Ho visto troppi integratori acquistare una telecamera PTZ, installarla sul posto e poi rendersi conto che non è in grado di coprire quanto promesso al cliente.
Una tipica telecamera PTZ 20x-30x sposta il suo campo visivo orizzontale (HFoV) da circa 55°-72° con il grandangolo ad appena 1,8°-3,5° con il teleobiettivo massimo. A 100 metri, ciò significa che la copertura scende da oltre 100 metri di larghezza a circa 3-6 metri.
Telecamera PTZ con copertura HFoV da grandangolo a teleobiettivo
Questo divario tra wide e tele è il punto in cui si verificano la maggior parte degli errori di pianificazione del sito. Di seguito, vi illustro la matematica, i numeri del mondo reale e i consigli pratici di cui avete bisogno per pianificare correttamente la vostra copertura. Entriamo nel vivo.
Indice dei contenuti
Come si traduce il campo visivo orizzontale (HFoV) in metri reali a 800 m?
I clienti me lo chiedono sempre. Vogliono un numero in metri, non in gradi. E onestamente, i gradi non significano nulla quando si è in piedi in un campo e si cerca di capire se la fotocamera riesce a vedere la linea di recinzione.
Per convertire HFoV in larghezza reale, utilizzare questa formula: W = 2 × D × tan(HFoV / 2). A 800 metri con un HFoV di 2,5° (teleobiettivo 30x), la fotocamera copre solo 34,9 metri di larghezza. Con un grandangolo (59°), la stessa distanza offre una copertura di oltre 900 metri.
Conversione da HFoV a metri a 800 m di distanza
La formula fondamentale da conoscere
La formula è semplice. Non serve una laurea in ingegneria. Eccola di nuovo:
W = 2 × D × tan(HFoV / 2)
- W = la larghezza orizzontale che la fotocamera può vedere (in metri)
- D = la distanza dalla telecamera al bersaglio (in metri)
- HFoV = l'angolo del campo visivo orizzontale (in gradi)
Ecco fatto. Inserite i numeri e otterrete la vostra risposta.
Numeri reali a 800 metri
Vi spiego in una tabella, in modo che possiate vederla chiaramente. Sto usando un PTZ standard 30x con HFoV da 59° (wide) a 2,5° (tele):
| Impostazione dello zoom | HFoV (gradi) | Larghezza di copertura a 800 m |
|---|---|---|
| Ampio (1x) | 59° | ~ 904 m |
| Zoom medio (10x) | ~6° | ~ 83.8 m |
| Tele massimo (30x) | 2.5° | ~ 34.9 m |
A 800 metri, anche con il teleobiettivo si ottengono circa 35 metri di larghezza. È abbastanza per coprire una strada o una sezione di recinzione perimetrale. Ma ecco il problema: 800 metri sono una distanza elevata. La foschia atmosferica, il calore e la risoluzione del sensore iniziano a essere importanti. L'HFoV indica cosa è in grado di fare l'obiettivo telaio, ma se si può effettivamente identificare una persona o leggere una targa a 800 metri dipende dalla densità dei pixel e dall'illuminazione IR.
Perché questo è importante per i progetti a lungo termine
Se si tratta di un'installazione lungo un confine, un oleodotto o una grande proprietà agricola, è necessario conoscere l'esatta ampiezza della copertura alla distanza desiderata. Ho lavorato con integratori che pensavano che il loro PTZ 30x avrebbe “visto tutto” ad oltre 500 metri. In effetti vede molto a grandangolo. Ma nel momento in cui si ingrandisce per identificare un intruso, la visuale si restringe a una fessura.
Ecco perché dico sempre ai clienti: pianificare per due scenari. Pianificate la copertura grandangolare per la consapevolezza della situazione. Poi pianificate la copertura con il teleobiettivo per l'identificazione. Sono due lavori completamente diversi e la stessa fotocamera li gestisce entrambi, ma non contemporaneamente.
Una rapida scorciatoia mentale
Ecco un trucco che uso. Per ogni 1° di HFoV, si ottiene circa 17,5 metri di larghezza per 1.000 metri di distanza. Quindi a 800 metri:
- 2,5° → circa 2,5 × 17,5 × 0,8 = ~35 m
- 6° → circa 6 × 17,5 × 0,8 = ~84 m
- 59° → utilizzare la formula completa (la scorciatoia si interrompe con i grandangoli)
Questa scorciatoia è sufficiente per una rapida stima sul campo. Per una pianificazione esatta, utilizzate la formula completa o richiedeteci una tabella di copertura per il vostro modello specifico.
L'impostazione del grandangolo copre l'intero parcheggio senza distorsioni angolari?
Ricevo questa domanda da quasi tutti gli integratori di sistemi che gestiscono immobili commerciali. Vogliono che una telecamera copra l'intero lotto. E vogliono riprese pulite e utilizzabili da un bordo all'altro.
