Cách chọn FOV cho Mô-đun máy ảnh nội soi: Đánh đổi điều hướng, chi tiết và độ méo

Trả lời nhanh

Trường nhìn rộng hơn rất hữu ích khi người vận hành cần bao quát nhiều cảnh hơn để điều hướng hoặc quan sát chung. Trường nhìn hẹp hơn có thể khiến cùng một mục tiêu chiếm nhiều hình ảnh hơn khi vị trí máy ảnh và khoảng cách làm việc không thay đổi. Không tự động tốt hơn. Để trực quan hóa thiết bị y tế và kiểm tra công nghiệp, FOV phải được chọn cùng với khoảng cách làm việc, kích thước mục tiêu, hướng nhìn, độ méo của cạnh và mức độ di chuyển của đầu dò có sẵn.

1. FOV Thay đổi lượng cảnh mà máy ảnh nhìn thấy

Trường nhìn mô tả mức độ hiển thị của cảnh thông qua hệ thống camera. Trong nội soi, điều này trực tiếp thay đổi sự cân bằng giữa bối cảnh và kích thước mục tiêu. Một ống kính rộng giúp người vận hành hiểu được vị trí của đầu dò, nhưng mục tiêu chiếm một phần nhỏ hơn của khung hình. Ống kính hẹp hơn hiển thị ít vùng xung quanh hơn nhưng có thể phân bổ nhiều pixel hơn cho mục tiêu ở cùng một khoảng cách.

2. FOV rộng thường là lựa chọn điều hướng

FOV rộng có giá trị khi người vận hành cần nhận thức tình huống. Điều này phổ biến trong điều hướng khoang, di chuyển đường ống, kiểm tra nội bộ tổng thể và một số hệ thống hiển thị tầm gần nhất định. Máy ảnh có thể hiển thị nhiều bề mặt xung quanh hơn, giảm nhu cầu định vị lại đầu dò thường xuyên.

Tuy nhiên, FOV rộng cũng có thể làm tăng độ méo cạnh tùy thuộc vào thiết kế ống kính và các khuyết điểm nhỏ có thể chiếm ít pixel hơn. Do đó, 'siêu rộng' nên được coi là một lựa chọn về mặt chức năng chứ không phải là một bản nâng cấp chất lượng hình ảnh phổ biến.

3. FOV hẹp hơn thường là lựa chọn đóng khung chi tiết

FOV hẹp hơn có thể làm cho một mục tiêu ở xa hoặc nhỏ có vẻ lớn hơn trong khung hình vì máy ảnh chụp được ít cảnh xung quanh hơn. Điều này hữu ích ở các vị trí kiểm tra cố định hoặc bán cố định, nơi người vận hành đã biết mục tiêu ở đâu và cần nhấn mạnh trực quan hơn vào một khu vực nhỏ hơn.

 

4. Khoảng cách làm việc thay đổi kết quả thực tế

Không thể chọn FOV nếu không có khoảng cách làm việc dự kiến. Ở khoảng cách rất gần, ống kính góc rộng có thể hiển thị diện tích bề mặt lớn nhưng hệ thống quang học vẫn phải duy trì tiêu cự và chất lượng cạnh ở mức chấp nhận được. Ở khoảng cách xa hơn, mục tiêu có thể trở nên quá nhỏ trong khung hình siêu rộng. Các nhóm OEM trước tiên nên xác định khoảng cách làm việc bình thường và sau đó đánh giá FOV bằng mục tiêu thực.

5. Sự biến dạng quan trọng hơn ở gần rìa

Ống kính góc rộng thường tạo ra hiện tượng méo hình học dễ thấy hơn ở gần mép khung hình. Trong một số tác vụ điều hướng, điều này có thể được chấp nhận; trong kiểm tra kích thước hoặc các ứng dụng mà hình dạng là quan trọng, nó có thể trở thành một vấn đề. Câu hỏi đúng không phải là 'Ống kính có bị biến dạng không?' mà là 'Sự biến dạng có ảnh hưởng đến nhiệm vụ thị giác không?'

