测试课堂第八讲 | 视场角FOV

01 | 基础概念

视场角(field of view即FOV),又称视角(field angle of view),是指在成像场景中,相机可以接收影像的角度范围,也常被称为视野范围。

视场角分物方视场角和像方视场角,一般光学设备的使用者关心的是物方视场角。如图一,视场角的大小决定了光学仪器的视野范围,视场角越大,视野就越大,光学倍率就越小。通俗地说,在某一固定距离下,目标物体的尺寸过大,超过视角范围,就不会完全被收在镜头里。

图一

FOV可以从三个方向去定量,为H FOV(水平视场角), V FOV( 垂直视场角),D FOV(对角视场角),如图二所示。

图二


一些常见的镜头可以按视场角分为以下几类:

  • 标准镜头、远摄镜头、 广角镜头、超广角镜头及鱼眼镜头。由于成像系统的应用领域不同,所以对FOV的取值范围不同。
  • 比如手机消费类而言,超广角在120°-140°之间,不过对于车载而言,超广角或鱼眼可能有160°甚至190°的FOV。

02 | 测试方法推荐

常见的视场角的测试方法有两种:

◆方法一:

参考QCT 1128-2019车用摄像头测试标准中给出的利用分度计测试的方法,如图三所示:

图三 视场角测试布置
  1. 将测试设备水平固定在分度盘中心,测试镜头面与测试图卡的距离为500mm,镜头中心应与分度盘中心保持一致(分度盘的精度不得低于0.5°);
  2. 转动分度盘使测试图卡竖标线出现在监视器显示界面的最左侧、读取转角值△a,反向调节分度盘使测试图卡竖标线出现在监视器显示界面的最右侧,读转角值△b,则△b与△a之差即HFOV;
  3. DUT旋转90°固定在转台中心,同理可测量出VFOV。

◆方法二:

测量实际图卡尺寸与拍摄距离(或成像平面的尺寸与焦距)之后利用简单的三角函数运算得出结果的方法。

图四

如图四所示,如果成像平面的宽度(W)固定, FOV的大小直接由Focal Length(焦距)决定。焦距越大,看得越远,但FOV越小。焦距越小,看得越近,但FOV变大。

如果已知W和焦距,FOV可以用如下简单的三角函数关系就可以求出。

一般情况下视场较小的镜头(120°以内或者120°左右)推荐使用上述测试方法。

而针对广角、鱼眼等大视场镜头,图卡测试的方法可能受限于图卡尺寸与取图不便等因素测量起来较为困难,这时我们可采用第一种分度盘的方法进行测试,或者使用三维旋转云台、FOV测试系统进行测试。

超广角FOV测试系统

03 | 测试流程

imatest利用第二种图卡测试方法计算视场角,可以通过拍摄棋盘格、点状图、SFRplus等测试卡,分析后得到准确的视场角结果。

常用的视场角测试卡:

棋盘格测试卡

棋盘格测试卡,可以进行畸变测试、视场角测试、清晰度测试及景深测试。

点状图测试卡

点状图测试卡,可以较全面的分析横向色差、SMIA TV畸变和视场角等。

SFRPlus测试卡

SFRplus测试卡,可以测量横向色差、畸变、视场角、色调响应、MTF和色彩准确性等参数。

测试步骤

1、设备选用:

LE007反射面光源棋盘格测试卡

2、将棋盘格测试卡吸附在中性灰色背板上,左右居中、水平平齐;

3、调整光源色温及亮度等级到目标值(6500K,800Lux),整个图卡的表面照度均匀性需达到90%以上;

4、将设备固定在夹具中,需检查设备镜头有无脏污,若有则需使用镜布进行擦拭,若镜头损坏则需更换设备;

5、将三脚架、云台调平,调整画面,图像样本成像为全屏成像,图像最短边(垂直边)不少于8个方块;镜头表面和测试卡表面相对平行且画面上下、左右对称;

6、使用激光测距仪测量镜头到图卡表面的距离,并记录;

7、拍摄时,先进行镜头遮挡,重新触发3A,等画面稳定后进行拍摄。建议拍摄3张样本图像。(3A:即自动曝光AE、自动白平衡AWB、自动对焦AF)

04 | imatest分析与解读

1、打开Imatest Master图像分析软件,选择Checkerboard设置模块。

2、导入需要分析的图像样本,点击打开。

3、选择ROI区域。

4、点击更多设置,对图像进行参数设置。

5、结果分析。

6、保存分析数据。

7、结果解读:

打开png结果图,读取以°为单位的D(对角),H(水平),V(垂直)三个视场角的结果值。

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