سیستم های بینایی جاسازی شده به شدت به قابلیت های خود متکی هستندلنزها. ویژگی های نوری لنز، مانند فاصله کانونی، دیافراگم و میدان دید، وضوح، عمق و وسعت تصویر گرفته شده را تعیین می کند. این پارامترها و اندازه و وضوح حسگر به طور مستقیم بر توانایی سیستم برای تجزیه و تحلیل و تفسیر داده های بصری تأثیر می گذارد. از این رو، نوع لنز، چه فوکوس خودکار یا فوکوس ثابت، بر عملکرد کلی تأثیر می گذارد، به ویژه در سناریوهای پردازش بلادرنگ.
لنز با فوکوس ثابت چیست؟
یک لنز با فوکوس ثابت دارای فاصله کانونی مشخص و غیرقابل تغییری است. پس از تنظیم، این فوکوس ثابت می ماند و بر اساس تغییرات در صحنه یا فاصله شی مورد نظر تنظیم نمی شود. چنین لنزهایی در طول مرحله طراحی یا ساخت برای یک کاربرد یا فاصله خاص کالیبره می شوند و وضوح مطلوب را برای محدوده تعیین شده تضمین می کنند.
لنزهای فوکوس ثابت در سناریوهایی که به نتایج تصویربرداری ثابت و قابل پیش بینی نیاز دارند، سودمند هستند. به عنوان مثال، لنزهای فوکوس ثابت در کاربردهای صنعتی که اشیاء همیشه در فاصله ثابتی از دوربین نمایش داده می شوند، مانند بررسی کنترل کیفیت در خط مونتاژ، پایداری و تکرارپذیری را ارائه می دهند.
لنز فوکوس خودکار چیست؟
یک لنز فوکوس خودکار (AF) می تواند به طور خودکار فوکوس خود را بر اساس صحنه تنظیم کند. بر خلاف لنزهای فوکوس دستی، که به یک مجموعه فوکوس از پیش تعریف شده در طول طراحی یا راه اندازی اولیه نیاز دارند، لنزهای فوکوس خودکار به صورت پویا تنظیم می شوند تا اطمینان حاصل شود که سوژه مورد نظر یا منطقه مورد نظر واضح باقی می ماند. این از طریق سنسورها و الگوریتمهایی به دست میآید که نقطه فوکوس بهینه را تشخیص میدهند و به لنز اجازه میدهند فوکوس خود را در زمان واقعی تغییر دهند.
لنزهای فوکوس خودکار سطح بالایی از سازگاری و دقت را در سیستمهای بینایی تعبیهشده، از اتوماسیون صنعتی گرفته تا دستگاههای پزشکی، ارائه میدهند. آنها می توانند به طور مداوم برای ارائه تصاویر واضح تنظیم شوند، چه یک ربات مونتاژ کننده اشیاء با اندازه ها و فواصل مختلف را بازرسی کند یا یک آندوسکوپ پزشکی روی بدن انسان مانور دهد.
معیارهای انتخاب لنز فوکوس خودکار در مقابل لنز فوکوس ثابت
نزدیکی
فاصله بین دوربین و هدف نقش مهمی در انتخاب لنز دارد و بر وضوح و دقت تصاویر گرفته شده تأثیر می گذارد. لنزهای فوکوس خودکار برای فواصل متغیر ترجیح داده می شوند، به خصوص از فاصله نزدیک 10 سانتی متر تا محدوده بی پایان، که امکان تنظیمات پویا را فراهم می کند. با این حال، یک لنز با فوکوس ثابت برای یک فاصله تنظیمشده مناسبتر است و از تصاویر ثابت و بدون هیچ گونه تنظیماتی اطمینان میدهد.
مثال: برای کنترل سلامت محصول از ارتفاعات مختلف توسط هواپیماهای بدون سرنشین، فوکوس خودکار برای تنظیم در ارتفاعات مختلف بسیار مهم است و از تصاویر واضح در توپوگرافی های مختلف اطمینان حاصل می کند. از سوی دیگر، یک تراکتور با تنظیم دوربین مبتنی بر لنز ثابت که کاشت بذر را نظارت می کند، ممکن است فوکوس ثابت را برای ثبات ترجیح دهد و تصاویری یکنواخت از فرآیند کاشت را بدون هیچ گونه تغییری ارائه دهد.
