렌즈 공부하기 - FoV, 문자 뜻

시작

저번에 How to calibrate your event camera 논문 리뷰에서 썼던 것처럼, event-frame hybrid stereo camera를 구성하게 되었다.

다행히 교수님께서 연구비를 할당할 수 있어서! (야호~!) FLIR의 Blackfly S 모델을 사용하기로 했는데 아무래도 렌즈는 아무거나 쓰면 안되다보니 골라야 했고, FoV만 구하면 구매처에서 렌즈도 같이 구해줄 수 있다길래 DAVIS346 카메라의 FoV를 구하는 미션을 받게 됐다.

FoV는 어떻게 구하는가?

다행히 계산 방법은 inivation의 DAVIS346 기술문서에 설명되어 있었다.

우선 지금 사용하는 렌즈는 기본적으로 제공되는 가변 렌즈다.

DAVIS346 기본 제공 렌즈    inivation DAVIS346 기술문서, 3 페이지

기술문서에 따르면, 픽셀 배열은 346X260 해상도를 가지는데 센서크기/픽셀이 18.5 마이크로미터/픽셀이다.

-> Width : 346 pixels x 18.5 um/pixel = 6.4 mm

-> Height : 260 pixels x 18.5 um/pixel = 4.81 mm

이 값을 사용해 수직, 수평 FoV(Field of View)를 degree로 얻을 수 있다고 한다.

 

$$ AFOV = 2\tan^{-1}(\frac{W}{2L}) $$

여기에서 $W = 6.4mm$이다. focal length를 모른다는게 문제인데, 전에 데이터를 수집할 때 기록한 intrinsic matrix를 살포시 가져와보자.

$$intrinsicMat=\begin{bmatrix}
315.2153 & 0 & 169.8380 \\
0 & 317.4210 & 130.7635 \\
0 & 0& 1\end{bmatrix}$$

$fx$가 맞다고 생각하고 가져와보면, 단위를 맞춰야 한다. intrinsic matrix에서 $fx$는 픽셀 단위이다.

이미지 센서의 셀의 크기가 앞에서 나온 듯이 18.5 um/pixel이고, $fx=315.2153$이므로

$$focal \, length=18.5 \, [\mu m/pixel] * 315.2153 \, [pixel] = 5.831 \, [mm]$$

 

inivation DAVIS346 기술문서, 4 페이지

기술문서에서 나온 렌즈 focal length 범위에 해당하므로, 맞다고 넘어가도 되겠다.

FoV는 위에서 focal length를 6으로 근사해서 $vertical \, FoV = 43.7 \, [deg] \, , \, horizontal \, FoV= 67.4\, [deg] $이 되겠다.

다만 얘가 가변 렌즈라서 새로 살 렌즈도 저 범위를 커버할 수 있어야 할 것이다.

 

+ 참고

Horizontal : 수평

Vertical : 수직

Diagonal : 대각선

 

+ 렌즈에 있는 문자들은 무슨 뜻일까?

4-12mm IR 1:1.6 2MP 1/2'' C

1. 4-12 mm

초점 거리, Focal length.

후방 주점에서 이미지 센서까지의 거리라고 한다.

2. IR

렌즈가 반사 방지용으로 특수처리된 것 같다. 이 부분도 파면 아주 다양한 것 같아서 생략한다.

3. 1:1.6

렌즈의 조리개 범위(F-number).

렌즈가 빛을 많이 받도록 열거나 닫을 수 있는 양을 나타낸다.

4. 2MP

해상도를 의미한다. 이 렌즈는 2 mega pixel의 해상도까지 적합한 분해 성능?을 가진다는 것 같다.

다른 글들에서는 MTF(Modular Transfer Function)과 연관해 설명하고 있다.

더 공부가 필요하다.

5. 1/2''

센서 크기. DAVIS346의 이미지 센서는 모노크롬 글로벌 셔터 센서이기도 하다.

6. C

M-C로 카탈로그에서 표시되는데, C-mount로 카메라에 장착되는 렌즈임을 뜻한다.

마운트	플랜지 백 [mm]
C-Mount	17.526
CS-Mount	12.526

플랜지 백은 또 뭐냐고? 렌즈가 카메라와 조립되었을 때 나사면을 제외하고 맞닿는 면(렌즈 마운팅 플랜지)과 센서까지의 거리라고 한다. 즉 이 렌즈는 C-마운트이기 때문에 렌즈 마운팅 플랜지와 센서의 거리가 17.526mm다.

inivation DAVIS346 기술문서, 1 페이지

DAVIS 346은 카메라가 CS-Mount이기 때문에 C-Mount 렌즈를 사용하려면 5[mm] Adaptor ring을 같이 사용해야 플랜지 백이 호환된다. ($17.526(C) = 12.526(CS) + 5 (adaptor \,ring)$ 이니까)

 

자세한 정보는 이 사이트를 참고.

https://www.fujifilm.com/kr/ko/business/optical-devices/mvlens/terms

 

지금까지 렌즈를 조정하는 카메라를 사용해 본 적이 별로 없었다보니, 의문을 가져본 적이 없었다 :(

창작자동차 대회를 준비할 때에는 값싼 로지텍 웹캠(c930e)를 사용했다보니 intrinsic matrix도 아 이런게 있구나 싶었고, 별로 와닿진 않았다. 3학년 후반에 대회가 끝나고 학부연구를 본격적으로 하면서 VO의 결과 하나하나에 calibration이 이렇게나 중요한 것이었다니를 알게 되었고 시스템에 적절한 렌즈를 찾는 것이 왜 중요한지도 알게 되었다. 뭐 여차저차해서 지금은 가변렌즈에서 고정시켜서 카메라를 사용하고 있는데, 렌즈 스펙이 어떤 뜻인지 공부해가고 있다.

 

자율 주행 혹은 공간 인지만으로 사용했던 나는 지금 아는 것도 많진 않지만 정말...세계는 넓구나!! 아만보다 이거에요