Pole widzenia

FOV dla obu oczu

Pionowe pole widzenia

Kąt widzenia można mierzyć w poziomie, w pionie lub po przekątnej.

360-stopniowa panorama Drogi Mlecznej z Bardzo Dużego Teleskopu . Na zdjęciu Droga Mleczna wygląda jak łuk gwiazd rozciągający się od horyzontu do horyzontu, z dwoma strumieniami gwiazd spływającymi kaskadami jak wodospady.

Pole widzenia ( FoV ) to zakres obserwowalnego świata, który można zobaczyć w danym momencie. W przypadku przyrządów optycznych lub sensorów 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 sensie ograniczenia tego, co jest widoczne przez urządzenia zewnętrzne, na przykład podczas noszenia okularów lub gogli wirtualnej rzeczywistości . Należy zauważyć, że w definicji dozwolone są ruchy gałek ocznych, ale rozumiane w ten sposób nie zmieniają pola widzenia.

Jeśli odwołać się do analogii siatkówki oka działającej jako czujnik, odpowiednią koncepcją widzenia ludzkiego (i większości zwierząt) jest pole widzenia . Definiuje się ją jako „liczbę stopni kąta widzenia podczas stabilnej fiksacji oczu”. Należy zauważyć, że w definicji pola widzenia wykluczone są ruchy gałek ocznych. Ludzie mają nieco ponad 210-stopniowy poziomy łuk pola widzenia skierowany do przodu (tj. bez ruchów gałek ocznych) (wraz z ruchami gałek ocznych jest nieco większy, co można samemu wypróbować, poruszając palcem z boku), podczas gdy niektóre ptaki mają pełne lub prawie kompletne 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 w FoV, i różni się w zależności od gatunku . Na przykład widzenie obuoczne , które jest podstawą stereopsji i jest ważne dla postrzegania głębi , obejmuje 114 stopni (poziomo) pola widzenia u ludzi; pozostałe obwodowe 40 stopni z każdej strony nie mają widzenia obuocznego (ponieważ tylko jedno oko widzi te części pola widzenia). Niektóre ptaki mają skąpe 10 do 20 stopni widzenia obuocznego.

Podobnie widzenie kolorów oraz zdolność postrzegania kształtu i ruchu różnią się w zależności od pola widzenia; u ludzi widzenie kolorów i postrzeganie kształtów koncentruje się w środku pola widzenia, podczas gdy postrzeganie ruchu jest tylko nieznacznie ograniczone na obrzeżach, a zatem ma tam względną przewagę. Fizjologiczną podstawą tego stanu rzeczy jest znacznie większa koncentracja czopków i wrażliwych na kolor komórek zwojowych okołokomórkowych siatkówki w dołku – centralnym obszarze siatkówki, wraz z większą reprezentacją w korze wzrokowej – w porównaniu z wyższą koncentracja pręcików niewrażliwych na kolor i wrażliwych na ruch magnokomórkowych komórek zwojowych siatkówki na peryferiach wzrokowych oraz mniejsza reprezentacja korowa. Ponieważ pręciki wymagają znacznie mniej światła do aktywacji, wynikiem tego rozkładu jest ponadto 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 instrumentów optycznych, zwłaszcza lornetki lub lunety, jest reklamowanych z polem widzenia określonym na jeden z dwóch sposobów: kątowe pole widzenia i liniowe pole widzenia. Kątowe pole widzenia jest zwykle podawane w stopniach, podczas gdy liniowe pole widzenia jest stosunkiem długości. polu widzenia kątowym 5,8 stopnia mogą być reklamowane jako posiadające (liniowe) pole widzenia 102 mm na metr. Dopóki FOV jest mniejsze niż około 10 stopni, poniższe wzory aproksymacji pozwalają na konwersję między liniowym a kątowym polem widzenia. Niech $polem$ widzenia w stopniach. Niech będzie liniowym polem widzenia w milimetrach na $metr$ Następnie, korzystając z przybliżenia małych kątów :

{\ Displaystyle A \ około {360 ^ {\ circ} \ ponad 2 \ pi} \ cdot {M \ ponad 1000} \ około 0,0573 \ razy M}

{\ Displaystyle M \ około {2 \ pi \ cdot 1000 \ ponad 360 ^ {\ circ}} \ cdot A \ około 17,45 \ razy A}

Mechaniczna wizja

W widzeniu maszynowym ogniskowa obiektywu i rozmiar przetwornika obrazu określają stałą zależność między polem widzenia a odległością roboczą. Pole widzenia to obszar inspekcji zarejestrowany na kamerze kamery. Rozmiar pola widzenia i rozmiar przetwornika obrazu aparatu bezpośrednio wpływają na rozdzielczość obrazu (jeden z czynników decydujących o dokładności). Odległość robocza to odległość między tyłem soczewki a obiektem docelowym.

