Поле зрения ( FOV ) — это угловая протяженность наблюдаемого мира, видимого в любой данный момент. В случае оптических приборов или датчиков это телесный угол , под которым детектор чувствителен к электромагнитному излучению . Это также актуально в фотографии .
В контексте зрения человека и приматов термин «поле зрения» обычно используется только в смысле ограничения того, что видно внешними устройствами, например, при ношении очков [2] или очков виртуальной реальности . Обратите внимание, что движения глаз разрешены в определении, но при таком понимании не меняют поле зрения.
Если провести аналогию с сетчаткой глаза, работающей как сенсор, то соответствующим понятием в зрении человека (и большей части зрения животных) является поле зрения . [3] Его определяют как «количество градусов угла зрения при устойчивой фиксации глаз». [4] Обратите внимание, что движения глаз исключены из определения поля зрения. У людей горизонтальная дуга поля зрения, обращенная вперед, составляет немногим более 210 градусов (т.е. без движений глаз), [5] [6] (с учетом движений глаз она немного больше, в чем вы можете убедиться сами, пошевелив пальцем сбоку), тогда как некоторые птицы имеют полное или почти полное поле зрения на 360 градусов. Вертикальный диапазон поля зрения у человека составляет около 150 градусов. [5]
Диапазон зрительных способностей неодинаков по всему полю зрения и, как следствие, по полю зрения, и варьируется у разных видов . Например, бинокулярное зрение , которое является основой стереопсиса и важно для восприятия глубины , охватывает у человека 114 градусов (по горизонтали) поля зрения; [7] оставшиеся периферийные 40 градусов с каждой стороны не имеют бинокулярного зрения (поскольку только один глаз может видеть эти части поля зрения). У некоторых птиц бинокулярное зрение составляет от 10 до 20 градусов.
Точно так же цветовое зрение и способность воспринимать форму и движение различаются в зависимости от поля зрения; у людей цветовое зрение и восприятие формы сосредоточены в центре поля зрения, тогда как восприятие движения лишь немного снижено на периферии и, таким образом, имеет там относительное преимущество. Физиологической основой этого является гораздо более высокая концентрация цветочувствительных колбочек и цветочувствительных парвоцеллюлярных ганглиозных клеток сетчатки в ямке (центральной области сетчатки), а также их большее представительство в зрительной коре по сравнению с более высокими клетками. концентрация нечувствительных к цвету палочек и чувствительных к движению магноклеточных ганглиозных клеток сетчатки на зрительной периферии и меньшее корковое представительство. Поскольку палочковидным клеткам для активации требуется значительно меньше света, в результате такого распределения периферическое зрение гораздо более чувствительно в ночное время по сравнению с фовеальным зрением (наибольшая чувствительность наблюдается при эксцентриситете около 20 градусов). [3]
Многие оптические инструменты, особенно бинокли или зрительные трубы, рекламируются с указанием поля зрения одним из двух способов: угловым полем зрения и линейным полем зрения. Угловое поле зрения обычно указывается в градусах, а линейное поле зрения представляет собой соотношение длин. Например, бинокль с (угловым) полем зрения 5,8 градуса может рекламироваться как имеющий (линейное) поле зрения 102 мм на метр. Пока поле зрения меньше 10 градусов или около того, следующие аппроксимационные формулы позволяют конвертировать линейное и угловое поле зрения. Пусть – угловое поле зрения в градусах. Пусть – линейное поле зрения в миллиметрах на метр. Затем, используя приближение малых углов :
В машинном зрении фокусное расстояние объектива и размер датчика изображения устанавливают фиксированную связь между полем зрения и рабочим расстоянием. Поле зрения — это область осмотра, зафиксированная имидж-сканером камеры. Размер поля зрения и размер формирователя изображения камеры напрямую влияют на разрешение изображения (один из определяющих факторов точности). Рабочее расстояние — это расстояние между задней частью объектива и целевым объектом.
В томографии поле зрения — это площадь каждой томограммы. Например, в компьютерной томографии из таких томограмм можно создать объем вокселей путем объединения нескольких срезов в диапазоне сканирования.
В дистанционном зондировании телесный угол , под которым детекторный элемент (пиксельный датчик) чувствителен к электромагнитному излучению в любой момент времени, называется мгновенным полем зрения или IFOV. Мера пространственного разрешения системы формирования изображений дистанционного зондирования, она часто выражается как размеры видимой площади земли для некоторой известной высоты датчика . [8] [9] IFOV для одного пикселя тесно связано с концепцией размера разрешенного пикселя , разрешенного расстояния до земли, расстояния до образца земли и передаточной функции модуляции .
В астрономии поле зрения обычно выражается как угловая площадь, просматриваемая инструментом, в квадратных градусах или для инструментов с большим увеличением — в квадратных угловых минутах . Для справки: канал широкого поля усовершенствованной камеры для обзоров космического телескопа Хаббл имеет поле зрения 10 кв. угловых минут, а канал высокого разрешения того же прибора имеет поле зрения 0,15 кв. угловых минут. минут. Наземные обзорные телескопы имеют гораздо более широкое поле зрения. Фотопластинки, используемые британским телескопом Шмидта, имели поле зрения 30 кв. градусов. Телескоп Pan-STARRS диаметром 1,8 м (71 дюйм) с самой совершенной на сегодняшний день цифровой камерой имеет поле зрения 7 квадратных 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 охватывать лишь небольшое поле зрения по сравнению с фотопластинками , хотя они превосходили фотопластинки по квантовой эффективности , линейности и динамическому диапазону, а также их гораздо проще обрабатывать.
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 фиксируются на фотографии. Чаще всего выражается как угловой размер конуса обзора, как угол обзора . Для обычного объектива, сфокусированного на бесконечности, диагональное (или горизонтальное, или вертикальное) поле зрения можно рассчитать как:
где фокусное расстояние , здесь размер сенсора и указаны в одной единице длины, поле зрения — в радианах.
В микроскопии поле зрения при большом увеличении (обычно 400-кратное увеличение при упоминании в научных статьях) называется полем большого увеличения и используется в качестве ориентира для различных схем классификации.
Для объектива с увеличением поле зрения связано с номером поля (FN) соотношением
если в системе используются другие увеличительные линзы (помимо объектива), то используется сумма по проекции.
Поле зрения в видеоиграх — это поле зрения камеры, смотрящей на игровой мир, которое зависит от используемого метода масштабирования.
{{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )