Как выбрать поле зрения для модуля камеры эндоскопа: компромисс между навигацией, детализацией и искажениями

Быстрый ответ

Более широкое поле зрения полезно, когда оператору требуется больший охват сцены для навигации или общего наблюдения. Более узкое поле зрения может привести к тому, что одна и та же цель займет большую часть изображения, когда положение камеры и рабочее расстояние остаются неизменными. Ни то, ни другое автоматически не становится лучше. Для визуализации медицинского оборудования и промышленного контроля поле зрения следует выбирать вместе с рабочим расстоянием, размером цели, направлением обзора, искажением края и доступной величиной перемещения зонда.

1. Угол обзора меняет, какую часть сцены видит камера.

Поле зрения описывает, какая часть сцены видна через систему камер. В эндоскопе это напрямую меняет баланс между контекстом и размером цели. Широкий объектив помогает оператору понять, где находится зонд, но цель занимает меньшую часть кадра. Более узкая линза показывает меньшую окружающую область, но может выделить больше пикселей до цели на том же расстоянии.

2. Широкий угол обзора обычно является выбором для навигации.

Широкий угол обзора полезен, когда оператору необходима ситуационная осведомленность. Это часто встречается при навигации по полости, перемещении труб, общем внутреннем осмотре и некоторых системах визуализации с близкого расстояния. Камера может отображать большую часть окружающей поверхности, что снижает необходимость частого изменения положения датчика.

Однако широкое поле зрения может также увеличить краевое искажение в зависимости от конструкции объектива, а небольшие дефекты могут занимать меньше пикселей. Поэтому к «сверхширокому» экрану следует относиться как к функциональному выбору, а не как к универсальному повышению качества изображения.

3. Более узкий угол обзора обычно является выбором для детального кадрирования.

Более узкое поле зрения может сделать удаленную или небольшую цель в кадре больше, поскольку камера захватывает меньшую часть окружающей сцены. Это полезно в фиксированных или полуфиксированных позициях контроля, когда оператор уже знает, где находится цель, и ему требуется больше визуального внимания на меньшей площади.

 

4. Рабочее расстояние меняет практический результат

Угол обзора нельзя выбрать без ожидаемого рабочего расстояния. На очень близких расстояниях широкоугольный объектив может показывать большую площадь поверхности, но оптическая система все равно должна сохранять фокусировку и приемлемое качество краев. На больших расстояниях цель может стать слишком маленькой в ​​сверхшироком кадре. OEM-команды должны сначала определить нормальное рабочее расстояние, а затем оценить поле обзора, используя реальную цель.

5. Искажение имеет большее значение вблизи края

Широкоугольные объективы часто создают более заметные геометрические искажения вблизи края кадра. В некоторых навигационных задачах это может быть приемлемо; при проверке размеров или в приложениях, где важна форма, это может стать проблемой. Правильный вопрос не «Имеет ли линза искажение?», а «Мешает ли искажение зрительной задаче?»

6. Прямой вид и вид сбоку меняют решение о поле обзора

Камера прямого обзора использует поле зрения вдоль оси зонда. Камера бокового обзора применяет поле зрения к боковой поверхности. При осмотре стенок труб или стенок цилиндров конструкция бокового обзора может решить проблему направления наблюдения более эффективно, чем простое увеличение поля зрения на камере, обращенной вперед.

7. Медицинские и промышленные проекты используют поле зрения по-разному

 

8. Рекомендуемые направления продукта

Для сверхмалых модулей выбор объектива ограничен диаметром головки камеры и конструкцией передней части, поэтому доступное поле зрения следует оценивать с помощью готового зонда. В семействах USB 3,x мм несколько оптических конфигураций и направление прямого/бокового обзора предоставляют больше возможностей для согласования навигации и детализации. Если рабочее расстояние или направление цели значительно меняются, можно предпочтительнее использовать более крупные продукты с автофокусировкой или несколькими изображениями.

9. Пример контрольного списка оценки

1. Используйте реальную цель на реальном рабочем расстоянии.

2. Сравните размер цели в центре кадра, а не только общий охват сцены.

3. Проверьте искажение кромок на прямой или известной геометрии.

4. Подтвердите FOV после того, как камера будет установлена ​​за последним оптическим окном.

5. Оцените равномерность освещения по полю.

6. Проверьте ориентацию прямого или бокового обзора на реальном пути контроля.

Часто задаваемые вопросы

Всегда ли более широкий угол обзора лучше для камеры эндоскопа?

Нет. Более широкий угол обзора улучшает охват сцены, но цель занимает меньше пикселей, и искажения краев могут стать более заметными. Лучшее поле зрения зависит от задачи.

Может ли более высокое разрешение компенсировать очень широкий угол обзора?

Более высокое разрешение может добавить больше пикселей, но не меняет, какую часть сцены занимает цель. Выбор объектива и рабочее расстояние по-прежнему имеют значение.

Следует ли при осмотре труб использовать самый широкий доступный объектив?

Не обязательно. При осмотре труб необходимо сначала решить, какой вид смотреть в прямом или боковом направлении, а затем выбрать угол обзора, обеспечивающий баланс между охватом стен, детализацией и искажениями.

Меняется ли поле зрения в зависимости от рабочего расстояния?

Угловое поле зрения объектива остается свойством объектива/системы, но физическая область, охватываемая целью, меняется с расстоянием, что меняет то, что видит оператор.

Можно ли настроить FOV?

Параметры объектива/поля обзора можно оценить в зависимости от диаметра камеры, сенсора, рабочего расстояния и механической конструкции.

Что мне следует отправить для оценки FOV?

Укажите размер цели, нормальное рабочее расстояние, положение камеры, направление обзора, требуемый охват сцены и важна ли геометрия краев.

Заключение

Лучший угол обзора — тот, который помещает в кадр достаточно нужной сцены. Навигация обычно выигрывает от более широкого охвата; Детальный осмотр может выиграть от более четкого оформления. OEM-команды должны оценивать FOV, используя реальное рабочее расстояние, цель и направление обзора, а не выбирать самое широкое доступное число.