Con il grandangolo (zoom 1x), un tipico PTZ con HFoV di 55°-62° può coprire un'area molto ampia: oltre 100 metri di larghezza a 100 metri di distanza. Ma l'esterno dell'immagine mostrerà 10-20% distorsione del barile 1, che riduce l'accuratezza delle analisi dell'intelligenza artificiale, come il riconoscimento delle targhe e dei volti, in prossimità dei bordi.
Distorsione a barile del parcheggio PTZ grandangolare
Cos'è la distorsione della canna e perché dovrebbe interessarvi?
La distorsione a barilotto è quell'effetto di curvatura “fisheye” che si nota ai bordi di un'immagine grandangolare. Le linee rette, come le indicazioni dei parcheggi o i muri degli edifici, appaiono curve. Ciò accade a causa della fisica degli obiettivi a corta lunghezza focale. Più la lunghezza focale è corta, più la luce si piega ai bordi del sensore.
Per la sorveglianza generale, per vedere se qualcuno si trova nel parcheggio, la distorsione del barile non è un grosso problema. Si possono comunque vedere movimenti, forme e attività in generale.
Ma se avete bisogno di Analitica alimentata dall'intelligenza artificiale come il riconoscimento delle targhe (LPR) o il riconoscimento facciale, la distorsione è un problema reale. Gli algoritmi si aspettano linee rette e spaziature coerenti tra i pixel. Quando l'immagine è deformata ai bordi, la precisione del riconoscimento diminuisce rapidamente.
Quanta parte dell'immagine è effettivamente utilizzabile?
Ecco la mia regola empirica:
| Zona immagine | Area del telaio | Usabilità per l'analisi dell'intelligenza artificiale |
|---|---|---|
| Centro (0-70%) | Area di visualizzazione del nucleo | Eccellente - distorsione minima |
| Bordo medio (70-85%) | Zona di transizione | Accettabile - leggera deformazione |
| Bordo esterno (85-100%) | Angoli estremi | Scarsa - distorsione visibile del barile |
Quindi, se David sta pianificando un progetto di parcheggio e ha bisogno di LPR in ogni punto di ingresso, direi: non fare affidamento sui bordi estremi di una ripresa grandangolare. O posiziona la telecamera in modo che le corsie di ingresso rientrino nel centro 70-80% dell'inquadratura, oppure utilizza una telecamera fissa dedicata per la LPR su ogni corsia.
La trappola del “grandangolo a 90°
Alcune telecamere PTZ a basso costo dichiarano un HFoV di 90° o addirittura 100° a grandangolo. Non fatene uso per la sicurezza. A 90° e oltre, la distorsione a barile diventa così grave che l'immagine sembra quella di una telecamera per campanelli. Può andare bene per una panoramica dell'atrio, ma per un monitoraggio serio del perimetro o del parcheggio a distanza è inutile.
Un obiettivo grandangolare da 55°-65° ben progettato offre un'ampia copertura senza trasformare le riprese in uno specchio a effetto. In Loyalty-Secu, i nostri modelli PTZ 33x e 38x sono stati progettati tenendo conto di questo equilibrio: sufficientemente ampi per una visione completa della scena, ma sufficientemente puliti per l'elaborazione AI nella zona centrale.
Suggerimento pratico per la disposizione dei parcheggi
Se il parcheggio è largo 80 metri e la telecamera è montata a 8 metri di altezza su un palo a un'estremità, la distanza orizzontale dal bordo più lontano è di circa 90-100 metri. Con 60° HFoV, l'ampiezza di copertura a 100 metri è di circa 115 metri. È più che sufficiente per vedere l'intero lotto.
Ma ricordate: “vedere” e “identificare” sono due cose diverse. Per l'identificazione è necessaria la densità di pixel. E la densità di pixel diminuisce man mano che ci si allontana dalla telecamera e ci si avvicina ai bordi. Quindi, pianificate la posizione della telecamera in modo che le zone più critiche - ingressi, uscite, aree di parcheggio ad alto valore - siano al centro dell'inquadratura grandangolare.
Potete fornire una tabella FOV per il mio specifico modello di obiettivo per aiutarmi nella pianificazione del sito?
Ogni volta che inizio una discussione su un nuovo progetto con un integratore, la prima cosa che mi chiedono è un diagramma di copertura. Non si tratta di una sciocchezza di marketing. Numeri reali da inserire in una mappa del sito.
Sì - per qualsiasi modello di PTZ Loyalty-Secu, posso fornire un grafico FOV dettagliato che mostra HFoV, VFoV e l'ampiezza di copertura calcolata a distanze chiave (50m, 100m, 200m, 400m, 800m). Basta inviarmi il numero del modello o i requisiti del progetto e genererò un grafico personalizzato entro 24 ore.
