一、 ما هو وقت كاميرات الطيران؟

كاميرات وقت الرحلة (TOF) هي نوع من تقنية استشعار العمق التي تقيس المسافة بين الكاميرا والكائنات في المشهد باستخدام الوقت الذي يستغرقه الضوء للسفر إلى الكائنات والعودة إلى الكاميرا. يتم استخدامها بشكل شائع في تطبيقات مختلفة مثل الواقع المعزز ، والروبوتات ، والمسح ثلاثي الأبعاد ، والتعرف على الإيماءات ، وأكثر من ذلك.

الكاميرات tofالعمل عن طريق انبعاث إشارة الضوء ، وعادة ما يكون الضوء الأشعة تحت الحمراء ، وقياس الوقت الذي يستغرقه الإشارة للارتداد بعد ضرب الكائنات في المشهد. ثم يتم استخدام القياس في هذه الوقت لحساب المسافة إلى الكائنات ، وإنشاء خريطة عمق أو تمثيل ثلاثي الأبعاد للمشهد.

وقت كاميرات الرحلة

بالمقارنة مع تقنيات الاستشعار الأخرى مثل الرؤية المهيكلة أو الرؤية الاستريو ، تقدم كاميرات TOF العديد من المزايا. أنها توفر معلومات عمق في الوقت الحقيقي ، ولها تصميم بسيط نسبيا ، ويمكن أن تعمل في ظروف الإضاءة المختلفة. تعد كاميرات TOF مضغوطة أيضًا ويمكن دمجها في أجهزة أصغر مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والأجهزة القابلة للارتداء.

تطبيقات كاميرات TOF متنوعة. في الواقع المعزز ، يمكن لكاميرات TOF اكتشاف عمق الأشياء بدقة وتحسين واقعية الأشياء الافتراضية الموضوعة في العالم الحقيقي. في الروبوتات ، يمكّن الروبوتات من إدراك محيطهم والتنقل في العقبات بشكل أكثر فعالية. في المسح ثلاثي الأبعاد ، يمكن لكاميرات TOF أن تلتقط بسرعة هندسة الكائنات أو البيئات لأغراض مختلفة مثل الواقع الافتراضي أو الألعاب أو الطباعة ثلاثية الأبعاد. كما أنها تستخدم في التطبيقات البيومترية ، مثل التعرف على الوجه أو التعرف على لفتة اليد.

二、مكونات وقت كاميرات الطيران

كاميرات وقت الرحلة (TOF)تتكون من عدة مكونات رئيسية تعمل معًا لتمكين استشعار العمق وقياس المسافة. قد تختلف المكونات المحددة اعتمادًا على التصميم والمصنع ، ولكن فيما يلي العناصر الأساسية الموجودة عادة في أنظمة الكاميرا TOF:

مصدر الضوء:

تستخدم كاميرات TOF مصدرًا للضوء لإصدار إشارة الضوء ، عادةً في شكل ضوء الأشعة تحت الحمراء (IR). يمكن أن يكون مصدر الضوء عبارة عن مصباح LED (الصمام الثنائي الذي ينبعث منه الضوء) أو الصمام الثنائي بالليزر ، اعتمادًا على تصميم الكاميرا. يسافر الضوء المنبعث نحو الكائنات في المشهد.

بصريات:

تقوم العدسة بجمع الضوء المنعكس والصور البيئة على مستشعر الصور (صفيف الطائرة البؤري). يمر مرشح تمرير النطاق البصري فقط بالضوء بنفس الطول الموجي مثل وحدة الإضاءة. هذا يساعد على قمع الضوء غير القارات ويقلل من الضوضاء.

مستشعر الصور:

هذا هو قلب الكاميرا TOF. يقيس كل بكسل الوقت الذي استغرقه الضوء للسفر من وحدة الإضاءة (الليزر أو LED) إلى الكائن والعودة إلى صفيف الطائرة البؤرية.

دوائر التوقيت:

لقياس وقت الرحلة بدقة ، تحتاج الكاميرا إلى دائرة توقيت دقيقة. تتحكم هذه الدوائر في انبعاث إشارة الضوء ويكتشف الوقت الذي يستغرقه الضوء للسفر إلى الكائنات والعودة إلى الكاميرا. يزامن عمليات الانبعاثات والاكتشاف لضمان قياسات دقيقة للمسافة.

تعديل:

بعضالكاميرات tofدمج تقنيات التعديل لتحسين دقة وقوة قياسات المسافة. تعدل هذه الكاميرات إشارة الضوء المنبعثة بنمط أو تردد محدد. يساعد التعديل في التمييز بين الضوء المنبعث عن مصادر الضوء المحيط الأخرى ويعزز قدرة الكاميرا على التمييز بين الكائنات المختلفة في المشهد.

