مقاله
محاسبهگر لنز آلترون: فاصلهی کانونی و اندازهی پیکسل روی جسم
یکی از پرهزینهترین اشتباهها در پروژههای بینایی ماشین این است که لنز را اول بخرند و بعد حساب کنند. دوربین نصب میشود و تازه معلوم میشود یا کل عرض نوار در کادر جا نمیشود، یا هر پیکسل روی جسم آنقدر بزرگ است که عیب ریز اصلاً دیده نمیشود. محاسبهگر لنز آلترون برای همین لحظهی پیش از خرید ساخته شده است.
این ابزار را از منوی Tools و گزینهی Lens Calculator… باز میکنید. ابزار همراه خود آلترون نصب میشود و در مرورگر پیشفرض سیستم باز میشود. رابطهی سنسور، لنز و صحنه را حل میکند و نتیجه را در یک نمای سهبعدی زنده نشان میدهد.
سه سؤالی که جواب میدهد
- با این لنز و این فاصله، چه مقدار از صحنه در کادر میآید؟
- برای پوشاندن یک عرض مشخص، چه فاصلهی کانونی لازم است؟
- از این فاصله، هر پیکسل روی جسم چند میلیمتر است؟
سؤال سوم همان است که معمولاً فراموش میشود و بیشتر از بقیه اهمیت دارد.
انتخاب لنز، قدمبهقدم
- در بخش SENSOR نوع سنسور را انتخاب کنید: Area-scan یا Line-scan. در حالت خطی، بعد عمودی فقط یک ردیف است. نتایج و نمای سهبعدی هم متناسب با همین حالت عوض میشوند.
- حالا مشخصات سنسور را وارد کنید. سه فیلد دارید: Pixels across (تعداد پیکسل افقی)، Pixels vertical (تعداد پیکسل عمودی) و Pixel pitch (گام پیکسل) بر حسب میکرومتر. این عددها در دیتاشیت دوربین هست. اگر اندازهی سنسور شما در Format preset نبود، روی حالت custom بمانید.
- کلید GEOMETRY · SOLVE FOR را روی Focal len بگذارید. فیلدی که قرار است محاسبه شود خاکستری و غیرقابلویرایش میشود.
- در Working distance فاصلهی واقعی نصب را وارد کنید. در FOV width هم عرضی را بگذارید که باید دیده شود.
- فاصلهی کانونی محاسبهشده را بخوانید. لنزهای موجود در بازار عددهای مشخصی دارند. نزدیکترین لنز به این عدد را انتخاب کنید. بعد SOLVE FOR را روی FOV ببرید و فاصلهی کانونی همان لنز را وارد کنید تا نتیجهی واقعی را ببینید.
- در جدول RESULTS مقدار Object / pixel را نگاه کنید. قاعدهی سرانگشتی ما این است که هر جزئیات بحرانی دستکم ۳ تا ۵ پیکسل بگیرد.
در جدول RESULTS چه هست؟
نتایج در سه دسته آمدهاند. در دستهی هندسه، فاصلهی کانونی، فاصلهی کاری روی زمین و عرض و ارتفاع میدان دید را میبینید. دستهی زاویهها زاویهی افقی، عمودی و قطری و بزرگنمایی را نشان میدهد. در دستهی چگالی هم تعداد پیکسل به ازای هر متر از صحنه و Object / pixel آمده است.
در بخش UNITS & DENSITY دو تنظیم دارید. واحد طول را میتوانید روی متر (Meter) یا فوت (Feet) بگذارید. معیار چگالی پیکسل را هم میتوانید px/m (پیکسل بر متر) یا DPI (نقطه در اینچ) انتخاب کنید. اگر کارتان بازرسی سطح یا چاپ است، DPI را انتخاب کنید؛ این واحد برای بیشتر همکاران این حوزه آشناتر است.
ارتفاع نصب را جدی بگیرید
دو فیلد Camera height (ارتفاع دوربین) و Target height (ارتفاع جسم) روی فرمول لنز اثری ندارند. اما زاویهی نگاه و فاصلهی اریب از همین دو عدد به دست میآیند. وقتی دوربین بالاتر از جسم نصب میشود، فاصلهی واقعی نوری از فاصلهای که روی زمین اندازه گرفتهاید بیشتر است. نادیده گرفتن این اختلاف خطای رایجی است. برای دیدن این اثر، بهترین راه این است که در نمای سهبعدی دکمهی Side را بزنید.
چند نکته دربارهی کار با نما
- با درگ نما را بچرخانید، با راستدرگ جابهجا کنید و با چرخ ماوس زوم کنید.
- آدمک مرجع را میتوانید روی زمین بکشید تا فاصلهی کاری عوض شود و نتایج را زنده ببینید.
- Reset view فقط زاویهی دید را صفر میکند. اما Reset values همهی ورودیها را به پیشفرض برمیگرداند و کار شما را پاک میکند؛ این دو را با هم اشتباه نگیرید.
اگر کاربرد شما نظارت تصویری است، به جای Object / pixel جدول PIXEL-DENSITY ZONES را ببینید. در این جدول چهار آستانه آمده است: Identify با ۲۵۰، Recognize با ۱۲۵، Observe با ۶۲ و Detect با ۲۵ پیکسل بر متر. اگر دکمهی Zones را بزنید، این ناحیهها روی زمین رنگآمیزی میشوند.
توصیهی ما
به Format preset بسنده نکنید. اندازهی واقعی سنسور از ضرب تعداد پیکسل در گام پیکسل به دست میآید و این دو در ابزار به هم قفلاند. عدد دقیق دیتاشیت را وارد کنید تا Object / pixel قابلاعتماد باشد. اگر هنوز بین مدلهای دوربین مردد هستید، صفحهی مقایسهی دوربینها مشخصات لازم برای همین محاسبه را کنار هم گذاشته است.
اگر پایهی نظری فاصلهی کانونی را میخواهید بیشتر بخوانید، این مقاله در ویکیپدیا (انگلیسی) شروع خوبی است.
اگر عدد نهایی را برای پروژهتان حساب کردید و میخواهید کسی دوباره نگاهش کند، از طریق تماس با ما مشخصات را بفرستید.