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Termini tecnici sugli Obiettivi per la Visione Artificiale

Esistono diversi tipi di sensori delle immagini per le telecamere FA, con dimensioni delle immagini differenti. L’aspect ratio della telecamera FA è normalmente 4:3 (H:V).

Simbolo del prodotto Sensore d'immagine Dimensioni dell’immagine (mm)
Orizzontale: H Verticale: V Diagonale: D
C 1" 12,8 9,6 16,0
H 2/3" 8,8 6,6 11,0
D 1/2” 6,4 4,8 8,0
Obiettivo per telecamera da 35 mm
(riferimento)
Pellicola da 35 mm 36,0 24,0 43,3

L'angolo di visuale è la dimensione dell'oggetto che è possibile acquisire secondo dimensioni delle immagini specificate,
rappresentate da una misura angolare. In genere, l'angolo di visuale viene misurato presupponendo che l'obiettivo sia messo a fuoco all'infinito. Quando si utilizza un obiettivo della stessa lunghezza focale con dimensioni dell'immagine differenti, l'angolo di visuale sarà diverso.

Ad es. L'angolo di visuale quando le dimensioni della telecamera sono di 1/2"
  e la lunghezza focale è 12,5 mm:

Quando si mette a fuoco una determinata area davanti e dietro l'oggetto profondo, essa appare a fuoco. Tale area è chiamata profondità di campo. Questo perché la messa a fuoco appare nitida se il disallineamento della messa a fuoco è inferiore a un determinato volume. Tale volume è chiamato il cerchio di confusione ammissibile.

La profondità di campo ha le seguenti proprietà.

  • 1) Quanto più grande è l’F.N., tanto maggiore diventa la profondità di campo.
     
  • 2) Quanto più corta è la lunghezza focale, tanto più ampia diventa la profondità di campo.
     
  • 3) Quanto più lunga è la distanza dall'oggetto, tanto maggiore è la profondità di campo.
     
  • 4) La profondità di campo all'indietro è più ampia della profondità di campo in avanti.
Sensore d'immagine Cerchio di confusione ammissibile
1" 0,03 mm
2/3" 0,021 mm
1/2” 0,015 mm
1/3" 0,011 mm
1/2” 0,008 mm

È possibile calcolare la profondità di campo in base alla seguente formula

Profondità di campo =
Tr+Tf
Profondità focale =
2δ・F

f : Distanza focale
F : F. N.
δ : Diametro del cerchio di confusione ammissibile
L: distanza dell'oggetto

La lunghezza focale sarà la distanza dal punto principale posteriore al piano dell'immagine.
Ridurre la lunghezza focale per ampliare l'immagine

L’.F. N. è un'indicazione della luminosità dell'obiettivo. Quanto minore è il valore, tanto più luminosa sarà l'immagine prodotta dall'obiettivo. L’F. N. è inversamente proporzionale al diametro effettivo dell’obiettivo, e direttamente proporzionale alla lunghezza focale.
L’F.N. è un valore determinato presupponendo che la trasmittanza dell’obiettivo sia del 100%.
La trasmittanza spettrale di quasi tutti gli obiettivi, tuttavia, è diversa e, pertanto, lo stesso F. N. può avere diversi livelli di luminosità.

(1) Come calcolare il campo visivo
Se la distanza dall'oggetto è limitata, è possibile utilizzare la seguente formula per calcolare il campo visivo.

Ad es. Si utilizza una telecamera CCD da 1/3" con obiettivo da 8 mm e la distanza dall'oggetto è 3 m. È possibile calcolare la larghezza orizzontale massima visualizzata sul monitor come segue.

  • Y': 4,8
  • L: 3000
  • f: 8

 

(2) Come calcolare la lunghezza focale
Se la distanza dall'oggetto è finita, è possibile utilizzare la seguente formula per calcolare la lunghezza focale.

Ad esempio, si utilizza una telecamera CCD da 1/3" con obiettivo da 8 mm e la distanza dall'oggetto è 3 m. È possibile calcolare la larghezza orizzontale massima visualizzata sul monitor come segue.

  • Y': 4,8
  • L: 3000
  • f: 8

 

La distorsione è un'aberrazione in cui la figura geometrica dell'oggetto non viene riprodotta fedelmente sul piano dell'immagine. È normalmente rappresentata dallo spostamento di livello di un punto dell'immagine dalla sua posizione ideale, secondo una percentuale dell'altezza o della larghezza dell'immagine.

La funzione MTF (Modulation Transfer Function) rappresenta la riduzione del contrasto durante la ripresa di un grafico costituito da linee bianche e nere.