز و حسگر است.
در نهایت، درک صحیح از مفهوم زاویه دید و توانایی در محاسبه دقیق آن، نقش بسزایی در پوشش بهینه فضاهای نظارتی، کاهش نقاط کور، بهینهسازی تعداد دوربینها، تضمین کیفیت و دقت در تصویربرداری خواهد داشت. انتخاب صحیح دوربین با زاویه دید مناسب، تضمینی برای عملکرد مؤثر سیستمهای امنیتی و نظارتی محسوب میشود.
خرید انواع دورببین مداربسته و دستگاه NVR از مسترشبکه همراه با گارانتی معتبر مسترشبکه |