Tabella FOV della telecamera PTZ per la pianificazione del sito
Perché le specifiche generiche non sono sufficienti
Ecco il problema. La maggior parte delle schede tecniche delle fabbriche OEM cinesi elencano solo due numeri: l'HFoV del grandangolo e l'HFoV del teleobiettivo. Qualcosa come “HFoV: 60°-3,5°”. È un inizio, ma non dice nulla di ciò che accade a 5x, 10x, 15x o 20x di zoom.
Nelle applicazioni reali, raramente si usa il full wide o il full tele. Il più delle volte ci si trova in una posizione intermedia, forse tra 8x e 15x, cercando di ottenere un buon equilibrio tra area di copertura e dettaglio. Senza un grafico che mostri l'HFoV a passi intermedi dello zoom, si tirano a indovinare.
Come si presenta un buon diagramma FOV
Ecco un esempio di ciò che fornisco ai clienti. Si tratta di un PTZ con zoom ottico 33x e sensore da 1/2,8″ (lunghezza focale 4,5-148,5 mm):
| Livello di zoom | Lunghezza focale (mm) | HFoV (gradi) | Larghezza a 100 m | Larghezza a 200 m | Larghezza a 400 m |
|---|---|---|---|---|---|
| 1x (ampio) | 4.5 | 62.5° | 121 m | 242 m | 484 m |
| 5x | 22.5 | 12.8° | 22.4 m | 44.8 m | 89.6 m |
| 10x | 45 | 6.5° | 11.4 m | 22.7 m | 45.4 m |
| 20x | 90 | 3.2° | 5.6 m | 11.2 m | 22.3 m |
| 33x (Tele) | 148.5 | 2.1° | 3.7 m | 7.3 m | 14.7 m |
Questo è il tipo di tabella che permette a David di sedersi con una mappa del sito, disegnare cerchi e sapere esattamente cosa può coprire ogni posizione della telecamera a ogni livello di zoom.
Come utilizzare questo diagramma per la pianificazione del sito
Fase uno: misurare le distanze sulla mappa del sito. Quanto dista la telecamera dalla linea di recinzione? Dal cancello? Dal bordo del parcheggio?
Secondo passo: decidere di cosa avete bisogno a ogni distanza. Avete bisogno di una visione completa della scena (wide)? O avete bisogno di leggere una targa (tele)?
Terzo passo: confrontare la distanza e l'ampiezza di copertura richiesta con la tabella. Se dovete coprire un cancello di 20 metri di larghezza a 200 metri, guardate il grafico. Con uno zoom 10x, si ottengono 22,7 metri di larghezza a 200 metri. È un buon risultato.
Quarto passo: impostare le preselezioni PTZ di conseguenza. Programmare la preselezione 1 come panoramica ampia. Programmare la preimpostazione 2 come vista del cancello 10x. Programmare il preset 3 come zoom 20x per l'angolo più lontano. Ora l'operatore o l'IA possono passare istantaneamente da una vista all'altra.
Grafici personalizzati per progetti OEM/ODM
Se state realizzando un progetto OEM o ODM con noi, posso generare grafici FOV su misura per la vostra esatta combinazione di sensore e obiettivo. Le diverse dimensioni del sensore (1/2,8″, 1/1,8″, 1/1,2″) modificano il FOV anche a parità di lunghezza focale. Un sensore da 1/1,8″ offre un campo visivo più ampio di un sensore da 1/2,8″ alla stessa lunghezza focale. Pertanto, il grafico deve corrispondere all'hardware effettivo.
Inviatemi un'e-mail all'indirizzo sales05@loyalty-secu.com con i dettagli del vostro progetto e vi invierò un grafico che potrete consegnare direttamente ai vostri tecnici sul campo.
Esiste un “punto cieco” nella gamma di zoom in cui il campo visivo diventa troppo stretto?
Questa è la domanda che separa gli integratori esperti dai principianti. La maggior parte delle persone pensa al grandangolo e al tele. Si dimentica il centro, ed è qui che le cose si complicano.
Sì, esiste una zona pratica di “angolo morto”. A circa 20x-30x di zoom (HFoV inferiore a 3°), il campo visivo diventa così stretto che anche minime vibrazioni o imprecisioni del motore possono far uscire il bersaglio dall'inquadratura. Non si tratta di un difetto dell'obiettivo, ma di una sfida fisica e meccanica che richiede motori pan-tilt di alta precisione.
Punto cieco PTZ Campo visivo ridotto con zoom massimo
La matematica alla base del problema
Con uno zoom 33x, l'HFoV è di circa 2,1°. Pensiamo a cosa significa in termini pratici.
