Поле зрения

FOV оба глаза

Вертикальный угол обзора

Угол обзора можно измерять по горизонтали, вертикали или диагонали.

360 градусов панорамы на Млечном Пути на Very Large Telescope . Такая панорама показывает все поле зрения (FOV) телескопа на одном изображении. На снимке Млечный Путь выглядит как звездная дуга, тянущаяся от горизонта до горизонта, с двумя звездными потоками, которые кажутся каскадными водопадами. ^[1]

Поле зрения ( FoV ) является степень наблюдаемого мира , который рассматривается в данный момент. В случае оптических инструментов или датчиков это телесный угол, через который детектор чувствителен к электромагнитному излучению .

Люди и животные [ править ]

В контексте зрения человека и приматов термин «поле зрения» обычно используется только в смысле ограничения того, что видно с помощью внешних устройств, например, при ношении очков ^[2] или очков виртуальной реальности . Обратите внимание, что движения глаз разрешены в определении, но не изменяют поле зрения.

Если провести аналогию с сетчаткой глаза, работающей как датчик, то соответствующая концепция у человека (и большей части зрения животных) - это поле зрения . ^[3] Определяется как «количество градусов угла зрения при стабильной фиксации глаза». ^[4] Обратите внимание, что движения глаз исключаются из определения. У разных животных разные поля зрения, в том числе в зависимости от расположения глаз. У людей горизонтальная дуга поля зрения, обращенная вперед, составляет чуть более 210 градусов (то есть без движений глаз) ^[5]^{[6], в} то время как некоторые птицыиметь полное или почти полное поле зрения на 360 градусов. Вертикальный диапазон поля зрения человека составляет около 150 градусов. ^[5]

Диапазон зрительных способностей неоднороден по полю зрения и варьируется у разных видов . Например, бинокулярное зрение , которое является основой стереопсиса и важно для восприятия глубины , охватывает 114 градусов (по горизонтали) поля зрения человека; ^[7] остальные периферические 40 градусов с каждой стороны не имеют бинокулярного зрения (потому что только один глаз может видеть эти части поля зрения). У некоторых птиц бинокулярное зрение ограничено от 10 до 20 градусов.

Точно так же цветовое зрение и способность воспринимать форму и движение различаются по полю зрения; у людей цветовое зрение и восприятие формы сосредоточены в центре поля зрения, в то время как восприятие движения лишь немного снижается на периферии и, таким образом, имеет здесь относительное преимущество. Физиологической основой для этого является гораздо более высокая концентрация цветочувствительных клеток колбочек и цветочувствительных парвоцеллюлярных ганглиозных клеток сетчатки в ямке - центральной области сетчатки, вместе с большей представленностью в зрительной коре - по сравнению с более высокой концентрацией. концентрация нечувствительных к цвету палочек и чувствительных к движениюмагноцеллюлярные ганглиозные клетки сетчатки на зрительной периферии и меньшее кортикальное представительство. Поскольку для активации колбочек требуются значительно более яркие источники света, в результате такого распределения периферическое зрение становится намного более чувствительным в ночное время по сравнению с фовеальным зрением (чувствительность наиболее высока при эксцентриситете около 20 градусов). ^[3]

Конверсии [ править ]

Многие оптические инструменты, особенно бинокли или зрительные трубы, рекламируются с указанием их поля зрения одним из двух способов: угловое поле зрения и линейное поле зрения. Угловое поле зрения обычно указывается в градусах, а линейное поле зрения - это отношение длин. Например, бинокль с полем зрения 5,8 градусов (угловой) может рекламироваться как имеющий (линейное) поле зрения 102 мм на метр. Пока поле зрения составляет менее 10 градусов или около того, следующие формулы аппроксимации позволяют преобразовывать между линейным и угловым полем зрения. Позвольте быть угловым полем зрения в градусах. Позвольте быть линейным полем зрения в миллиметрах на метр. Затем, используя малоугловое приближение : ${\ displaystyle A}$ ${\ displaystyle M}$

{\ displaystyle A \ приблизительно {360 ^ {\ circ} \ более 2 \ pi} \ cdot {M \ over 1000} \ приблизительно 0,0573 \ раз M}

{\ displaystyle M \ приблизительно {2 \ pi \ cdot 1000 \ более 360 ^ {\ circ}} \ cdot A \ приблизительно 17,45 \ times A}

Машинное зрение [ править ]

В машинном зрении фокусное расстояние объектива и размер датчика изображения устанавливают фиксированное соотношение между полем зрения и рабочим расстоянием. Поле зрения - это область контроля, зафиксированная на тепловизоре камеры. Размер поля зрения и размер тепловизора камеры напрямую влияют на разрешение изображения (один из определяющих факторов точности). Рабочее расстояние - это расстояние между задней частью объектива и целевым объектом.

