Поле зрения

Размер наблюдаемого мира, видимого в любой момент времени

FOV обоих глаз

Вертикальное поле зрения

Угол обзора можно измерять по горизонтали, вертикали или диагонали.

Панорама Млечного Пути на 360 градусов, сделанная Очень Большим Телескопом . На изображении Млечный Путь выглядит как дуга звезд, простирающаяся от горизонта до горизонта, с двумя потоками звезд, которые, казалось бы, ниспадают вниз, как водопады. ^[1]

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 .

Люди и животные

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]

Конверсии

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 : ${\displaystyle A}$ ${\displaystyle M}$

${\displaystyle A\approx {360^{\circ } \over 2\pi }\cdot {M \over 1000}\approx 0.0573\times M}$

${\displaystyle M\approx {2\pi \cdot 1000 \over 360^{\circ }}\cdot A\approx 17.45\times A}$

Машинное зрение

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.

Томография

При компьютерной томографии ( на фото КТ брюшной полости ) поле зрения (FOV), умноженное на диапазон сканирования, создает объем вокселов .

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.

Дистанционное зондирование

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 .

Астрономия

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.

Фотография

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:

${\displaystyle \mathrm {FOV} =2\times \arctan \left({\frac {\text{sensor size}}{2f}}\right)}$

где фокусное расстояние , здесь размер сенсора и указаны в одной единице длины, поле зрения — в радианах. ${\displaystyle f}$ ${\displaystyle f}$

микроскопия

Диаметр поля зрения в микроскопии

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 ${\displaystyle m}$

${\displaystyle \mathrm {FOV} ={\frac {\mathrm {FN} }{m}},}$

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

Видеоигры

Поле зрения в видеоиграх — это поле зрения камеры, смотрящей на игровой мир, которое зависит от используемого метода масштабирования.

Смотрите также

• Область внимания
• Панорама
• Периметрия
• Периферийное зрение
• Визуальное восприятие
• Полезное поле зрения
• Эквивалентное фокусное расстояние 35 мм
• Угол обзора
• Кроп-фактор
• Формат датчика изображения
• Поле зрения

Рекомендации

1. «Каскадный Млечный Путь». Картинка недели ESO . Проверено 11 июня 2012 г.
2. Альфано, Польша; Мишель, Г.Ф. (1990). «Ограничение поля зрения: эффекты восприятия и производительности». Перцептивные и моторные навыки . 70 (1): 35–45. дои : 10.2466/pms.1990.70.1.35. PMID  2326136. S2CID  44599479.
3. Страсбургер, Ганс; Рентшлер, Инго; Юттнер, Мартин (2011). «Периферийное зрение и распознавание образов: обзор». Журнал видения . 11 (5): 1–82. дои : 10.1167/11.5.13 . ПМИД  22207654.
4. Страсбургер, Ганс; Пёппель, Эрнст (2002). Поле зрения. В Г. Адельмане и Б.Х. Смите (редакторы): Энциклопедия неврологии ; 3-е издание, на компакт-диске. Elsevier Science BV, Амстердам, Нью-Йорк.
5. Traquair, Гарри Мосс (1938). Введение в клиническую периметрию, гл. 1 . Лондон: Генри Кимптон. стр. 4–5.
6. Страсбургер, Ганс (2020). «Семь мифов о скученности и периферийном зрении». я-Восприятие . 11 (2): 1–45. дои : 10.1177/2041669520913052. ПМЦ 7238452 . ПМИД  32489576. 
7. Ховард, Ян П.; Роджерс, Брайан Дж. (1995). Бинокулярное зрение и стереопсис. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. п. 32. ISBN 0-19-508476-4. Проверено 3 июня 2014 г.
8. Оксфордский справочник. «Краткий справочник: мгновенное поле зрения». Издательство Оксфордского университета . Проверено 13 декабря 2013 г.
9. Винн, Джеймс Б. Кэмпбелл, Рэндольф Х. (2011). Введение в дистанционное зондирование (5-е изд.). Нью-Йорк: Гилфорд Пресс. п. 261. ИСБН 978-1609181765.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )