Pole widzenia - Field of view
Pole widzenia ( FoV ) jest zakres obserwowalnym świata, które jest widoczne w danym momencie. W przypadku przyrządów optycznych lub czujników jest to kąt bryłowy, przez który detektor jest czuły na promieniowanie elektromagnetyczne .
Ludzie i zwierzęta
W kontekście widzenia ludzi i naczelnych, termin „pole widzenia” jest zwykle używany tylko w znaczeniu ograniczenia tego, co jest widoczne przez aparat zewnętrzny, na przykład podczas noszenia okularów lub gogli wirtualnej rzeczywistości . Zauważ, że ruchy oczu są dozwolone w definicji, ale nie zmieniają pola widzenia, gdy są rozumiane w ten sposób.
Jeśli posłużymy się analogią siatkówki oka działającej jako czujnik, odpowiadającą jej koncepcją w ludzkim (i większości w widzeniu zwierząt) jest pole widzenia . Definiuje się ją jako „liczbę stopni kąta widzenia podczas stabilnej fiksacji oczu”. Zauważ, że ruchy gałek ocznych są wykluczone z definicji pola widzenia. Różne zwierzęta mają różne pola widzenia, w zależności m.in. od umiejscowienia oczu. Ludzie mają nieco ponad 210-stopniowy poziomy łuk pola widzenia skierowany do przodu (tj. bez ruchów gałek ocznych), (wliczając ruchy gałek ocznych, jest on nieco większy, co możesz spróbować samemu, machając palcem z boku), podczas gdy niektóre ptaki mają pełne lub prawie pełne pole widzenia 360 stopni. Pionowy zakres pola widzenia u ludzi wynosi około 150 stopni.
Zakres zdolności wzrokowych nie jest jednolity w całym polu widzenia, a co za tym idzie, FoV i różni się w zależności od gatunku . Na przykład widzenie obuoczne , które jest podstawą stereopsji i jest ważne dla percepcji głębi , obejmuje 114 stopni (w poziomie) pola widzenia u ludzi; pozostałe peryferyjne 40 stopni z każdej strony nie mają widzenia obuocznego (ponieważ tylko jedno oko widzi te części pola widzenia). Niektóre ptaki mają zaledwie 10 do 20 stopni widzenia obuocznego.
Podobnie widzenie kolorów i zdolność postrzegania kształtu i ruchu różnią się w całym polu widzenia; u ludzi widzenie kolorów i percepcja form są skoncentrowane w centrum pola widzenia, podczas gdy percepcja ruchu jest tylko nieznacznie zmniejszona na obrzeżach, a zatem ma tam względną przewagę. Fizjologiczna podstawą do tego jest znacznie wyższe stężenie barwnika wrażliwego komórek stożkowych i czułych na kolor parvocellular komórek zwojowych siatkówki w dołku - środkowy obszar siatkówki, a także większej reprezentacji w korze wzrokowej - w stosunku do wyższych koncentracja niewrażliwych na kolor komórek pręcików i wrażliwych na ruch komórek zwojowych siatkówki wielkokomórkowych na peryferiach wzrokowych oraz mniejsza reprezentacja korowa. Ponieważ pręciki wymagają znacznie mniej światła do aktywacji, rezultatem tego rozkładu jest dalej to, że widzenie peryferyjne jest znacznie bardziej czułe w nocy w porównaniu z widzeniem dołkowym (czułość jest najwyższa przy ekscentryczności około 20 stopni).
Konwersje
Wiele przyrządów optycznych, zwłaszcza lornetek czy lunet, reklamuje się z określonym polem widzenia na dwa sposoby: kątowe i liniowe. Kątowe pole widzenia jest zwykle określane w stopniach, natomiast liniowe pole widzenia to stosunek długości. Na przykład lornetki o polu widzenia 5,8 stopnia (kątowym) mogą być reklamowane jako mające (liniowe) pole widzenia 102 mm na metr. Dopóki FOV jest mniejsze niż około 10 stopni, poniższe wzory aproksymacyjne pozwalają na konwersję między liniowym a kątowym polem widzenia. Niech będzie kątowe pole widzenia w stopniach. Niech będzie liniowym polem widzenia w milimetrach na metr. Następnie, korzystając z przybliżenia małego kąta :
Mechaniczna wizja
W widzeniu maszynowym ogniskowa obiektywu i rozmiar przetwornika obrazu ustalają stałą zależność między polem widzenia a odległością roboczą. Pole widzenia to obszar inspekcji uchwycony na kamerze. Wielkość pola widzenia i wielkość przetwornika kamery bezpośrednio wpływają na rozdzielczość obrazu (jeden czynnik decydujący o dokładności). Odległość robocza to odległość między tyłem obiektywu a obiektem docelowym.
