У меня камера thorlabs DCC1545M. https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=4024&pn=DCC1545M
например, он имеет формат 1/2 дюйма, размер сенсора 6,66 мм * 5,32 мм и разрешение 1280 * 1024.
Я хочу крупный план человеческого глаза, когда глаз находится на расстоянии от 80 до 120 см от камеры. Я хочу, чтобы зрачок на изображении глаза имел минимальный диаметр 25 пикселей, когда реальный диаметр зрачка составляет 3 мм. Я использовал модель камеры с точечным отверстием, чтобы оценить, что на расстоянии 120 см мне понадобится объектив с фокусным расстоянием 52 мм.
Однако я использую следующий калькулятор глубины резкости: http://www.dofmaster.com/dofjs.html
когда я устанавливаю фокусное расстояние на 52 и расстояние до объекта на 100 см, мне нужно выбрать диафрагму 32, чтобы получить приблизительную глубину резкости, которую я хотел: это дает глубину резкости 37,1 см.
когда я ищу объективы с фокусным расстоянием около 50 мм, они обычно имеют гораздо более низкие значения диафрагмы, что дает очень маленькую глубину резкости...
Я на правильном пути, поэтому должен искать объектив 52 мм с f32 или я упускаю что-то важное?
Я компьютерный программист и имею небольшой опыт работы с объективами. Любые указатели будут приветствоваться....
У меня камера thorlabs DCC1545M. https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=4024&pn=DCC1545M
например, он имеет формат 1/2 дюйма, размер сенсора 6,66 мм * 5,32 мм и разрешение 1280 * 1024.
Я хочу крупный план человеческого глаза, когда глаз находится на расстоянии от 80 до 120 см от камеры. Я хочу, чтобы зрачок на изображении глаза имел минимальный диаметр 25 пикселей, когда реальный диаметр зрачка составляет 3 мм. Я использовал модель камеры с точечным отверстием, чтобы оценить, что на расстоянии 120 см мне понадобится объектив с фокусным расстоянием 52 мм.
Однако я использую следующий калькулятор глубины резкости: http://www.dofmaster.com/dofjs.html
когда я устанавливаю фокусное расстояние на 52 и расстояние до объекта на 100 см, мне нужно выбрать диафрагму 32, чтобы получить приблизительную глубину резкости, которую я хотел: это дает глубину резкости 37,1 см.
когда я ищу объективы с фокусным расстоянием около 50 мм, они обычно имеют гораздо более низкие значения диафрагмы, что дает очень маленькую глубину резкости...
Я на правильном пути, поэтому должен искать объектив 52 мм с f32 или я упускаю что-то важное?
Я компьютерный программист и имею небольшой опыт работы с объективами. Любые указатели будут приветствоваться....
Спасибо за ваши ответы. Я прорабатываю контент.
Я хочу использовать объектив с фиксированным фокусным расстоянием. На самом деле, я бы хотел, чтобы размер апертуры и фокус были фиксированными (камера используется программным обеспечением для захвата изображений, и я не хочу вручную изменять свойства камеры/объектива). Идея состоит в том, чтобы зрачок (диаметром 3 мм) имел размер 25 пикселей или более и был сфокусирован (резок) при перемещении зрачка на расстояние от 80 до 120 см вдоль линии обзора камеры.
Я рассчитал необходимое фокусное расстояние для зрачка 25 пикселей на расстоянии 120 см. Это означало бы, что при движении головы вперед зрачок будет больше 25 пикселей.
При глубине резкости 40 см (например, движение зрачка от 80 до 120 см) мне кажется, что мне нужно большое значение f-stop. Собственно, необходимость подсветки и длительной выдержки для меня проблематична.
Я предполагал использовать объектив с ручной фокусировкой. Однако я бы не хотел менять фокус объектива во время съемки, например, при движении головы. Так что я действительно ищу объектив с фиксированным фокусным расстоянием, фиксированной диафрагмой и фиксированным фокусом. Однако теперь я запутался в отношении взаимосвязи между диафрагмой и фокусом для объектива с фиксированным фокусным расстоянием. Предположим, что объектив 52 мм (при условии, что я правильно его рассчитал), если мне нужно четкое изображение зрачка при его перемещении между 80 см и 120 см, то можно ли это сделать с фиксированным фокусом и каково влияние f-stop?
Извините, если я выгляжу запутанным.
