一、Uçuş kameralarının vaxtı nədir?

Uçuş vaxtı (ToF) kameraları işığın obyektlərə keçməsi və kameraya qayıtması üçün lazım olan vaxtdan istifadə edərək kamera ilə səhnədəki obyektlər arasındakı məsafəni ölçən bir dərinlik sensoru texnologiyası növüdür. Onlar genişlənmiş reallıq, robototexnika, 3D skanerləmə, jestlərin tanınması və s. kimi müxtəlif tətbiqlərdə geniş istifadə olunur.

ToF kameralarıbir işıq siqnalı, adətən infraqırmızı işıq yaymaqla və səhnədəki obyektlərə dəydikdən sonra siqnalın geri qayıtması üçün lazım olan vaxtı ölçməklə işləmək. Bu zaman ölçüləri daha sonra obyektlərə olan məsafəni hesablamaq, dərinlik xəritəsini və ya səhnənin 3D təsvirini yaratmaq üçün istifadə olunur.

Uçuş kameralarının vaxtı

Strukturlaşdırılmış işıq və ya stereo görmə kimi digər dərinliyi hiss edən texnologiyalarla müqayisədə ToF kameraları bir sıra üstünlüklər təklif edir. Onlar real vaxt rejimində dərinlik haqqında məlumat verir, nisbətən sadə dizayna malikdir və müxtəlif işıqlandırma şəraitində işləyə bilir. ToF kameraları da yığcamdır və smartfonlar, planşetlər və geyilə bilən cihazlar kimi daha kiçik cihazlara inteqrasiya oluna bilər.

ToF kameralarının tətbiqi müxtəlifdir. Artırılmış reallıqda ToF kameraları obyektlərin dərinliyini dəqiq müəyyən edə və real dünyada yerləşdirilən virtual obyektlərin reallığını yaxşılaşdıra bilər. Robot texnikasında onlar robotlara ətraflarını qavramağa və maneələri daha effektiv idarə etməyə imkan verir. 3D skanlamada ToF kameraları virtual reallıq, oyun və ya 3D çap kimi müxtəlif məqsədlər üçün obyektlərin və ya mühitlərin həndəsəsini sürətlə çəkə bilər. Onlar həmçinin biometrik tətbiqlərdə, məsələn, üz tanıma və ya əl jestinin tanınması kimi istifadə olunur.

二、Uçuş kameralarının vaxt komponentləri

Uçuş vaxtı (ToF) kameralarıdərinliyi hiss etmə və məsafənin ölçülməsini təmin etmək üçün birlikdə işləyən bir neçə əsas komponentdən ibarətdir. Xüsusi komponentlər dizayn və istehsalçıdan asılı olaraq dəyişə bilər, lakin burada adətən ToF kamera sistemlərində tapılan əsas elementlər var:

İşıq mənbəyi:

ToF kameraları adətən infraqırmızı (IR) işıq şəklində işıq siqnalı yaymaq üçün işıq mənbəyindən istifadə edir. İşıq mənbəyi kameranın dizaynından asılı olaraq LED (İşıq Yayan Diod) və ya lazer diod ola bilər. Buraxılan işıq hadisə yerində olan obyektlərə doğru hərəkət edir.

Optika:

Obyektiv əks olunan işığı toplayır və ətrafı görüntü sensoruna (fokus müstəvisi massivi) çəkir. Optik zolaq keçid filtri yalnız işıqlandırma vahidi ilə eyni dalğa uzunluğuna malik işığı keçir. Bu, uyğun olmayan işığın qarşısını almağa və səs-küyü azaltmağa kömək edir.

Şəkil sensoru:

Bu, TOF kamerasının ürəyidir. Hər bir piksel işığın işıqlandırma qurğusundan (lazer və ya LED) obyektə və yenidən fokus müstəvisi sırasına keçməsi üçün sərf etdiyi vaxtı ölçür.

Zamanlama dövrəsi:

Uçuş vaxtını dəqiq ölçmək üçün kameraya dəqiq vaxt sxemi lazımdır. Bu sxem işıq siqnalının emissiyasını idarə edir və işığın obyektlərə gedib kameraya qayıtması üçün lazım olan vaxtı aşkar edir. Dəqiq məsafə ölçmələrini təmin etmək üçün emissiya və aşkarlama proseslərini sinxronlaşdırır.

Modulyasiya:

BəziləriToF kameralarıməsafə ölçmələrinin dəqiqliyini və möhkəmliyini artırmaq üçün modulyasiya üsullarını birləşdirir. Bu kameralar yayılan işıq siqnalını müəyyən nümunə və ya tezliklə modulyasiya edir. Modulyasiya yayılan işığı digər ətraf işıq mənbələrindən ayırmağa kömək edir və kameranın səhnədəki müxtəlif obyektləri fərqləndirmək qabiliyyətini artırır.