عمق میدان
عمق میدان (DoF) به فاصله از نزدیکترین نقطه به دورترین نقطه در فوکوس واضح اشاره دارد. دوربینهای دارای لنزهای فوکوس خودکار عمق میدان وسیعتری نسبت به دوربینهای فوکوس ثابت خود ارائه میدهند. اما گاهی اوقات، بسته به مورد استفاده، ممکن است به یک لنز دوربین با فوکوس ثابت نیاز باشد، زیرا برخی از برنامه ها به عمق میدان وسیع تری نیاز ندارند.
مثال: برای تصویربرداری اولتراسوند، عمق میدان وسیعتر میتواند نمای جامعتری از یک اندام یا بافت را به تصویر بکشد، که ممکن است از لنزهای فوکوس خودکار بهرهمند شود و تصویر کلی واضحتری به پزشکان ارائه دهد. در مقابل، یک درماتوسکوپ، که برای معاینات دقیق پوست استفاده میشود، ممکن است از یک لنز با فوکوس ثابت برای ارائه تصاویر ثابت و با وضوح بالا از سطح پوست در هر بار استفاده کند.
نوع شرایط روشنایی
همانطور که قبلاً می دانید نوع شرایط نور مستقیماً بر وضوح عکس تأثیر می گذارد. لنزهای فوکوس خودکار در نور کم عملکرد بهتری دارند و برای ارائه شفافیت، مقداری تنظیم دقیق دارند. با این حال، در شرایط روشنایی روشن، یک لنز دوربین با فوکوس ثابت میتواند تصاویر واضحی را در محدوده از پیش تعیین شده خود ارائه دهد.
مثال: در مناطق پارکینگ در فضای باز، نور می تواند به طور چشمگیری از نور خورشید در روز به نور مصنوعی شبانه یا حتی مناطق سایه دار به دلیل ساختمان ها و درختان تغییر کند. لنزهای فوکوس خودکار می توانند با این تغییرات نوری سازگار شوند و از خواندن واضح پلاک خودرو اطمینان حاصل کنند. با این حال، پارکینگهای سرپوشیده با روشنایی یکنواخت LED ممکن است از لنز دوربین با فوکوس ثابت برای کیفیت تصویر پایدار استفاده کنند.
نرخ گرفتن
لنزهای فوکوس ثابت معمولاً سریعتر از لنزهای فوکوس خودکار خود کار می کنند، زیرا نیازی به تنظیمات فوکوس ندارند. طراحی آنها سرعت را بر سازگاری ترجیح می دهد و آنها را برای کارهای خاص کارآمد می کند. در نتیجه، اگر برنامه ای نیاز به گرفتن سریع تصویر بدون وقفه دارد، یک لنز با فوکوس ثابت انتخاب پیشنهادی است. این تصویربرداری مداوم و سریع را بدون تاخیر احتمالی تنظیمات لنز فوکوس خودکار تضمین می کند.
مثال:در محیطهای سرپوشیده پرترافیک، مانند فروشگاهها در زمان فروش یا تعطیلات، کیوسکهای مجهز به لنزهای فوکوس خودکار، حرکات و معاملات مشتری را کنترل میکنند. آنها به سرعت با فواصل مختلف و شرایط نوری سازگار می شوند و از خدمات بهتر به مشتریان اطمینان می دهند. برعکس، کیوسک های فضای باز با چالش هایی مانند تغییر شرایط آب و هوایی و سطوح مختلف نور مواجه هستند. در اینجا، لنزهای دوربین با فوکوس ثابت با نرخ ثبت سریعتر، جزئیات سند یا اطلاعات تراکنش را ثبت میکنند. این برای حفظ عملکرد ثابت در شرایطی که کمتر از داخل خانه کنترل می شود، مهم است.
سازگاری
تطبیق پذیری لنز دوربین نیز یک عامل تعیین کننده است. لنزهای فوکوس خودکار در سناریوهای کم نور با مقداری سفارشی سازی بهتر عمل می کنند. با این حال، لنزهای دوربین با فوکوس ثابت می توانند تصاویر واضحی را در محدوده از پیش تعیین شده خود در شرایط با نور روشن ارائه دهند، جایی که نور پایدار و فراوان است.
مثال: برای دستگاههای MRI که ممکن است نیاز به گرفتن تصاویر از قسمتهای مختلف بدن در فواصل مختلف داشته باشند، فوکوس خودکار قابلیت انطباق را ارائه میدهد و بدون در نظر گرفتن عمق ناحیه هدف، تصاویر واضح را تضمین میکند. در مقابل، یک اسکنر تراکم استخوان، که به یکنواختی و پارامترهای تصویربرداری ثابت نیاز دارد، از لنزهای فوکوس ثابت برای حفظ دقت خود استفاده میکند.