A 300 metri, l'ampiezza di copertura totale è:
W = 2 × 300 × tan(1,05°) = 2 × 300 × 0,01833 ≈ 11 metri
Sembra tutto a posto. Ma ora pensate a cosa succede se il motore di panoramica si sposta di soli 0,5°. Metà della visuale di 2,1° si è appena spostata. L'obiettivo che si trovava al centro dell'inquadratura è ora ai margini, o completamente scomparso.
Questo è il motivo per cui le telecamere PTZ a basso costo con motori poco efficienti sono inutili con uno zoom elevato. Possono avere un ottimo obiettivo, ma se il meccanismo di brandeggio non è in grado di mantenere la posizione con una precisione inferiore al grado, l'immagine vacilla, si sposta e perde costantemente l'obiettivo.
Cosa significa in realtà “precisione del motore
Quando dico che il PTZ di Loyalty-Secu supporta Precisione 0,1°, Ecco cosa significa in termini reali:
A 300 metri con un HFoV di 2,1°, una regolazione di 0,1° sposta il centro dell'inquadratura di:
Spostamento = 300 × tan(0,1°) ≈ 300 × 0,00175 ≈ 0,52 metri
È circa mezzo metro. Quindi l'operatore può spostare la telecamera a passi di mezzo metro a 300 metri. È una precisione sufficiente per mantenere una persona centrata nell'inquadratura.
Confrontate questo dato con quello di un PTZ economico con passo minimo di 1°. A 300 metri, ogni passo sposta l'inquadratura di 5,2 metri - più della metà della larghezza totale della vista. L'obiettivo verrebbe superato ogni volta.
La gamma di zoom “Sweet Spot” per la maggior parte delle applicazioni
Sulla base della mia esperienza di collaborazione con integratori negli Stati Uniti, in Europa e in Medio Oriente, ecco come la penso sulle gamme di zoom:
- 1x-5x: Consapevolezza della situazione. Vedere l'intera scena. Rilevare il movimento e l'attività in generale.
- 5x-15x: Il punto di forza. Un buon equilibrio tra copertura e dettaglio. Questo è il punto in cui la maggior parte del tracciamento dell'intelligenza artificiale e la classificazione uomo/veicolo funzionano meglio. L'HFoV è di circa 4°-12°, il che offre un'ampiezza sufficiente per seguire un bersaglio in movimento senza perderlo.
- 15x-33x: Identificazione e acquisizione di prove. Leggere una targa. Vedere un volto. Ma la visuale è così stretta che è necessario un operatore esperto o un ottimo algoritmo di tracciamento automatico per mantenere il bersaglio nell'inquadratura.
Il “punto cieco” di cui ho parlato non è una zona morta dell'ottica. È un gap di usabilità. L'obiettivo vede bene. Ma il sistema - precisione del motore, software di tracciamento, resistenza al vento della custodia - potrebbe non essere in grado di tenere il passo.
Come la Loyalty-Secu risolve questo problema
Le nostre telecamere PTZ utilizzano una coppia elevata motori passo-passo 2 con feedback ad anello chiuso. Ciò significa che il motore sa esattamente dove si trova in ogni momento e corregge automaticamente la deriva. In combinazione con il nostro modulo di auto-tracking AI, la telecamera è in grado di agganciare una persona in movimento con uno zoom superiore a 20x e di seguirla senza problemi, anche in presenza di vento.
Non si tratta di un prodotto proveniente da un PTZ $150 di Alibaba. È il risultato della nostra ricerca e sviluppo interna e della nostra officina di stampi, dove controlliamo ogni tolleranza meccanica da zero.
Conclusione
HFoV è il numero più importante per la pianificazione della copertura PTZ. Conoscete la formula, chiedete al vostro fornitore le specifiche reali e testate sempre la precisione del motore con lo zoom massimo prima di impegnarvi in un ordine di grandi dimensioni.
1. Cause della distorsione a barilotto e correzione negli obiettivi grandangolari. ︎ 2. Precisione del motore passo-passo per il posizionamento pan-tilt del PTZ. ︎ 3. Derivazione della formula del campo visivo orizzontale per l'ottica delle lenti. ︎ 4. Densità di pixel in funzione del campo visivo per i compiti di identificazione. ︎ 5. Impatto delle dimensioni del sensore sul campo visivo effettivo. ︎ 6. Dimensione minima del passo angolare per l'inseguimento del bersaglio con il teleobiettivo. ︎ 7. Effetto delle vibrazioni sul FoV stretto a lunghe distanze focali. ︎ 8. Zona centrale di distorsione dell'obiettivo per la precisione dell'analisi AI. ︎ 9. Calcolo della conversione della lunghezza focale in campo visivo. ︎ 10. Feedback ad anello chiuso per la correzione della posizione del motore PTZ. ︎