Томография [ править ]

В компьютерной томографии ( изображена КТ брюшной полости ) поле зрения (FOV), умноженное на диапазон сканирования, создает объем вокселей .

В томографии поле зрения - это площадь каждой томограммы. Например, в компьютерной томографии объем вокселей может быть создан из таких томограмм путем объединения нескольких срезов вдоль диапазона сканирования.

Дистанционное зондирование [ править ]

В области дистанционного зондирования , то телесный угол , с помощью которого детекторный элемент (датчик пикселей) является чувствительным к электромагнитному излучению в любой момент времени, называется мгновенное поле зрения или IFOV. Мера пространственного разрешения системы визуализации дистанционного зондирования, часто выражается как размеры видимой области земли для некоторой известной высоты датчика . ^[8]^[9] Однопиксельный IFOV тесно связан с концепцией разрешенного размера пикселя , разрешенного расстояния до земли , расстояния до наземной точки и функции передачи модуляции .

Астрономия [ править ]

В астрономии поле зрения обычно выражается как угловая область, просматриваемая инструментом, в квадратных градусах или, для инструментов с большим увеличением, в квадратных угловых минутах . Для справки: канал с широким полем поля на усовершенствованной камере для съемок на космическом телескопе Хаббл имеет поле зрения 10 кв. Угловых минут, а канал высокого разрешения того же инструмента имеет поле зрения 0,15 кв. минут. Наземные обзорные телескопы имеют гораздо более широкое поле зрения. Фотопластинки, используемые телескопом Шмидта в Великобритании, имели поле зрения 30 кв. Градусов. 1,8 м (71 дюйм) Pan-STARRSтелескоп, оснащенный самой современной цифровой камерой на сегодняшний день, имеет поле зрения 7 кв. градусов. В ближнем инфракрасном диапазоне WFCAM на UKIRT имеет поле зрения 0,2 кв. Градуса, а телескоп VISTA имеет поле зрения 0,6 кв. Градуса. До недавнего времени цифровые камеры могли покрывать лишь небольшое поле зрения по сравнению с фотопластинками , хотя они превосходили фотопластинки по квантовой эффективности , линейности и динамическому диапазону, а также были намного проще в обработке.

Фотография [ править ]

В фотографии поле зрения - это та часть мира, которая видна через камеру в определенном положении и ориентации в пространстве; объекты за пределами поля зрения во время съемки не записываются на фотографии. Чаще всего выражается как угловой размер конуса обзора, как угол зрения . Для обычного объектива диагональное поле зрения можно рассчитать как:

{\ displaystyle \ mathrm {FOV} = 2 \ times \ arctan \ left ({\ frac {\ text {размер сенсора}} {2f}} \ right)}

где - фокусное расстояние . ${\ displaystyle f}$

Микроскопия [ править ]

Диаметр поля зрения в микроскопии

В микроскопии поле зрения с большим увеличением (обычно с 400-кратным увеличением, когда упоминается в научных статьях) называется полем с большим увеличением и используется в качестве точки отсчета для различных схем классификации.