Я просто хотел бы, чтобы вы рассчитали фокусное расстояние. Если фокусное расстояние линзы равно F, то мы можем определить:
f_x=(F*HORIZONTAL_PIXELS)/(SENSOR_WIDTH )
Если подставить свойства камеры Thorlabs DCC1545M, то получим
f_x=(F*1280)/6,66
теперь, если координаты пикселей (u, v)
u=(f_x*x)/z
предположим, что мы располагаем две точки слева и справа от зрачка на изображении с камеры, где u1,v1 — координата крайнего левого пикселя зрачка, а u2,v2 — координата крайнего правого пикселя зрачка.
∆и=и_2-и_1
∆u=(f_x x_2)/z-(f_x x_1)/z
∆u=(1280*F*∆x)/(6,66*z)
Мы можем переставить следующим образом,
F=(∆u*6,66*z)/(1280*∆x)
Теперь, когда ∆u = 25 пикселей и ∆x = 3 мм
F = 52,03125 мм
Вычисления глубины резкости пугают. Речь идет о расстоянии до и после точки фокусировки, на которой будет приемлемая резкость. Математические модели основаны на допустимом размере круга нерезкости. Это крошечная рассеянная точка света, которая составляет оптическое изображение. Я рассчитал для вас этот диапазон, используя диаметр круга, равный 1/1000 фокусного расстояния выбранного объектива. В данном случае это 52 мм. Таким образом, размер круга, который я использовал, составляет 0,052 мм. Поскольку принятый размер круга составляет 0,5 мм, когда изображение просматривается со стандартного расстояния для чтения, 0,052 примерно в 10 раз меньше. Это позволит считать 10-кратное увеличение приемлемо резким.
Таблица глубины резкости Точка фокусировки объектива 52 мм От камеры 120 мм до объекта:
f/32 ----- от 690 мм до 4557 мм
f/22 ---- от 795 мм до 2429 мм
f/16 ---- от 875 мм до 1897 мм
f/11 ---- от 955 мм до 1604 мм
Позвольте мне добавить, что глубина резкости является субъективной, основанной на остроте зрения наблюдателя, контрастности просматриваемого изображения и яркости просматриваемого изображения. Диаметр круга нерезкости составляет 3,4 угловых минуты или, иначе говоря, круг, диаметр которого составляет 1/1000 расстояния обзора. Использование 1/1000 считается приемлемым для большинства ситуаций, так как оно примерно учитывает степень увеличения, применяемого для просмотра изображения. Leica для критически важных целей использует 1/1500, а Kodak использует 1/1750. Большинство таблиц глубины резкости основаны на 1/1000 фокусного расстояния.
Формула для степени свободы
P = точка фокусировки
Pd = четко очерченная отдаленная точка
Pn = ближняя точка резко очерчена
D = диаметр кружка нерезкости (обычно 1/1000 F)
f = f-число
F = фокусное расстояние
Pn = P/ 1 + PDf/F²
Pd = P/ 1 – PDf/F²
Датчик изображения имеет размеры 5,32 мм на 6,66 мм. Количество пикселей составляет 1024 на 1280. Простое деление показывает, что размер одного пикселя составляет 0,0052 мм. Это справедливо как для горизонтали, так и для вертикали. Если целью является размер изображения, охватывающий 25 пикселей, то 0,0052 X 25 = 0,13 мм. Это минимально допустимый диаметр изображения зрачка. Используя размер зрачка 3 мм, увеличение для этого изображения составляет 3/0,13 = 23, записанное как -23. Знак минус указывает на то, что это будет сокращение.
Итак, вопрос в том, какой объектив (фокусное расстояние) использовать для получения -23X. Далее вы указываете, что расстояние от объекта до камеры должно быть от 800 мм до 1200 мм. Расстояние от центра этого изображения до камеры составляет 1000 мм.
Мы располагаем камеру на расстоянии 1000 мм от глаза, который нужно сфотографировать. Используя диаметр зрачка 3 мм, мы рисуем треугольник с основанием 3 мм и высотой 1000 мм. Отношение высоты к основанию 1000/3 = 333,3.
Объектив камеры проецирует аналогичный треугольник. По аналогии все углы равны. Основанием этого треугольника является изображение зрачка. Согласно приведенному выше расчету, это будет 0,13 мм. Теперь высота этого треугольника примерно равна фокусному расстоянию линзы. Используя это соотношение, фокусное расстояние будет 333,3 х 0,13 = 43,3 мм.
