一、 Какво е времето на полетните камери?

Камерите за време на полет (TOF) са вид технология за чувствителност на дълбочина, която измерва разстоянието между камерата и обектите в сцената, като използва времето, необходимо на светлината да пътува до обектите и обратно към камерата. Те обикновено се използват в различни приложения като разширена реалност, роботика, 3D сканиране, разпознаване на жестове и други.

TOF камериРаботете чрез излъчване на лек сигнал, обикновено инфрачервена светлина и измерване на времето, необходимо за сигнала да отскочи след удряне на обекти в сцената. След това измерването на времето се използва за изчисляване на разстоянието до обектите, създаване на карта на дълбочина или 3D представяне на сцената.

Времето на полетните камери

В сравнение с други технологии за чувство на дълбочина като структурирана светлина или стерео зрение, камерите на TOF предлагат няколко предимства. Те предоставят информация за дълбочината в реално време, имат сравнително прост дизайн и могат да работят при различни условия на осветление. TOF камерите също са компактни и могат да бъдат интегрирани в по -малки устройства като смартфони, таблети и носими устройства.

Приложенията на TOF камери са разнообразни. В разширената реалност, TOF камерите могат точно да открият дълбочината на обектите и да подобрят реализма на виртуални обекти, поставени в реалния свят. В роботиката те дават възможност на роботите да възприемат обкръжението си и да се ориентират по -ефективно в препятствията. При 3D сканиране, TOF камерите могат бързо да улавят геометрията на обекти или среди за различни цели като виртуална реалност, игри или 3D печат. Те също се използват в биометрични приложения, като разпознаване на лицето или разпознаване на ръчни жестове.

二、Компоненти на времето на полетните камери

Камери за време на полет (TOF)се състоят от няколко ключови компонента, които работят заедно, за да позволят засилване на дълбочината и измерване на разстоянието. Специфичните компоненти могат да варират в зависимост от дизайна и производителя, но ето основните елементи, които обикновено се намират в системите на камерата на TOF:

Източник на светлина:

TOF камерите използват източник на светлина, за да излъчват светлинен сигнал, обикновено под формата на инфрачервена (IR) светлина. Източникът на светлина може да бъде LED (светлинен диод) или лазерен диод, в зависимост от дизайна на камерата. