Pole widzenia kamery termowizyjnej – kalkulator FOV i odległości

Pole widzenia kamery termowizyjnej FOV – co oznacza?

FOV (Field of View) to zakres kąta, jaki obejmuje kamera. Producenci podają zazwyczaj poziomy kąt HFOV i pionowy VFOV, na przykład 37,8° × 28,8°. Przy tym samym obiektywie widoczny fragment elewacji staje się większy wraz ze wzrostem odległości. Jeżeli kamera stoi zbyt blisko, w kadrze nie zmieści się cały narożnik, okno lub fragment ocieplonej ściany. Z drugiej strony większa odległość utrudnia obserwację małych detali.

Ten kalkulator służy przede wszystkim do planowania odległości i liczby ujęć. Gdy interesuje Cię rozmiar pojedynczego piksela, użyj kalkulatora IFOV i rozdzielczości przestrzennej.

Jak obliczyć szerokość i wysokość kadru na ścianie?

Dla ściany ustawionej prostopadle do osi kamery i odległości D otrzymujemy W = 2 × D × tan(HFOV/2) oraz H = 2 × D × tan(VFOV/2). Kąty należy w obliczeniach zamienić na radiany. Jeżeli odległość wynosi 3 m, a HFOV = 37,8°, pozioma szerokość pola to około 2,06 m. Wynik jest geometryczny i opisuje płaszczyznę w określonej odległości, nie obszar o gwarantowanej jakości pomiarowej.

Jaka odległość pozwoli objąć całą ścianę?

Aby w kadrze zmieściła się ściana szerokości S i wysokości T, trzeba spełnić ograniczenia w obu osiach. Dla marginesu m procent po każdej stronie przyjmujemy użyteczny udział kadru u = 1 − 2m/100. Minimalna odległość wynosi Dmin = max(S/[2u×tan(HFOV/2)], T/[2u×tan(VFOV/2)]). To odległość geometryczna, a nie zalecana odległość pomiarowa: przeszkody, ostrość, rozdzielczość i emisyjność mogą wymagać innej pozycji.

Przykład: termowizja ściany 4 × 2,5 m

Przy kamerze HFOV 37,8° i VFOV 28,8°, odległości 3 m oraz marginesie 10% całe pole widzenia wynosi około 2,06 × 1,54 m, ale użytkowo pozostaje około 1,65 × 1,23 m. Ściana 4 × 2,5 m nie mieści się w jednym ujęciu. Kalkulator wskaże odległość potrzebną do pełnego kadru i oszacuje siatkę ujęć potrzebnych w obecnym ustawieniu.

Ile zdjęć termowizyjnych potrzeba do elewacji?

Do planowania serii ujęć ważne są zarówno kadr użytkowy, jak i zakładka między sąsiednimi zdjęciami. Przy zakładce 20% każde kolejne zdjęcie przesuwa pole pokrycia o 80% jego szerokości lub wysokości. Kalkulator oblicza minimalną liczbę kolumn i rzędów równomiernej siatki pokrycia. Nie uwzględnia możliwości dojścia do miejsca pomiaru, rusztowania, perspektywy ani nierównej elewacji.

Zachowanie nakładania się zdjęć ułatwia późniejsze odnalezienie tego samego miejsca na kilku termogramach. Nie należy utożsamiać tej prostej siatki z profesjonalną procedurą fotogrametryczną lub badaniem certyfikowanym.

Jak ustawić kamerę: szeroki czy wąski obiektyw?

Szeroki FOV pomaga objąć większą elewację z bliska, ale przy tej samej rozdzielczości detektora pojedynczy detal zajmuje mniej pikseli. Węższy obiektyw ułatwia obserwację szczegółów z daleka, lecz wymaga większej liczby kadrów całej ściany. Porównując oferty kamer, sprawdzaj jednocześnie HFOV, VFOV, rozdzielczość, IFOV, minimalną odległość ostrzenia i wymagany rozmiar obiektu dla pomiaru temperatury.

Dlaczego pomiar pod kątem różni się od obliczeń?

Podane wzory dotyczą płaskiej powierzchni prostopadłej do osi optycznej. Przy fotografowaniu ściany po skosie kadr staje się trapezowy, a odległość do różnych miejsc nie jest jednakowa. Dodatkowo kąt obserwacji może wpływać na emisyjność efektywną i odczyt temperatury. Do planowania inspekcji najlepiej wybierać możliwie prostopadłe ustawienie, jeśli warunki na to pozwalają.

Margines i zakładka – po co je uwzględniać?

Margines pozostawia wolną przestrzeń przy krawędziach zdjęcia, dzięki czemu ważne miejsca nie wypadają z kadru. Zakładka zapewnia wspólny obszar dwóch kolejnych ujęć. Są to parametry planowania dokumentacji, a nie obowiązkowe parametry samej kamery. Zmiana marginesu z 0% do 10% zmniejsza użyteczne wymiary kadru o 20%, a zwiększenie zakładki zwykle zwiększa liczbę niezbędnych fotografii.

Termowizja okien, dachu i instalacji – praktyczne zastosowania

Przy oknach zwykle trzeba uwzględnić całe ościeże oraz fragment ściany obok, aby mieć punkt odniesienia. W badaniu połączenia dachu ze ścianą ważna jest ciągłość dokumentacji wzdłuż krawędzi. Przy instalacjach elektrycznych i mechanicznych małe elementy mogą zajmować zbyt małą część obrazu, dlatego geometria kadru nie jest wystarczająca do potwierdzenia poprawności pomiaru temperatury. Pomocne są kalkulator dokładności kamery oraz porównanie temperatur na termogramie.

Najczęstsze błędy przy planowaniu pola widzenia

Najczęstsze pomyłki to wpisanie kąta poziomego w polu pionowym, przyjęcie milimetrów zamiast metrów, zamiana rozmiaru matrycy na kąt i wybór odległości nieodpowiadającej odległości do środka ściany. Błąd powoduje również bezkrytyczne traktowanie kadru geometrycznego jako obszaru, w którym wszystkie detale mają pewny pomiar temperatury. Dla małych przedmiotów sprawdzaj wymagania producenta dotyczące MFOV.