Если установлен объектив 50 мм, вы можете получить изображение аналогичного размера, просто изменив камеру на расстояние до объекта. Предполагая, что используется 50 мм, основание треугольника изображения составляет 0,13 мм, а высота - 50 мм. Соотношение составляет 50/0,13 = 385. Чтобы рассчитать расстояние от объектива до объекта, объектный треугольник имеет основание 3 мм, а расстояние от камеры до объекта составляет 3 х 385 = 1155 мм.
Если установлен объектив 45 мм, то основание треугольника изображения составляет 45/0,13 = 346. Треугольник объекта равен 3 X 346 = 1038 мм. Это будет примерно расстояние от камеры до глаза.
Предполагая, что вы устанавливаете объектив 45 мм: установите значение f/5,6, используя кружок нерезкости 1/000 от 45 = 0,045 мм.
Точка фокусировки на расстоянии = 1038 мм
настройка диафрагмы f/5.6
Четко определенная удаленная точка = 1192 мм
Ближняя точка резко очерчена = 919 мм
Размах глубины резкости = 273 мм
Я хочу крупный план человеческого глаза, когда глаз находится на расстоянии от 80 до 120 см от камеры. Я хочу, чтобы зрачок на изображении глаза имел минимальный диаметр 25 пикселей, когда реальный диаметр зрачка составляет 3 мм. Я использовал модель камеры с точечным отверстием, чтобы оценить, что на расстоянии 120 см мне понадобится объектив с фокусным расстоянием 52 мм.
Размер объекта 3 мм, размер объекта 0,13 мм, поэтому увеличение 0,043. (Примечание: мне каким-то образом удалось испортить простое деление в первом издании этого ответа, поэтому все значения здесь и далее исправлены).
1/f = 1/s + 1/o, а o/sтакже равно увеличению, поэтому 1/f = 1/s + 3/(0.13s) = 24.1/s. При расстоянии до объекта 1200 мм я вычисляю фокусное расстояние 50 мм, поэтому вы получили правильное значение (хотя, как упоминалось в комментариях, возможно, не по правильной причине).
когда я устанавливаю фокусное расстояние на 52 и расстояние до объекта на 100 см, мне нужно выбрать диафрагму 32, чтобы получить приблизительную глубину резкости, которую я хотел: это дает глубину резкости 37,1 см.
У меня есть ряд отдельных моментов, которые я хотел бы затронуть здесь.
Кажется, вы принимаете фиксированный фокус. Для видимой части глаза будет достаточно глубины резкости в 1 см, поэтому, возможно, стоит рассчитать диафрагму для глубины резкости 5 см и поставить элементарную автофокусировку.
С указанными вами значениями (f = 52 мм, диафрагма f / 32, расстояние до объекта 100 см) калькулятор, который вы указали, дает мне глубину резкости 11,3 см. Что вы использовали для круга нерезкости? С указанными вами характеристиками датчика я думаю, что он должен быть 0,005 мм (размер одного сенсора).
На f/32 проблема с дифракцией. Я не делал никаких конкретных расчетов для ваших параметров, но, как правило, дифракция выше f/11 является ограничивающим фактором того, насколько резким будет ваше изображение.
Кроме того, при f/32 через диафрагму проходит очень мало света, поэтому вам нужна либо длинная выдержка (проблема, потому что глаз движется быстро), либо много света (проблема, потому что это может означать, что зрачок не даже 3 мм в диаметре).
Так что в целом, я думаю, вам следует подумать, можете ли вы использовать автофокус и более широкую диафрагму.
когда я ищу объективы с фокусным расстоянием около 50 мм, они обычно имеют гораздо более низкие значения диафрагмы, что дает очень маленькую глубину резкости...
Обычно люди заботятся о том, насколько широкой может быть апертура, потому что она становится уже, чем большинство людей хотят использовать (из-за вышеупомянутой проблемы дифракции) в большинстве случаев. Тем не менее, это правда, что многие объективы не закрываются выше f/22.
Учитывая все обстоятельства, вам, возможно, лучше всего попытаться спроектировать вещи так, чтобы вам сошло с рук f/16.
матдм
Роб
пользователь3079907
Питер Тейлор
Алан Маркус