Опубликовано Оставить комментарий

Оптика видеокамеры и угловое разрешение

угол обзора камеры

В предыдущей статье рассмотрели один из самых важных элементов – матрица и её разрешение. Один из ключевых элементов любой камеры – это оптика. Угол обзора, фокусное расстояние, диаметр линзы – все эти параметры влияют, как далеко и на сколько четкое будет изображение.

Причем тут оптика?

Наверняка многие слышали историю про высадку на Луну астронавтов миссии Аполлон 15. И кучу разоблачений, что “нет следов”. Человечество способно увидеть далекую звезду, но не может увидеть флаг на поверхности Луны. Причина всему – угловое разрешение.

Угловое разрешение — минимальный угол между объектами, который может различить оптическая система.

Способность оптической системы различать точки изображаемой поверхности, например:

Угловое разрешение: 1′ (одна угловая минута, около 0,02°) соответствует площадке размером 29 см, различимой с расстояния в 1 км или одной печатной точке текста на расстоянии 1 м. Угловое разрешение самого мощного телескопа в Мире всего 0,005″. Для того что бы видеть флаг необходимо разрешение 0.000019”. Таких технологий на данный момент не существует.

оптика и апполон 15
Актуальные снимки места посадки Аполлон 15

Как мы будем видеть

Для начала нужно определиться на сколько чёткое будет изображение. А так же возьмем камеры с фокусным расстоянием 2.8мм и 3.6мм. Любое изображение на экране состоит из точек. Начиная с определенного количества точек на один сантиметр мы уже можем прочитать букву или цифру номера. Меньшее количество точек на один знак гос. номера и нам останется только попытаться догадаться. Согласно ГОСТ высота буквы номерного знака составляет 58мм. Для идентификации даже в неблагоприятных условиях требуется минимум 5 пикс./см.

5пикс./см

Зная разрешение матрицы можем посчитать для камеры 2мп FullHD (1980*1080) сколько сантиметров поместится в нашу матрицу видеокамеры. С расстояния 20м, разрешение составляет 50,9 пикс./м. Что составляет 0.5 пикс/см. А для расстояния 10м, разрешение составит уже 101,9 пикс./м. или 1 пиксель на 1 см. А мы помним ранее, что необходимо 5 пикселей на 1 сантиметр.

Размер буквы гос. номера автомобиля составляет 5,8см и у нас будет всего 36 пикселей на расстоянии 10 метров для идентификации, что же это за буква.

Все выше расчеты актуальный для статической картинки. Например, для припаркованного авто. Для съемки в движении нам потребуется либо скоростная камера (более 30 кадров в секунду), либо сильно увеличить количество пикселей, а так же уменьшить сектор обзора.

Поехали!

Проведем простой расчет расстояния которое проедет авто за 1 кадр съемки камеры. При скорости 90км/ч и времени одного кадра 0,02сек (для 30 кадров в секунду) автомобиль проедет 0.5м. Для стандартной камеры видеонаблюдения и расстояния в 10м до авто – необходимо увеличить разрешающую способность номера с 5пикс./см до 2500 пикс/см. И даже такое увеличение не поможет без увеличения частоты кадров, очень мощного процессора способного восстанавливать картинку.

Другой вариант воспользоваться вариофокальным объективом. Уменьшив угол обзора камеры мы сможем видеть дальше и лучше. Именно с такой оптикой ставят камеры для фиксации нарушений на автодорогах. Такие камеры видят очень узкий сектор, зато максимально качественно. Конечно, дорожные камеры отличаются не только оптикой, но и скоростью съемки, светочувствительностью, способности противостоять засветки и мощными процессорами с алгоритмами обработки.

Стоп кадр машины в движении

Вывод

Как бы вы не хотели вести запись проезжающих машин мимо нашего дома, без промышленного специализированного оборудования не получится.

Угол обзора и детализация объектов

Так же не стоит рассчитывать, что за адекватные средства или беря видеонаблюдение домой вы сможете наблюдать, кто вам поцарапал машину с балкона 5го этажа. Вы не увидите номер. А видеть саму машину вряд ли вам что-то даст. В ГИБДД запись без номера скорее всего даже не примут.

Если вам кто-то говорит, что камера способна разглядеть номер проезжающей машины вечером или ночью с балкона 5го или выше этажа – не верьте. Вас просто обманываю, возможно по не знанию.

Добавить комментарий