خوارزمية حساب العمق:

لتحويل قياسات وقت الرحلة إلى معلومات متعمقة ، تستخدم كاميرات TOF خوارزميات متطورة. تقوم هذه الخوارزميات بتحليل بيانات التوقيت الواردة من الكاشف الضوئي وحساب المسافة بين الكاميرا والكائنات في المشهد. غالبًا ما تتضمن خوارزميات حساب العمق تعويضًا عن عوامل مثل سرعة انتشار الضوء ووقت استجابة المستشعر وتداخل الضوء المحيط.

إخراج بيانات العمق:

بمجرد إجراء حساب العمق ، توفر كاميرا TOF إخراج بيانات العمق. يمكن أن يأخذ هذا الإخراج شكل خريطة عمق أو سحابة نقطة أو تمثيل ثلاثي الأبعاد للمشهد. يمكن استخدام بيانات العمق من قبل التطبيقات والأنظمة لتمكين وظائف مختلفة مثل تتبع الكائنات أو الواقع المعزز أو التنقل الآلي.

من المهم أن نلاحظ أن التنفيذ المحدد ومكونات كاميرات TOF يمكن أن يختلف عبر مختلف الشركات المصنعة والنماذج. قد تقدم التطورات في التكنولوجيا ميزات وتحسينات إضافية لتحسين أداء وقدرات أنظمة الكاميرا TOF.

三、 التطبيقات

تطبيقات السيارات

كاميرات وقت الرحلةيتم استخدامها في وظائف المساعدة والسلامة لتطبيقات السيارات المتقدمة مثل سلامة المشاة النشطة ، والكشف عن precrash والتطبيقات الداخلية مثل اكتشاف خارج الوضع (OOP).

تطبيق كاميرات TOF

واجهات والآلة البشرية والألعاب

As كاميرات وقت الرحلةتوفير صور المسافة في الوقت الفعلي ، من السهل تتبع حركات البشر. هذا يسمح للتفاعلات الجديدة مع أجهزة المستهلكين مثل أجهزة التلفزيون. موضوع آخر هو استخدام هذا النوع من الكاميرات للتفاعل مع الألعاب على لوحات المفاتيح لألعاب الفيديو. يستخدم مستشعر Kinect من الجيل الثاني في الأصل مع وحدة التحكم Xbox One كاميرا زمنية لتصويرها ، وتمكين واجهات المستخدم الطبيعية والألعاب التطبيقات باستخدام تقنيات رؤية الكمبيوتر والإيماءات.

توفر Creative و Intel أيضًا نوعًا مشابهًا من كاميرا وقت الإيماءات التفاعلية للألعاب ، SENZ3D استنادًا إلى كاميرا SoftKinetic 325 DepthSense. تتيح تقنيات Infineon و PMD كاميرات عمق ثلاثية الأبعاد متكاملة صغيرة للتحكم في إيماءات الإيماءات القريبة من الأجهزة الاستهلاكية مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة (Picco Flexx و Picco Monstar Cameras).

تطبيق كاميرات TOF في الألعاب

كاميرات الهواتف الذكية

تشمل العديد من الهواتف الذكية كاميرات وقت الرحلة. تستخدم هذه بشكل أساسي لتحسين جودة الصور من خلال تزويد برنامج الكاميرا بمعلومات حول المقدمة والخلفية. أول هاتف محمول لتوظيف هذه التكنولوجيا هو LG G3 ، الذي تم إصداره في أوائل عام 2014.

تطبيق كاميرات TOF في الهواتف المحمولة

القياس ورؤية الآلة

التطبيقات الأخرى هي مهام القياس ، على سبيل المثال لارتفاع التعبئة في الصوامع. في رؤية الماكينة الصناعية ، تساعد الكاميرا الزمنية على تصنيف الكائنات وتحديد موقعها لاستخدامها من قبل الروبوتات ، مثل العناصر التي تمر في الناقل. يمكن أن تميز عناصر التحكم في الأبواب بسهولة بين الحيوانات والبشر الذين يصلون إلى الباب.

الروبوتات

استخدام آخر لهذه الكاميرات هو مجال الروبوتات: يمكن للروبوتات المتنقلة بناء خريطة لمحيطها بسرعة كبيرة ، مما يتيح لهم تجنب العقبات أو متابعة شخص رائد. نظرًا لأن حساب المسافة بسيط ، يتم استخدام طاقة حسابية قليلة فقط. نظرًا لأنه يمكن أيضًا استخدام هذه الكاميرات لقياس المسافة ، فقد كان من المعروف أن الفرق في مسابقة الروبوتات الأولى تستخدم الأجهزة للروتين المستقل.

التضاريس الأرض

الكاميرات tofتم استخدامها للحصول على نماذج الارتفاع الرقمي للضفيرة السطحية للأرض ، للدراسات في الجيومورفولوجيا.

تطبيق كاميرات TOF في الجيومورفولوجيا