Campo de visión

El campo de visión ( FOV ) es la extensión angular del mundo observable que se ve en un momento dado. En el caso de los instrumentos ópticos o sensores, es un ángulo sólido a través del cual un detector es sensible a la radiación electromagnética . Es también relevante en fotografía .

En el contexto de la visión humana y de los primates, el término "campo de visión" se suele utilizar solo en el sentido de una restricción a lo que es visible a través de aparatos externos, como cuando se usan anteojos ^[1] o gafas de realidad virtual . Tenga en cuenta que los movimientos oculares están permitidos en la definición, pero no cambian el campo de visión cuando se entiende de esta manera.

Si se utiliza la analogía de la retina del ojo que funciona como un sensor, el concepto correspondiente en la visión humana (y en gran parte de la visión animal) es el campo visual . ^[2] Se define como "el número de grados del ángulo visual durante la fijación estable de los ojos". ^[3] Nótese que los movimientos oculares están excluidos de la definición del campo visual. Los humanos tienen un arco horizontal de su campo visual orientado hacia adelante de poco más de 210 grados (es decir, sin movimientos oculares), ^{[4] [5] [6]} (con los movimientos oculares incluidos es ligeramente más grande, como puede comprobar usted mismo moviendo un dedo en el costado), mientras que algunas aves tienen un campo visual completo o casi completo de 360 ​​grados. El rango vertical del campo visual en los humanos es de alrededor de 150 grados. ^[4]

El rango de capacidades visuales no es uniforme en todo el campo visual y, por implicación, en el campo de visión, y varía entre especies . Por ejemplo, la visión binocular , que es la base de la estereopsis y es importante para la percepción de profundidad , cubre 114 grados (horizontalmente) del campo visual en los humanos; ^[7] los ~50 grados periféricos restantes a cada lado ^[6] no tienen visión binocular (porque solo un ojo puede ver esas partes del campo visual). Algunas aves tienen escasos 10 a 20 grados de visión binocular.

De manera similar, la visión del color y la capacidad de percibir formas y movimientos varían a lo largo del campo visual; en los humanos, la visión del color y la percepción de formas se concentran en el centro del campo visual, mientras que la percepción del movimiento se reduce solo ligeramente en la periferia y, por lo tanto, tiene una ventaja relativa allí. La base fisiológica de esto es la concentración mucho mayor de células cónicas sensibles al color y células ganglionares retinianas parvocelulares sensibles al color en la fóvea (la región central de la retina, junto con una mayor representación en la corteza visual ) en comparación con la mayor concentración de células bastón insensibles al color y células ganglionares retinianas magnocelulares sensibles al movimiento en la periferia visual, y una representación cortical más pequeña. Dado que las células bastón requieren considerablemente menos luz para activarse, el resultado de esta distribución es, además, que la visión periférica es mucho más sensible por la noche en relación con la visión foveal (la sensibilidad es máxima alrededor de los 20 grados de excentricidad). ^[2]

Muchos instrumentos ópticos, en particular los binoculares o los telescopios, se anuncian con su campo de visión especificado de una de dos maneras: campo de visión angular y campo de visión lineal. El campo de visión angular se especifica normalmente en grados, mientras que el campo de visión lineal es una relación de longitudes. Por ejemplo, los binoculares con un campo de visión (angular) de 5,8 grados podrían anunciarse como que tienen un campo de visión (lineal) de 102 mm por metro. Siempre que el campo de visión sea inferior a unos 10 grados, las siguientes fórmulas de aproximación permiten convertir entre campo de visión lineal y angular. Sea el campo de visión angular en grados. Sea el campo de visión lineal en milímetros por metro. Luego, utilizando la aproximación de ángulo pequeño :${\estilo de visualización A}$${\estilo de visualización M}$

${\displaystyle A\approx {360^{\circ } \sobre 2\pi }\cdot {M \sobre 1000}\aprox 0,0573\veces M}$

${\displaystyle M\approx {2\pi \cdot 1000 \sobre 360^{\circ }}\cdot A\aproximadamente 17,45\veces A}$

En la visión artificial, la longitud focal del objetivo y el tamaño del sensor de imagen establecen la relación fija entre el campo de visión y la distancia de trabajo. El campo de visión es el área de la inspección capturada en el sensor de imágenes de la cámara. El tamaño del campo de visión y el tamaño del sensor de imágenes de la cámara afectan directamente la resolución de la imagen (un factor determinante de la precisión). La distancia de trabajo es la distancia entre la parte posterior del objetivo y el objeto de destino.

