Narzędzie Wyboru Obiektywu

Jak ogniskowa, czujnik i DORI oddziałują na siebie

Ogniskowa to odległość w milimetrach między środkiem optycznym obiektywu a matrycą obrazu, gdy obiektyw jest ustawiony na nieskończoność. Krótsze ogniskowe rejestrują szersze kąty; dłuższe ogniskowe rejestrują węższe kąty z większym widocznym powiększeniem. Ten sam obiektyw zachowuje się inaczej na różnych matrycach – obiektyw 4 mm na matrycy 1/3" zapewnia HFOV 65°, a ten sam obiektyw 4 mm na matrycy 2/3" zapewnia pole HFOV 95°. Wybór obiektywu bez wyboru matrycy jest bezsensowny.

W praktyce instalatorów cztery progi DORI EN 62676-4 dokładnie odpowiadają zaleceniom dotyczącym ogniskowej po ustaleniu odległości i czujnika. W przypadku kamery 1/2,8" o rozdzielczości 4 MP (modalna konfiguracja CCTV z 2026 r.) zasady są następujące: 2,8 mm dla zasięgu wykrywania w obszarach do 5 m, 4 mm dla zasięgu obserwacji w obszarze 5–10 m, 6 mm dla zasięgu rozpoznawania w obszarze 10–15 m, 8 mm dla rozpoznawania w obszarze 15–20 m lub identyfikacji w obszarze 8–10 m, 12 mm dla identyfikacji w obszarze 12–18 m i 16–25 mm dla identyfikacji powyżej 20 m. Powyższy kalkulator stosuje uproszczoną wersję tego odwzorowania do wprowadzonej odległości w linii wzroku, uwzględniając wysokość montażu poprzez zakres nachylenia.

Obiektywy stałoogniskowe ograniczają się do jednej ogniskowej; obiektywy zmiennoogniskowe (np. 2,8–12 mm) umożliwiają regulację na miejscu po zamontowaniu kamery. Obiektywy stałoogniskowe są zazwyczaj o 30–50% tańsze, nieco ostrzejsze przy pełnej przysłonie i mają mniej ruchomych części, które mogą ulec awarii. Obiektywy zmiennoogniskowe to właściwy wybór, gdy (a) odległość montażu jest niepewna, (b) klient może przestawiać meble lub regały lub (c) wdrażasz jeden produkt w wielu lokalizacjach i chcesz ujednolicić stan magazynowy. Zmotoryzowany obiektyw zmiennoogniskowy – czasami nazywany „autofokusem” lub „zdalnym zoomem” – umożliwia regulację z poziomu systemu VMS bez konieczności ponownej wizyty na miejscu, co zwraca się już po jednej wizycie.

Obiektywy typu „rybie oko” (1,0–1,8 mm, często z mocowaniem M12) osiągają zakres półkulistego pokrycia 180–360° poprzez celowe zniekształcenie obrazu. Gęstość pikseli na krawędziach jest znacznie niższa niż w centrum, dlatego efektywny zakres DORI obiektywu typu fish-eye jest znacznie krótszy, niż sugeruje jego kątowe pokrycie. Używaj fish-eye do orientacji w sytuacji – wiedząc, że ktoś znajduje się gdzieś w pomieszczeniu – i połącz go z oddzielnym teleobiektywem do wszelkich zadań identyfikacyjnych. Standardowe obiektywy prostoliniowe (2,8 mm i dłuższe w konwencjonalnych matrycach) zachowują linie proste i jednolitą gęstość pikseli, co jest założeniem każdego obliczenia DORI .

Jakość obiektywu ma największe znaczenie w warunkach dużego obciążenia. Standardowa krzywa MTF (funkcji przenoszenia modulacji) podana w kartach katalogowych obiektywów pokazuje, ile kontrastu obiektyw zachowuje przy rosnących częstotliwościach przestrzennych – wyższa MTF przy wysokich częstotliwościach oznacza ostrzejsze szczegóły. Elementy szklane przewyższają plastikowe pod względem MTF, stabilności termicznej i długotrwałej przejrzystości, ale są od trzech do pięciu razy droższe. W przypadku obiektywów szerokokątnych 2,8–4 mm, gdzie gęstość pikseli jest już niska, budżetowy obiektyw plastikowy jest wystarczający. W przypadku obiektywów 12 mm i dłuższych, gdzie każda linia MTF przekłada się na zakres klarowny, szkło premium z elementami o niskiej dyspersji (LD) szybko się zwraca.

Przysłona (F-stop) — zapisywana jako f/1.6, f/2.0 itd. — to stosunek ogniskowej do średnicy źrenicy wejściowej, który określa, ile światła dociera do matrycy. Niższe liczby przysłony zbierają więcej światła. Przysłona f/1.4 jest dwa razy jaśniejsza niż f/2.0, cztery razy jaśniejsza niż f/2.8. W przypadku instalacji o słabym oświetleniu (parkingi nocą, magazyny w pomieszczeniach o słabym oświetleniu) każdy stopień ma znaczenie: obiektyw f/1.6 zapewni użyteczny obraz, podczas gdy obiektyw f/2.4 schodzi poniżej minimalnej wartości luksów dla danego aparatu. Kompromisem jest głębia ostrości i ostrość krawędzi — szersze przysłony skupiają węższe pasmo odległości i wykazują większą aberrację chromatyczną. Do identyfikacji z dużej odległości przy 20 m+ w dobrym oświetleniu optymalny jest f/2.0–f/2.4. W przypadku instalacji dome o słabym oświetleniu przy 5–10 m priorytetem jest f/1.4–f/1.6.

Jak korzystać z tego selektora obiektywów

1. Ustaw wysokość montażu. Należy użyć rzeczywistej wysokości montażu kamery nad płaszczyzną docelową. W przypadku kamer wewnętrznych montowanych na suficie płaszczyzną docelową jest zazwyczaj podłoga; w przypadku kamer zewnętrznych montowanych na słupie jest to zazwyczaj 1,5 m nad ziemią (wysokość nad głową). 3 m to standardowa wysokość montażu wewnątrz pomieszczeń, a 4–6 m to typowa wysokość montażu na słupie zewnętrznym.
2. Ustaw odległość docelową. Jest to odległość pozioma od miejsca bezpośrednio pod kamerą do celu. Kalkulator łączy wysokość montażu i odległość poziomą w zakres kąta nachylenia, który obiektyw musi faktycznie rozróżnić.
3. Przeczytaj zalecany obiektyw. Zielony panel pokazuje ogniskową, która zapewnia zrównoważoną gęstość pikseli w typowym aparacie 4 MP 1/2,8". Wykorzystaj ją jako punkt wyjścia do tworzenia projektów ofert i odpowiedzi na zapytania ofertowe.
4. Porównaj z całym wykresem. Tabela porównawcza obiektywów przedstawia wszystkie popularne ogniskowe wraz z oczekiwanym zakresem pokrycia i FOV . Skorzystaj z niej, aby porównać alternatywy — na przykład, jeśli Twój obiektyw wymaga pokrycia klasy Identify na tej samej odległości, wybierz obiektyw o dwa miejsca większy od zalecanego.

Przykład zastosowania: identyfikacja twarzy przy wejściu do sklepu

Sklep detaliczny na głównej ulicy ma wejście z automatycznymi drzwiami o szerokości 1,8 m i chce, aby twarz każdego klienta była rejestrowana na poziomie progu identyfikacji (250 PPM) zgodnie z normą EN 62676-4 w celu kontroli zapobiegania stratom. Wybranym miejscem montażu jest istniejący sufit podwieszany 3 m nad podłogą, a kamera jest umieszczona poziomo 4 m wewnątrz drzwi, tak aby klienci podchodzili do niej po wejściu.

Zakres nachylenia od kamery do płaszczyzny twarzy na wysokości 1,6 m – zakładając, że twarz znajduje się 1,4 m poniżej kamery – wynosi √(4² + 1,4²) = 4,24 m. Wprowadź te wartości do selektora obiektywów z wysokością montażu 3 m i odległością do celu 4 m, a zalecany obiektyw to 2,8 mm. Zalecenie to jest jednak skalibrowane pod kątem zrównoważonego pokrycia ogólnego przeznaczenia; aby uzyskać gęstość pikseli na twarzy na poziomie identyfikacji, musimy to zweryfikować za pomocą jawnego równania DORI .

Na matrycy 4 MP 1/2,8" (2560 pikseli w poziomie, szerokość matrycy 5,4 mm), obiektyw 2,8 mm zapewnia HFOV ≈ 88°, szerokość sceny 4,24 m ≈ 8,2 m i gęstość pikseli około 312 PPM — znacznie powyżej poziomu identyfikującego 250 PPM. Poziomy zasięg 8,2 m jest znacznie szerszy niż 1,8-metrowy otwór drzwiowy, więc pojedyncza kamera obejmuje wejście z marginesem, aby uchwycić klientów zbliżających się z obu stron. Obiektyw 4 mm zapewniłby 478 PPM i zasięg 5,7 m — również wykonalne, z dodatkowym marginesem dowodowym w zamian za nieco ciaśniejsze uchwycenie w poziomie.