Tomografia
W tomografii polem widzenia jest obszar każdego tomogramu. Na przykład w tomografii komputerowej z takich tomogramów można utworzyć objętość wokseli, łącząc wiele warstw wzdłuż zakresu skanowania.
Teledetekcja
W zdalnego wykrywania The stały kąt , przez który element czujnik (czujnik pikseli) jest wrażliwa na działanie promieniowania elektromagnetycznego w tym samym czasie, nazywa natychmiastowy pola widzenia lub IFOV. Miara rozdzielczości przestrzennej systemu obrazowania teledetekcyjnego jest często wyrażana jako wymiary widocznego obszaru gruntu, dla pewnej znanej wysokości czujnika . Pojedynczy piksel IFOV jest ściśle związane z pojęciem rozwiązany wielkości piksela , gruntu rozwiązany odległości , próbki odległość na ziemi i funkcji przenoszenia modulacji .
Astronomia
W astronomii pole widzenia jest zwykle wyrażane jako obszar kątowy oglądany przez instrument, w stopniach kwadratowych , lub w przypadku instrumentów o większym powiększeniu, w minutach kwadratowych . Dla porównania, Wide Field Channel w Advanced Camera for Surveys on Hubble Space Telescope ma pole widzenia 10 minut łuku kwadratowego, a High Resolution Channel tego samego instrumentu ma pole widzenia 0,15 kwadratu łuku. minuty. Teleskopy do badań naziemnych mają znacznie szersze pola widzenia. Płyty fotograficzne używane przez brytyjski Teleskop Schmidta miały pole widzenia 30 stopni kwadratowych. Teleskop Pan-STARRS o długości 1,8 m (71 cali ) z najbardziej zaawansowanym do tej pory aparatem cyfrowym ma pole widzenia 7 stopni kwadratowych. W bliskiej podczerwieni WFCAM na UKIRT ma pole widzenia 0,2 stopnia kwadratowego, a teleskop VISTA ma pole widzenia 0,6 stopnia kwadratowego. Do niedawna aparaty cyfrowe mogły pokrywać jedynie niewielkie pole widzenia w porównaniu z kliszami fotograficznymi , chociaż przewyższały klisze fotograficzne wydajnością kwantową , liniowością i zakresem dynamicznym, a także są znacznie łatwiejsze w obróbce.
Fotografia
W fotografii pole widzenia to ta część świata, która jest widoczna przez kamerę w określonej pozycji i orientacji w przestrzeni; obiekty znajdujące się poza polem widzenia podczas robienia zdjęcia nie są rejestrowane na zdjęciu. Najczęściej wyrażany jest jako wielkość kątowa stożka widzenia, jako kąt widzenia . W przypadku normalnego obiektywu ukośne (lub poziome lub pionowe) pole widzenia można obliczyć jako:
gdzie jest ogniskowa , tutaj rozmiar czujnika i są w tej samej jednostce długości, FOV jest w radianach.
Mikroskopia
W mikroskopii pole widzenia w dużej powiększeniu (zwykle 400-krotne powiększenie w przypadku odniesienia w artykułach naukowych) nazywane jest polem dużej mocy i jest używane jako punkt odniesienia dla różnych schematów klasyfikacji.
W przypadku obiektywu z powiększeniem pole widzenia jest powiązane z numerem pola (FN) przez
- ,
jeśli w systemie używane są inne soczewki powiększające (oprócz obiektywu), używana jest suma do projekcji.
Gry wideo
Pole widzenia w grach wideo odnosi się do pola widzenia kamery patrzącej na świat gry, które jest zależne od zastosowanej metody skalowania.