En tomografía , el campo de visión es el área de cada tomografía. Por ejemplo, en la tomografía computarizada , se puede crear un volumen de vóxeles a partir de dichas tomografías fusionando múltiples cortes a lo largo del rango de exploración.

En teledetección , el ángulo sólido a través del cual un elemento detector (un sensor de píxeles) es sensible a la radiación electromagnética en un momento dado se denomina campo de visión instantáneo o IFOV. Es una medida de la resolución espacial de un sistema de imágenes de teledetección y a menudo se expresa como dimensiones del área terrestre visible para una altitud de sensor conocida . ^{[8] [9]} El IFOV de un solo píxel está estrechamente relacionado con el concepto de tamaño de píxel resuelto , distancia resuelta en el terreno, distancia de muestra del terreno y función de transferencia de modulación .

En astronomía , el campo de visión se expresa generalmente como un área angular vista por el instrumento, en grados cuadrados , o para instrumentos de mayor aumento, en minutos de arco cuadrados . Como referencia, el canal de campo amplio de la cámara avanzada para sondeos del telescopio espacial Hubble tiene un campo de visión de 10 minutos de arco cuadrados, y el canal de alta resolución del mismo instrumento tiene un campo de visión de 0,15 minutos de arco cuadrados. Los telescopios de sondeo terrestres tienen campos de visión mucho más amplios. Las placas fotográficas utilizadas por el telescopio Schmidt del Reino Unido tenían un campo de visión de 30 grados cuadrados. El telescopio Pan-STARRS de 1,8 m (71 pulgadas) , con la cámara digital más avanzada hasta la fecha, tiene un campo de visión de 7 grados cuadrados. En el infrarrojo cercano, la WFCAM del UKIRT tiene un campo de visión de 0,2 grados cuadrados y el telescopio VISTA tiene un campo de visión de 0,6 grados cuadrados. Hasta hace poco, las cámaras digitales sólo podían cubrir un campo de visión pequeño en comparación con las placas fotográficas , aunque superaban a estas en eficiencia cuántica , linealidad y rango dinámico, además de ser mucho más fáciles de procesar.

En fotografía, el campo de visión es la parte del mundo que es visible a través de la cámara en una posición y orientación particulares en el espacio; los objetos fuera del campo de visión cuando se toma la fotografía no se registran en la fotografía. Se expresa con mayor frecuencia como el tamaño angular del cono de visión, como un ángulo de visión . Para una lente normal enfocada al infinito, el campo de visión diagonal (u horizontal o vertical) se puede calcular como:

${\displaystyle \mathrm {FOV} = 2\times \arctan \left({\frac {\text{tamaño del sensor}}{2f}}\right)}$

donde es la distancia focal , aquí el tamaño del sensor y están en la misma unidad de longitud, el FOV está en radianes.${\estilo de visualización f}$${\estilo de visualización f}$

En microscopía, el campo de visión de alta potencia (normalmente un aumento de 400 veces cuando se hace referencia a él en artículos científicos) se denomina campo de alta potencia y se utiliza como punto de referencia para varios esquemas de clasificación.

Para un objetivo con aumento , el campo de visión (FOV) está relacionado con el número de campo (FN) por${\estilo de visualización m}$

${\displaystyle \mathrm {FOV} ={\frac {\mathrm {FN} }{m}},}$

Si se utilizan otras lentes de aumento en el sistema (además del objetivo), se utiliza el total para la proyección.${\estilo de visualización m}$

El campo de visión en los videojuegos se refiere al campo de visión de la cámara que mira el mundo del juego, que depende del método de escala utilizado.