技术笔记09-了解飞行时间(ToF)相机的视场

编辑:Sophia.feng 时间: 2024-10-2

视场介绍

视场(Field of View, FoV)是指相机传感器上可以捕捉到场景或物体的最大区域。它由镜头的焦距和传感器的大小决定。较长的镜头或较小的传感器会产生较窄的视场,而较短的镜头或较大的传感器会产生较宽的视场。根据视场的方向,视场角可以分为以下三类:H FoV-水平视场;V FoV-垂直视场;D FoV-对角视场。如下图所示:

假设传感器图像区域的宽度为W,高度为H,焦距f,则每个视场角的计算方法如下:

角分辨率介绍

角分辨率是指两个相邻像素之间的最小角度。角分辨率通常以每度像素数(Pixels Per Degree, PPD)表示。PPD表示视场每度内的像素数量。PPD值越高,显示的细节越精细,视觉清晰度越高。在相同视场内,像素越多,角分辨率越高。使用相同的光学系统在相同距离下,更多的像素可以提供更大的视场。
分别计算水平和垂直角分辨率,公式如下:

ToF相机如何通过FoV计算覆盖视野?

在已知垂直视场角VFoV 角度为 α 且 ToF(Time-of-Flight)相机到目标的距离 d,可以计算出垂直方向的覆盖区域如下:

同样地,假设水平视场角(H FoV)为β,则水平方向的覆盖区域为:

ToF相机的X,Y分辨率如何计算?

ToF 相机的 X 和 Y 分辨率的计算公式如下:


举例:
ToF 相机的分辨率为 640×480,ToF 的 FoV 角度分别为水平视角 H FoV = 70°,垂直视角V FoV = 50°,计算当物体放置在1m处时 ToF 相机的X,Y 分辨率:
第一步计算覆盖区域:

第二步计算 ToF 中 X、Y 的分辨大小:

物体放置在其他距离时的相应X,Y分辨率如下表所示:

距离水平覆盖范围(m)垂直覆盖范围(m)X(mm)Y(mm)
2m2.80081.86524.37633.8858
3m4.20122.79786.56445.8288
4m5.60163.73048.75257.7717
5m7.0024.66310.94069.7146

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