Depth of Focus
Introduction
초점 심도는 피사체에 초점이 맞춰지는 거리 범위를 나타냅니다. 이 범위를 벗어난 피사체는 흐릿하게 보입니다.
이 글에서는 초점 심도의 기본 원리와 이러한 원리를 Zivid 카메라에 적용하는 방법을 설명합니다.
What is focus?
초점은 혼란원 (CoC)에 의해 결정됩니다. CoC는 한 지점에서 나온 빛이 카메라 렌즈를 통과하여 이미지 센서에 닿을 때 덮이는 반경 또는 면적입니다. CoC가 두 개 이상의 픽셀을 가릴 만큼 크면 피사체의 초점이 맞지 않아 신호 손실과 노이즈가 발생합니다. 조리개가 충분히 크면 렌즈에 너무 가까운 피사체는 센서 앞에 초점이 맞춰지고, 너무 먼 피사체는 센서 뒤에 초점이 맞춰져 흐릿한 이미지가 나타납니다. 아래 그림을 참조하세요.
Depth of Field
피사계 심도는 피사체에 초점이 맞춰지는 거리의 범위입니다. 경계는 근거리 초점 거리( \(d_{near}\) )와 원거리 초점 거리( \(d_{far}\) )로 정의됩니다. 이 경계를 벗어나면 초점 심도가 증가하여 빛이 주변 픽셀로 확산됩니다.
렌즈가 광선을 굴절시키는 각도는 조리개 크기에 따라 커집니다. Zivid 3D 카메라의 경우, 조리개가 크면 물체의 초점이 흐려져 신호 대 잡음비(SNR)가 감소하고 포인트 클라우드의 노이즈가 심해질 수 있습니다. 따라서 최적의 화질을 위해서는 카메라의 작동 거리에 맞는 적절한 조리개를 선택하는 것이 매우 중요합니다.
How does focus affect my point cloud?
이미지의 초점이 흐려질수록 노이즈나 Contrast Distortion 과 같은 아티팩트가 증가합니다. 노이즈에 대해 이야기할 때, 포인트 클라우드의 포인트 정밀도에 대해 이야기합니다. 즉, 주어진 픽셀의 캡처 간 변동이 증가하고, 주어진 캡처 내에서 픽셀 간 변동도 증가합니다. 노이즈가 약간 증가하는 것은 여전히 허용될 수 있다는 점을 알아두는 것이 중요합니다. 사용된 처리 알고리즘에 따라 약간의 노이즈 증가가 허용될 수 있습니다. 따라서 초점이 맞지 않은 이미지도 많은 경우 허용될 수 있습니다.
참고
지비드 카메라는 초점 흐림 현상에 강합니다!
이미지의 초점이 맞지 않는 영역만 영향을 받는다는 점에 유의해야 합니다. 최적의 정밀도로 좋은 포인트 클라우드를 얻으려면 해당 용도에 맞는 카메라의 작동 거리를 고려해야 합니다.
Depth of Focus for Zivid Cameras
아래 표는 Zivid 카메라의 초점 심도를 보여줍니다.
Zivid 3 XL250 |
|
|---|---|
\(f\) -number |
\(f/3.0\) |
Focus, near (mm) |
1700 |
Focus, far (mm) |
Inf [1] |
Depth of Field(mm) |
Inf [1] |
Zivid 2+ M130/MR130 |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -number |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
Stops |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
Focus, near (mm) |
1115 |
1055 |
975 |
885 |
780 |
680 |
560 |
460 |
355 |
Focus, far (mm) |
1560 |
1695 |
1945 |
2430 |
3880 |
15120 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Depth of Field(mm) |
445 |
640 |
970 |
1545 |
3095 |
14440 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Zivid 2+ L110/LR110 |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -number |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
Stops |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
Focus, near (mm) |
800 |
720 |
630 |
535 |
440 |
360 |
275 |
215 |
155 |
Focus, far (mm) |
1769 |
2310 |
4375 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Depth of Field(mm) |
960 |
1590 |
3745 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Zivid 2+ M60/MR60 |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -number |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
Stops |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
Focus, near (mm) |
500 |
465 |
425 |
380 |
330 |
285 |
230 |
185 |
140 |
Focus, far (mm) |
755 |
840 |
1010 |
1390 |
3200 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Depth of Field(mm) |
255 |
370 |
585 |
1010 |
2870 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Zivid 2 M70 |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -number |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
Stops |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
Focus, near (mm) |
530 |
480 |
420 |
370 |
300 |
250 |
190 |
150 |
110 |
Focus, far (mm) |
1040 |
1280 |
1990 |
7630 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Depth of Field(mm) |
510 |
800 |
1570 |
7260 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Zivid 2 L100 |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -number |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
Stops |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
Focus, near (mm) |
680 |
605 |
520 |
430 |
350 |
280 |
210 |
160 |
120 |
Focus, far (mm) |
1870 |
2870 |
14290 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Depth of Field(mm) |
1190 |
2260 |
13770 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
경고
Zivid 3 features a fixed aperture. Aperture control is not available for this model.
Depth of Focus Calculator
Zivid의 depth of focus calculator 를 사용하면 작동 거리와 허용 가능한 흐림 반경을 기준으로 권장 최대 조리개를 찾을 수 있습니다. 관심 영역에서 선명한 이미지를 얻는 것은 최적의 포인트 클라우드 품질에 필요한 많은 것 중 하나이지만 어려운 제약 조건은 아닙니다. 위에서 언급한 바와 같이 Zivid 3D 기술은 블러와 디포커스에 매우 탄력적입니다. 이미지의 초점이 맞지 않는 경우에도 여전히 좋은 포인트 클라우드를 제공할 수 있지만 약간 노이즈가 있을 수 있습니다.
Version History
SDK |
Changes |
|---|---|
2.17.0 |
Added support for Zivid 3 XL250. |