Tomografia

W tomografii komputerowej ( na zdjęciu tomografia komputerowa jamy brzusznej ) pole widzenia (FOV) pomnożone przez zakres skanowania tworzy objętość wokseli .

W tomografii pole widzenia to obszar każdego tomogramu. Na przykład w tomografii komputerowej z takich tomogramów można utworzyć objętość wokseli przez połączenie wielu przekrojów wzdłuż zakresu skanowania.

Zdalne wykrywanie

W teledetekcji kąt bryłowy , pod którym element detektora (czujnik pikselowy) jest czuły na promieniowanie elektromagnetyczne w dowolnym momencie, nazywany jest chwilowym polem widzenia lub IFOV. Miara rozdzielczości przestrzennej systemu obrazowania teledetekcji jest często wyrażana jako wymiary widocznego obszaru gruntu dla pewnej znanej wysokości czujnika . IFOV pojedynczego piksela jest ściśle powiązany z koncepcją rozmiaru piksela w rozdzielczości , odległości w rozdzielczości gruntu, odległości próbki ziemi i funkcji przenoszenia modulacji .

Astronomia

W astronomii pole widzenia jest zwykle wyrażane jako kątowa powierzchnia obserwowana przez instrument, w stopniach kwadratowych lub w przypadku instrumentów o większym powiększeniu, w kwadratowych minutach kątowych . Dla porównania, kanał szerokokątny na zaawansowanej kamerze do przeglądów na Kosmicznym Teleskopie Hubble'a ma pole widzenia 10 minut łuku kwadratowego, a kanał wysokiej rozdzielczości tego samego instrumentu ma pole widzenia 0,15 łuku kwadratowego. minuty. Naziemne teleskopy przeglądowe mają znacznie szersze pole widzenia. Płyty fotograficzne używane przez brytyjski Teleskop Schmidta miały pole widzenia 30 stopni kwadratowych. Teleskop Pan-STARRS o średnicy 1,8 m (71 cali) z najbardziej zaawansowanym jak dotąd 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 tylko niewielkie pole widzenia w porównaniu z kliszami fotograficznymi , chociaż biły klisze fotograficzne pod względem wydajności kwantowej , liniowości i zakresu dynamicznego, a także były znacznie łatwiejsze w obróbce.

Fotografia

W fotografii pole widzenia to ta część świata, która jest widoczna przez aparat w określonej pozycji i orientacji w przestrzeni; obiekty poza polem widzenia podczas robienia zdjęcia nie są rejestrowane na zdjęciu. Najczęściej wyraża się go jako rozmiar kątowy stożka widzenia, jako kąt widzenia . W przypadku normalnego obiektywu ukośne (lub poziome lub pionowe) pole widzenia można obliczyć jako:

{\ Displaystyle \ operatorname {FOV} = 2 \ razy \ arctan \ lewo ({\ Frac {\ tekst {rozmiar czujnika}} {2f}} \ prawej)}

gdzie jest $ogniskowa$ , tutaj rozmiar czujnika i $radianach$ tej samej jednostce długości, FOV jest w .

Mikroskopia

Średnica pola widzenia w mikroskopie

W mikroskopii pole widzenia w dużym powiększeniu (zwykle 400-krotne powiększenie , o którym mowa w artykułach naukowych) nazywane jest polem o dużym powiększeniu i jest używane jako punkt odniesienia dla różnych schematów klasyfikacji.

W przypadku obiektywu z powiększeniem FOV jest powiązane z numerem pola (FN) przez ${\ displaystyle m}$

{\ Displaystyle \ operatorname {FOV} = {\ Frac {\ operatorname {FN}} {m}}}

jeśli w systemie używane są inne soczewki powiększające (oprócz obiektywu), $używana jest$ projekcja.

Gry wideo

Pole widzenia w grach wideo odnosi się do pola widzenia kamery patrzącej na świat gry, które jest zależne od zastosowanej metody skalowania.

Zobacz też