IFOV kamery termowizyjnej – kalkulator rozdzielczości przestrzennej

Co oznacza IFOV w kamerze termowizyjnej?

IFOV (Instantaneous Field of View) opisuje kątowy zakres obserwacji przypadający w przybliżeniu na jeden piksel detektora. W specyfikacjach spotyka się wartość w miliradianach (mrad). Im mniejszy IFOV przy tej samej odległości, tym mniejszy obszar sceny przypada na jeden element obrazu. Nie oznacza to jednak automatycznie, że kamera poprawnie zmierzy temperaturę obiektu zajmującego dokładnie jeden piksel.

Na zdolność pomiaru ma wpływ również optyka, ostrość, charakterystyka detektora i minimalna powierzchnia celu według producenta. Ten kalkulator wyznacza wartości geometryczne – nie deklaruje parametrów pomiarowych konkretnego modelu.

Wzór na IFOV i rozmiar piksela

Do obliczenia przybliżonego kąta na piksel dla poziomu stosujemy IFOV_H ≈ 1000 × HFOV (w radianach) / N_H, a dla pionu analogicznie IFOV_V ≈ 1000 × VFOV / N_V. Wyrażenie jest średnią kątową, a nie pomiarem funkcji przenoszenia optyki.

Szerokość obserwowanej płaszczyzny na odległości D wynosi W = 2D × tan(HFOV/2), a wysokość H = 2D × tan(VFOV/2). Uśredniony wymiar przypadający na piksel na obserwowanej płaszczyźnie można oszacować jako W/N_H i H/N_V. To średnia geometryczna dla szerokości kadru, a nie dokładna wielkość pojedynczego piksela w jego środku lub przy krawędzi. Rzeczywista projekcja obiektywu może się różnić.

Przykład: kamera 256 × 192 i obiektyw 37,8° × 28,8°

Przy odległości 3 m poziome pole widzenia to około 2,06 m, a pionowe około 1,54 m. Daje to około 8 mm szerokości i wysokości na piksel, natomiast pięciopikselowy szczegół powinien mieć orientacyjnie co najmniej 4 cm. Wartości te służą oszacowaniu geometrii obserwacji i wstępnemu planowaniu inspekcji, nie potwierdzają możliwości dokładnego pomiaru tak małej plamy.

IFOV a MFOV – dlaczego jeden piksel nie wystarczy?

MFOV (Measurement Field of View) to minimalny rozmiar celu wymagany dla deklarowanej dokładności pomiaru przez dany przyrząd. W różnych kamerach może wymagać kilku lub kilkunastu pikseli. W kalkulatorze wybierasz pomocniczo 3, 5 lub 10 pikseli, ale nie zastępuje to wartości wymaganej w instrukcji urządzenia. Jeśli producent podaje własny współczynnik lub minimalną wielkość mierzonego celu, zastosuj właśnie tę specyfikację.

Kiedy warto zmniejszyć odległość pomiarową?

Podczas badania niewielkich nieszczelności przy oknie, połączeń przewodów lub lokalnych anomalii cieplnych odległość może mieć większe znaczenie niż sama liczba pikseli matrycy. Przy dwukrotnym oddaleniu kamery geometryczny rozmiar piksela na obiekcie rośnie w przybliżeniu dwukrotnie. Nie należy jednak podchodzić bliżej niż minimalna odległość ostrzenia określona dla danego modelu.

Dlaczego kąty poziomy i pionowy mogą dawać różne wartości?

Parametry HFOV i VFOV wynikają z konstrukcji obiektywu oraz proporcji matrycy. Przy dużym kącie widzenia proste przeliczenie na jeden piksel jest przybliżeniem – geometryczna szerokość pola na płaskiej ścianie wynika z tangensa połowy kąta, a liniowy rozmiar elementu obrazu zależy od położenia w kadrze. Dlatego wynik uwzględnia osobno obie osie.

Jak dobrać kamerę termowizyjną do budynku?

Do sprawdzania niewielkich detali porównuj nie tylko rozdzielczość sensora, ale też FOV i IFOV obiektywu, ostrość, zakres pomiarowy, NETD oraz dokładność temperatury. Kamera o większej liczbie pikseli nie zawsze zapewnia bardziej użyteczny obraz, jeśli ma znacznie szerszy obiektyw. Po wyborze urządzenia warto przeliczyć pole obserwacji dla rzeczywistej odległości pracy i skontrolować minimalny rozmiar celu.

Jeżeli chcesz porównać wskazania temperaturowe, wykorzystaj kalkulator dokładności kamery termowizyjnej. Do badania budynku pomocny jest również kalkulator różnicy temperatur na termogramie.

Najczęstsze błędy przy wyznaczaniu IFOV

Jednym z błędów jest wpisywanie ogniskowej w milimetrach zamiast kąta FOV w stopniach. Drugim – mylenie odległości prostopadłej do ściany z odległością po skosie. Trzecim – traktowanie geometrycznego rozmiaru piksela jako bezwzględnej granicy pomiaru. Pomiar obiektu o małej emisyjności, błyszczącego lub pod dużym kątem wymaga dodatkowej ostrożności niezależnie od liczby pikseli.