Integrator wybiera zmotoryzowany obiektyw zmiennoogniskowy 2,8–12 mm jako kod SKU w przetargu, ponieważ (a) sieć ma 80 sklepów o zróżnicowanej szerokości drzwi i wysokości sufitu oraz (b) wszelkie przyszłe zmiany układu sklepu można dostosować zdalnie z systemu VMS bez konieczności wysyłania technika. Całkowita marża kosztów w porównaniu ze stałym kodem SKU 2,8 mm wynosi około 35%, ale oszczędności wynikające z unikniętego transportu zwrotnego przynoszą zwrot już przy jednej wizycie na miejscu w przypadku każdej kamery w ciągu 5 lat użytkowania.

Typowe błędy w wyborze obiektywów

• Wybór obiektywu o maksymalnej odległości, a nie o odległości roboczej. Obiektyw 25 mm doskonale pokrywa 50 m, ale przy 5 m jest bezużyteczny — wszystko bliższe jest nieostre, a FOV jest zbyt wąskie, aby uchwycić obiekt. Zawsze wybieraj obiektyw pod kątem typowej odległości roboczej, a nie najgorszego przypadku. Jeśli zakres roboczy jest zmienny, użyj obiektywu zmiennoogniskowego.
• Mylące porównanie zoomu optycznego z zoomem cyfrowym. 12-krotny zoom optyczny rzeczywiście zwiększa gęstość pikseli na obiekcie. 12-krotny zoom cyfrowy po prostu zwiększa liczbę pikseli w oprogramowaniu — nie jest w stanie odtworzyć szczegółów, których obiektyw nie uchwycił. Wymogi identyfikacyjne zawsze wymagają zasięgu optycznego.
• Ignorowanie wartości przysłony w instalacjach o słabym oświetleniu. Obiektyw 4 mm f/2,4 przy 5 luksach jest o połowę jaśniejszy niż 4 mm f/1,6 – to często oznacza różnicę między użytecznym obrazem kolorowym a zaszumionym czarno-białym kadrem w IR . Zawsze sprawdzaj specyfikację minimalnego oświetlenia w zestawie obiektyw-aparat, a nie w samym aparacie.
• Niedopasowanie mocowania obiektywu do formatu czujnika. Obiektyw zaprojektowany dla matrycy 1/3" będzie mocno winietował w połączeniu z matrycą 1/2". Zawsze dopasowuj specyfikację pola obrazowego obiektywu do rozmiaru matrycy lub większego. Mocowania M12 dominują w matrycach do 1/2"; mocowanie CS dominuje w matrycach 1/2" i większych.
• Przesadne wymagania dotyczące jakości szkła w obiektywach szerokokątnych. Szerokokątny obiektyw 2,8 mm już rozprowadza piksele bardzo cienko – wysokiej jakości szkło ledwo poprawia użyteczną rozdzielczość na odległość. Oszczędź budżet na obiektywy o dłuższym zasięgu, gdzie MTF faktycznie przekłada się na zasięg.
• Zapominając o skracaniu kąta widzenia przy długich obiektywach. Obiektyw 25 mm skierowany stromo w dół drastycznie zmniejsza głębię ostrości. Osoby na bliższej krawędzi kadru wyglądają na zdeformowane; osoby na dalszej krawędzi wyglądają na idealnie dopasowane, ale maleńkie. Obiektywy o długiej ogniskowej wymagają małych kątów pochylenia; obiektywy o dużej ogniskowej wymagają krótszych ogniskowych.

Normy i odniesienia do zgodności

• EN 62676-4:2015 — Wytyczne dotyczące zastosowań w monitoringu wizyjnym. Powyższe zalecenia dotyczące obiektywów są skalibrowane zgodnie z progami standardowymi 25 / 63 / 125 / 250 PPM. Kalkulator EN 62676-4 →
• IEC 62676-4:2025 (OODPCVS) — Aktualizacja z 2025 r. wprowadzająca gęstość pikseli w trybie korytarzowym i podpoziomy analityki AI ; istotne przy wyborze soczewek do wdrożeń w korytarzach i systemach wizyjnych.
• NATO STANAG 4347 / Johnson Criteria — Metryka cykli na cel dla czujników termicznych. Kieruje wyborem obiektywu do obrazowania termicznego dalekiego zasięgu, gdzie DORI nie ma zastosowania. Kalkulator kryteriów Johnsona →
• NDAA Section 889 — Ograniczenia w zakresie zamówień publicznych w USA dotyczące wymienionych producentów; dotyczą zestawów aparatów i obiektywów sprzedawanych jako całość. Odniesienie do zgodności NDAA →
• ISO 12233 — Metodologia pomiaru rozdzielczości i odpowiedzi częstotliwościowo-przestrzennej. Podstawa pomiarów MTF podana w kartach katalogowych obiektywów.

Czytaj dalej