Расчет глубины резкости (ГРИП) камеры видеонаблюдения

Пример расчета глубины резкости изображаемого пространства (ГРИП) для камеры видеонаблюдения. Выбор размера допустимого кружка нерезкости.

ГРИП -  глубина резкости изображаемого пространства, или проще - глубина резкости. Расчет ГРИП хорошо известен из теории фотографии:

L1= Lh*L /(Lh+L); L2=Lh*L /(Lh-L)  при этом, если L2 имеет знак "-" то, задняя граница ГРИП равна бесконечности. где:

L - расстояние наводки на резкость (м); Lh - гиперфокальное расстояние. (м).

Гиперфокальное расстояние - минимальное расстояние от объектива до границы резко изображаемого пространства при наводке объектива на бесконечность.

Lh= f²/(F*d); где:

f- фокусное расстояние объектива (мм);

F- апертура объектива или знаменатель относительного отверстия объектива - (1:F)  для большинства камер видеонаблюдения F= от 1,2 до 2,0 );

d-  диаметр допустимого кружка (диска, пятна)  нерезкости  или рассеяния (мм).  Самый любопытный элемент формулы. в идеале для охранного видеонаблюдения минимальное значение диска нерезкости должно соответствовать длине диагонали одного пикселя матрицы камеры наблюдения (5- 8 мкм), но на сегодняшний день качество большинства CCTV объективов ограничивает этот параметр на уровне 40-16 мкм. Подробнее о физическом смысле термина диск нерезкости и о влиянии на его выбор  характеристик матрицы и  оптической разрешающей способности объектива >>>.

Пример расчета ГРИП, при проектировании системы видеонаблюдения и влияние результатов расчета на  настройку камеры наблюдения на объекте.

Расчет ГРИП камеры наблюдения матрица 1/3" с разрешением 768 х 576, Объектив с АРД 1,4-360, зона наблюдения L1< 3 м L2=17м S=3м. Вычисления  ведем из расчета dmax= 0,024 (2 диагонали пикселя), dmin= 0,012 (1 диагональ пикселя). Расчеты при dmax и dmin приведены в таб.1 и 2.

Как видно из таблицы 1, в некоторых случаях изменение расстояния настройки на резкость (L) всего на 20-30 см. может резко уменьшить заднюю границу резкости (L2). При ошибке на 40-80 см. глубина резкости падает многократно! Выдержать такую точность, особенно если монтаж ведется на улице крайне сложно... а это чревато серьезными ошибками при настройке глубины резкости камеры.

Данные в табл. 2 менее критичны к ошибкам в расстоянии настройки резкости и кроме того минимальное значение диска нерезкости более выгодно с точки зрения общего разрешения системы.   Таким образом, данный пример наглядно иллюстрирует необходимость точных расчетов при проектировании и настройке CCTV систем видеонаблюдения.