Dərinliyin hesablanması alqoritmi:

Uçuş vaxtı ölçmələrini dərinlik məlumatına çevirmək üçün ToF kameraları mürəkkəb alqoritmlərdən istifadə edir. Bu alqoritmlər fotodetektordan alınan vaxt məlumatlarını təhlil edir və kamera ilə səhnədəki obyektlər arasındakı məsafəni hesablayır. Dərinliyin hesablanması alqoritmləri tez-tez işığın yayılma sürəti, sensorun reaksiya müddəti və ətrafdakı işıq müdaxiləsi kimi amillərin kompensasiyasını əhatə edir.

Dərinlik Məlumat Çıxışı:

Dərinliyin hesablanması həyata keçirildikdən sonra ToF kamerası dərinlik məlumatlarının çıxışını təmin edir. Bu çıxış dərinlik xəritəsi, nöqtə buludu və ya səhnənin 3D təsviri şəklində ola bilər. Dərinlik məlumatları tətbiqlər və sistemlər tərəfindən obyekt izləmə, artırılmış reallıq və ya robot naviqasiyası kimi müxtəlif funksiyaları təmin etmək üçün istifadə edilə bilər.

Qeyd etmək vacibdir ki, ToF kameralarının xüsusi tətbiqi və komponentləri müxtəlif istehsalçılar və modellər arasında dəyişə bilər. Texnologiyada irəliləyişlər ToF kamera sistemlərinin performansını və imkanlarını təkmilləşdirmək üçün əlavə funksiyalar və təkmilləşdirmələr təqdim edə bilər.

三、Proqramlar

Avtomobil tətbiqləri

Uçuş vaxtı kameralarıaktiv piyada təhlükəsizliyi, qəza öncəsi aşkarlama və mövqedən kənar (OOP) aşkarlanması kimi daxili tətbiqlər kimi qabaqcıl avtomobil tətbiqləri üçün yardım və təhlükəsizlik funksiyalarında istifadə olunur.

ToF kameralarının tətbiqi

İnsan-maşın interfeysləri və oyun

As uçuş vaxtı kameralarıreal vaxt rejimində məsafədən görüntülər təqdim edir, insanların hərəkətlərini izləmək asandır. Bu, televizorlar kimi istehlakçı cihazları ilə yeni qarşılıqlı əlaqə yaratmağa imkan verir. Başqa bir mövzu video oyun konsollarında oyunlarla qarşılıqlı əlaqə yaratmaq üçün bu tip kameralardan istifadə etməkdir. İlkin olaraq Xbox One konsoluna daxil olan ikinci nəsil Kinect sensoru, təbii istifadəçi interfeysləri və oyun oynamağa imkan verən diapazonun təsviri üçün uçuş vaxtı kamerasından istifadə edirdi. kompüter görmə və jest tanıma üsullarından istifadə edən tətbiqlər.

Creative və Intel, həmçinin, Softkinetic-in DepthSense 325 kamerasına əsaslanan Senz3D olan Senz3D-ni oyun üçün interaktiv jest vaxtı-uçuş kamerası ilə də təmin edir. Infineon və PMD Technologies, hamısı bir yerdə kompüterlər və noutbuklar (Picco flexx və Picco monstar kameraları) kimi istehlakçı cihazlarının yaxın məsafədən jestlə idarə edilməsi üçün kiçik inteqrasiya olunmuş 3D dərinlik kameralarına imkan verir.

Oyunlarda ToF kameralarının tətbiqi

Smartfon kameraları

Bir neçə smartfona uçuş vaxtı kameraları daxildir. Bunlar əsasən kamera proqramını ön plan və arxa plan haqqında məlumatla təmin etməklə fotoşəkillərin keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün istifadə olunur. Belə texnologiyadan istifadə edən ilk mobil telefon 2014-cü ilin əvvəlində buraxılmış LG G3 idi.

Mobil telefonlarda ToF kameralarının tətbiqi

Ölçmə və maşın görmə

Digər tətbiqlər ölçmə tapşırıqlarıdır, məsələn, siloslarda doldurma hündürlüyü üçün. Sənaye maşın görməsində, uçuş vaxtı kamerası konveyerdən keçən əşyalar kimi robotlar tərəfindən istifadə olunan obyektləri təsnif etməyə və tapmağa kömək edir. Qapı idarəediciləri qapıya çatan heyvanları və insanları asanlıqla ayırd edə bilir.

Robototexnika

Bu kameraların başqa bir istifadəsi robototexnika sahəsidir: Mobil robotlar ətrafdakıların xəritəsini çox tez qura bilirlər ki, bu da onlara maneələrdən qaçmağa və ya aparıcı şəxsi izləməyə imkan verir. Məsafənin hesablanması sadə olduğundan, yalnız az hesablama gücü istifadə olunur. Bu kameralar məsafəni ölçmək üçün də istifadə oluna bildiyi üçün FIRST Robotics Competition komandalarının cihazlardan avtonom rejimlər üçün istifadə etdiyi məlumdur.

Yerin topoqrafiyası

ToF kameralarıYer səthinin topoqrafiyasının rəqəmsal yüksəklik modellərini əldə etmək, geomorfologiya sahəsində tədqiqatlar üçün istifadə edilmişdir.

ToF kameralarının geomorfologiyada tətbiqi