測試課堂第八講丨視場角FOV
01 |?基礎(chǔ)概念
視場角（field of view，即FOV），又稱視角（field angle of view），是指在成像場景中，相機可以接收影像的角度范圍，也常被稱為視野范圍。
視場角分物方視場角和像方視場角，一般光學(xué)設(shè)備的使用者關(guān)心的是物方視場角。如圖一，視場角的大小決定了光學(xué)儀器的視野范圍，視場角越大，視野就越大，光學(xué)倍率就越小。通俗地說，在某一固定距離下，目標(biāo)物體的尺寸過大，超過視角范圍，就不會完全被收在鏡頭里。
FOV可以從三個方向去定量，為H FOV（水平視場角）, V FOV（?垂直視場角），D FOV（對角視場角），如圖二所示。
一些常見的鏡頭可以按視場角分為以下幾類：
標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、遠(yuǎn)攝鏡頭、 廣角鏡頭、超廣角鏡頭及魚眼鏡頭。由于成像系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域不同，所以對FOV的取值范圍不同。
比如手機消費類而言，超廣角在120°-140°之間，不過對于車載而言，超廣角或魚眼可能有160°甚至190°的FOV。
02 |?測試方法推薦
常見的視場角的測試方法有兩種：
◆ 方法一：
參考QCT 1128-2019車用攝像頭測試標(biāo)準(zhǔn)中給出的利用分度計測試的方法，如圖三所示：
將測試設(shè)備水平固定在分度盤中心，測試鏡頭面與測試圖卡的距離為500mm，鏡頭中心應(yīng)與分度盤中心保持一致（分度盤的精度不得低于0.5°）；
轉(zhuǎn)動分度盤使測試圖卡豎標(biāo)線出現(xiàn)在監(jiān)視器顯示界面的最左側(cè)、讀取轉(zhuǎn)角值△a，反向調(diào)節(jié)分度盤使測試圖卡豎標(biāo)線出現(xiàn)在監(jiān)視器顯示界面的最右側(cè)，讀轉(zhuǎn)角值△b，則△b與△a之差即HFOV;
DUT旋轉(zhuǎn)90°固定在轉(zhuǎn)臺中心，同理可測量出VFOV。
◆方法二：
測量實際圖卡尺寸與拍攝距離（或成像平面的尺寸與焦距）之后利用簡單的三角函數(shù)運算得出結(jié)果的方法。
m如圖四所示，如果成像平面的寬度（W）固定， FOV的大小直接由Focal Length（焦距）決定。焦距越大，看得越遠(yuǎn)，但FOV越小。焦距越小，看得越近，但FOV變大。
如果已知W和焦距，F(xiàn)OV可以用如下簡單的三角函數(shù)關(guān)系就可以求出。
一般情況下視場較小的鏡頭（120°以內(nèi)或者120°左右）推薦使用上述測試方法。
而針對廣角、魚眼等大視場鏡頭，圖卡測試的方法可能受限于圖卡尺寸與取圖不便等因素測量起來較為困難，這時我們可采用第一種分度盤的方法進行測試，或者使用三維旋轉(zhuǎn)云臺、FOV測試系統(tǒng)進行測試。
03 |?測試流程
imatest利用第二種圖卡測試方法計算視場角，可以通過拍攝棋盤格、點狀圖、SFRplus等測試卡，分析后得到準(zhǔn)確的視場角結(jié)果。
◆ 測試卡推薦
棋盤格測試卡，可以進行畸變測試、視場角測試、清晰度測試及景深測試。
點狀圖測試卡，可以較全面的分析橫向色差、SMIA TV畸變和視場角等。
SFRplus測試卡，可以測量橫向色差、畸變、視場角、色調(diào)響應(yīng)、MTF和色彩準(zhǔn)確性等參數(shù)。
◆ 測試步驟
1、設(shè)備選用：
2、將棋盤格測試卡吸附在中性灰色背板上，左右居中、水平平齊；
3、調(diào)整光源色溫及亮度等級到目標(biāo)值（6500K，800Lux），整個圖卡的表面照度均勻性需達(dá)到90%以上；
4、將設(shè)備固定在夾具中，需檢查設(shè)備鏡頭有無臟污，若有則需使用鏡布進行擦拭，若鏡頭損壞則需更換設(shè)備；
5、將三腳架、云臺調(diào)平，調(diào)整畫面，圖像樣本成像為全屏成像，圖像最短邊（垂直邊）不少于8個方塊；鏡頭表面和測試卡表面相對平行且畫面上下、左右對稱；
6、使用激光測距儀測量鏡頭到圖卡表面的距離，并記錄；
7、拍攝時，先進行鏡頭遮擋，重新觸發(fā)3A，等畫面穩(wěn)定后進行拍攝。建議拍攝3張樣本圖像。（3A：即自動曝光AE、自動白平衡AWB、自動對焦AF）
04 | imatest分析與解讀
1、打開Imatest Master圖像分析軟件，選擇Checkerboard設(shè)置模塊。
2、導(dǎo)入需要分析的圖像樣本，點擊打開。
3、選擇ROI區(qū)域。
4、點擊更多設(shè)置，對圖像進行參數(shù)設(shè)置。
5、結(jié)果分析。
6、保存分析數(shù)據(jù)。
7、結(jié)果解讀：
打開png結(jié)果圖，讀取以°為單位的D（對角），H（水平），V（垂直）三個視場角的結(jié)果值。
05 | 實操演練
具體的測試實操與軟件分析步驟→測試課堂第八講 | 視場角FOV