6. Chế độ xem trực tiếp và Chế độ xem bên Thay đổi quyết định FOV

Camera quan sát trực tiếp sử dụng FOV dọc theo trục đầu dò. Camera nhìn từ bên áp dụng FOV của nó lên bề mặt bên. Để kiểm tra thành ống hoặc thành trụ, cấu trúc nhìn từ bên có thể giải quyết vấn đề hướng quan sát hiệu quả hơn là chỉ tăng FOV trên camera hướng về phía trước.

7. Các dự án y tế và công nghiệp sử dụng FOV theo những cách khác nhau

 

8. Hướng dẫn sản phẩm được đề xuất

Đối với các mô-đun siêu nhỏ, việc lựa chọn ống kính bị hạn chế bởi đường kính đầu camera và cấu trúc mặt trước, do đó, FOV có sẵn phải được đánh giá bằng đầu dò đã hoàn thiện. Trong dòng USB 3.x mm, nhiều cấu hình quang học và hướng nhìn trực tiếp/nhìn từ bên cạnh mang lại nhiều không gian hơn để điều hướng phù hợp với nhu cầu chi tiết. Các sản phẩm lấy nét tự động hoặc nhiều chế độ xem lớn hơn có thể được ưu tiên khi khoảng cách làm việc hoặc hướng mục tiêu thay đổi đáng kể.

9. Danh sách kiểm tra đánh giá mẫu

1. Sử dụng mục tiêu thực ở khoảng cách làm việc thực.

2. So sánh kích thước mục tiêu ở giữa khung hình, không chỉ bao phủ toàn bộ khung hình.

3. Kiểm tra độ biến dạng của cạnh trên hình học thẳng hoặc đã biết.

4. Xác nhận FOV sau khi camera được lắp phía sau cửa sổ quang học cuối cùng.

5. Đánh giá độ đồng đều của ánh sáng trên toàn khu vực.

6. Kiểm tra hướng xem trực tiếp hoặc hướng xem bên trong đường kiểm tra thực tế.

Câu hỏi thường gặp

Có phải FOV rộng hơn luôn tốt hơn cho máy ảnh nội soi?

Không. FOV rộng hơn cải thiện tầm bao phủ cảnh, nhưng mục tiêu chiếm ít pixel hơn và hiện tượng biến dạng ở cạnh có thể trở nên rõ ràng hơn. FOV tốt nhất phụ thuộc vào nhiệm vụ.

Độ phân giải cao hơn có thể bù cho FOV rất rộng không?

Độ phân giải cao hơn có thể thêm tổng số pixel nhiều hơn, nhưng nó không thay đổi bao nhiêu cảnh mà mục tiêu chiếm giữ. Lựa chọn ống kính và khoảng cách làm việc vẫn còn quan trọng.

Kiểm tra đường ống có nên sử dụng ống kính rộng nhất hiện có không?

Không nhất thiết phải như vậy. Việc kiểm tra đường ống trước tiên phải quyết định xem trực tiếp hay xem từ bên, sau đó chọn FOV cân bằng độ bao phủ tường, chi tiết và độ méo.

FOV có thay đổi theo khoảng cách làm việc không?

FOV góc của ống kính vẫn là một thuộc tính của ống kính/hệ thống, nhưng vùng vật lý được bao phủ tại mục tiêu thay đổi theo khoảng cách, điều này làm thay đổi những gì người vận hành nhìn thấy.

FOV có thể được tùy chỉnh?

Các tùy chọn ống kính/FOV có thể được đánh giá theo đường kính camera, cảm biến, khoảng cách làm việc và cấu trúc cơ học.

Tôi nên gửi gì để đánh giá FOV?

Cung cấp kích thước mục tiêu, khoảng cách làm việc bình thường, vị trí camera, hướng xem, phạm vi bao phủ cảnh cần thiết và liệu hình dạng cạnh có quan trọng hay không.

Phần kết luận

FOV tốt nhất là FOV đưa đủ cảnh phù hợp vào khung hình. Điều hướng thường được hưởng lợi từ phạm vi bao phủ rộng hơn; kiểm tra chi tiết có thể được hưởng lợi từ việc đóng khung chặt chẽ hơn. Các nhóm OEM nên đánh giá FOV bằng cách sử dụng khoảng cách làm việc thực tế, mục tiêu và hướng nhìn thay vì chọn con số rộng nhất hiện có.