Для объектива с увеличением угол обзора связан с числом поля (FN) соотношением ${\ displaystyle m}$

{\ displaystyle FOV = {\ frac {FN} {m}}}

,

если в системе используются другие увеличительные линзы (помимо объектива), используется общая сумма для проекции. ${\ displaystyle m}$

Видеоигры [ править ]

Поле зрения в видеоиграх - это поле зрения камеры, смотрящей на игровой мир, которое зависит от используемого метода масштабирования. ^[10]

См. Также [ править ]

Поле зрения
Панорама
Периметрия
Периферийное зрение
Визуальное восприятие
Полезное поле зрения
Эквивалентное фокусное расстояние 35 мм
Угол обзора
Фактор урожая
Формат датчика изображения
Поле зрения

Ссылки [ править ]

^ "Каскадный Млечный Путь" . Изображение недели ESO . Проверено 11 июня 2012 года .
^ Альфано, PL; Мишель, GF (1990). «Ограничение поля зрения: эффекты восприятия и исполнения». Перцептивные и моторные навыки . 70 (1): 35–45. DOI : 10,2466 / pms.1990.70.1.35 . PMID 2326136 . S2CID 44599479 .
^ а б Страсбургер, Ганс; Рентшлер, Инго; Юттнер, Мартин (2011). «Периферийное зрение и распознавание образов: обзор» . Журнал видения . 11 (5): 1–82. DOI : 10.1167 / 11.5.13 . PMID 22207654 .
^ Страсбургер, Ганс; Пёппель, Эрнст (2002). Поле зрения. В G. Adelman & BH Smith (Eds): Encyclopedia of Neuroscience ; 3-е издание на компакт-диске. Elsevier Science BV, Амстердам, Нью-Йорк.
^ a b Traquair, Гарри Мосс (1938). Введение в клиническую периметрию, гл. 1 . Лондон: Генри Кимптон. С. 4–5.
^ Страсбургер, Ганс (2020). «Семь мифов о скученности и периферийном зрении» . i-Восприятие . 11 (2): 1–45.
^ Ховард, Ян П .; Роджерс, Брайан Дж. (1995). Бинокулярное зрение и стереопсис . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. п. 32. ISBN 0-19-508476-4. Дата обращения 3 июня 2014 .
^ Оксфордская ссылка. «Краткий справочник: мгновенное поле зрения» . Издательство Оксфордского университета . Проверено 13 декабря 2013 года .
^ Винн, Джеймс Б. Кэмпбелл, Рэндольф Х. (2011). Введение в дистанционное зондирование (5-е изд.). Нью-Йорк: Guilford Press. п. 261. ISBN. 978-1609181765.
^ Школа дизайна Фэн Чжу - Поле зрения в играх

[1] "Каскадный Млечный Путь" . Изображение недели ESO . Проверено 11 июня 2012 года .

[Alfano-2] Альфано, PL; Мишель, GF (1990). «Ограничение поля зрения: эффекты восприятия и исполнения». Перцептивные и моторные навыки . 70 (1): 35–45. DOI : 10,2466 / pms.1990.70.1.35 . PMID 2326136 . S2CID 44599479 .

[Strasburger-3] а б Страсбургер, Ганс; Рентшлер, Инго; Юттнер, Мартин (2011). «Периферийное зрение и распознавание образов: обзор» . Журнал видения . 11 (5): 1–82. DOI : 10.1167 / 11.5.13 . PMID 22207654 .

[Strasburger_Poeppel-4] Страсбургер, Ганс; Пёппель, Эрнст (2002). Поле зрения. В G. Adelman & BH Smith (Eds): Encyclopedia of Neuroscience ; 3-е издание на компакт-диске. Elsevier Science BV, Амстердам, Нью-Йорк.

[Traquair-5] Traquair, Гарри Мосс (1938). Введение в клиническую периметрию, гл. 1 . Лондон: Генри Кимптон. С. 4–5.

[myths-6] Страсбургер, Ганс (2020). «Семь мифов о скученности и периферийном зрении» . i-Восприятие . 11 (2): 1–45.

[7] Ховард, Ян П .; Роджерс, Брайан Дж. (1995). Бинокулярное зрение и стереопсис . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. п. 32. ISBN 0-19-508476-4. Дата обращения 3 июня 2014 .

[8] Оксфордская ссылка. «Краткий справочник: мгновенное поле зрения» . Издательство Оксфордского университета . Проверено 13 декабря 2013 года .

[9] Винн, Джеймс Б. Кэмпбелл, Рэндольф Х. (2011). Введение в дистанционное зондирование (5-е изд.). Нью-Йорк: Guilford Press. п. 261. ISBN. 978-1609181765.

[10] Школа дизайна Фэн Чжу - Поле зрения в играх

[1]