Çözünürlük ile Field of View (Görüş alanı) ve Hedef Mesafesi ilişkisi :

IP kamera için doğru lens ve çözünürlük nedir ? Her bir lokasyon, nokta için farklı görüntü beklentileri vardır. Tespit edilmek istenen bir insan yüzü mü, araç plakası mı, ya da yalnızca yolda yürüyen bir insan mı ya da yoldan geçen araç özelliklerini çıkarmak mı ? Genel olarak, çok detay isteniyorsa, yüksek çözünürlük ihtiyacı oluşur.

Metre/ft başına piksel sayısı görebileceğimiz detayı belirler. IP kameranın çözünürlüğü ne kadar fazlaysa, o kadar geniş alanı görüntülebiliriz. Eğer bir insanın yüzünü kapsayan yeterli piksel sayısı bulunuyorsa, kişiyi tespit edebiliriz.

Lens görüş alanımızın ne kadar geniş ya da ne kadar dar açılı olacağını belirler. Görüş alanımız ne kadar genişse metre/ft başına o kadar az piksel alacağız demektir. Seçmiş olduğumuz lens ile 5metre mesafeyi de görebiliriz ya da 500 metre ilerideki bir objeyi de görebiliriz.

Bir insanın yüzünü tanımlayabilmek için yeterli çözünürlüğün olması gerektiğini, teorikte de çözünürlük arttıkça daha fazla detay alabiliriz diye söylemiştik. Eğer ortamda yeterli ışık varsa, bilindik birisini tanılamak için yaklaşık 80-90 yatay piksel/ft (260-295px/m) ihtiyacı bulunmaktadır. Eğer bilinmedik birisiyse ve tanımlamak istiyorsak yaklaşık 145 px/ft (475px/m) gerekir. Yüksek piksel sayısı forensic tanılamalar için de faydalıdır.

Field of View – Görüş Alanı Hesaplaması :

Ne kadar geniş açılı görüşte, bildiğimiz ve bilmediğimiz bir insan yüzünü tespit edebiliriz bunun hesabını yapalım. En geniş açıda bilindik bir yüze sahip insanı tanımlamak için formül :

= Toplam Yatay Çözünürlük / pixel per ft = Field of View

Örnek işlemle pekiştirelim.

Bilindik bir insanın yüzünü tanımlamak için 90 px/ft ihtiyacı olduğunu söylemiştik. Eğer kameranın çözünürlüğü 1920×1080 piksel ise, en geniş görüş açımız:

1920/90 = 21.3 ft (6.49 metre)

(1920 px / 90 px/ft )

Eğer 4K çözünürlüklü , 3840×2160 piksel kameraya sahipsek ;

3840/90 = 42.6 ft (12.98metre)

Tersine bir hesaplamayla, field of view ve px/ft değerlerini çarparak yatayda gerekli çözünürlük değerini bulabiliriz.

= (field of view) x (piksel /ft) = yatay çözünürlük

Eğer 9 metre yatay görüş açısına sahip olacak ve bilinen insan yüzünü tanımamızı sağlayacak bir görüntü almak istiyorsak yatayda ne kadar piksel gereksinimimiz vardır ?

Foot – metre dönüşümü yapalım. 9 / 0.3048 =29.5 ft

= 29.5 ft x 90 px/ft = 2655 piksel

Kamera Lens açısı üzerinden Mesafe hesabı :

Aslında bu konu tercih ettiğimiz lens ile IP kameramızın kaç metre ilerisini göreceği ile ilgilidir.

Mesafeyi hesaplamanın en iyi yolu trigonometriyi kullanmaktır. Burada lensin açısı ve sensör boyutu gerçek elde edebileceğimiz açısal değeri çıkarır.

Elimizdeki lensin değişken odak uzunluklu olduğunu düşünelim. 60 derece bakış açısıyla bakmak istediğimizi varsayalım ve lensin odak uzunluğunu 60 derece olarak ayarladığımızı yine varsayalım.

60 derece, 360 derecenin 1/6’sıdır.

1920×1080 piksel kamera ile bilindik bir yüzü tanımlamak için maksimum field of view değerinin 21.9 ft olduğunu bulmuştuk.

Ç = D x 360 / A

21.9 x 360 / 60 = 131,4

Dairenin çevresi 131,4 ft’tir.

Buradan yarı çapı hesaplayabiliriz.

131,4 / 2*pi = 131,4 / (2*3.14) = 20.9 ft (6.37 metre)

Başka bir örnek yapalım. Elimizde 180 derecelik, 12 Mpx çözünürlüklü bir kamera olduğunu düşünelim. 12Mpx’in karşılığı 4000×3000 px. Bilindik bir insan yüzünü tanımak için 80-90px gerekli demiştik.

4000 / 80 = 50 ft (field of view)

Dairenin çevresi = 50 x 360 / 180 = 100 ft

Yarıçapı bulursak bu kameranın görebileceği mesafeyi bulmuş oluyoruz.

Y = 100 / (2 x pi) = 100 / (2 x 3.14) = 15.9 ft (4.84 metre)

İnsan yüzünü tespit edebilmek için yeterli piksel miktarı 4.84 metreye kadar sağlanıyor olacaktır.

Sonuç :

Öncelikle neyi görmek istiyoruz yani görüntülemek istediğimiz hedef nedir bunu bilmek önemlidir. Insan yüzü, araç plakası vb.. Buna göre uygun lens ve çözünürlük seçimleri ile doğru görüntüleme sağlayabiliriz.

Not : EN 62676-4:2015 Avrupa Standardına göre monitoring, detection, observation, recognition, identification için ppm/ppf değerleri…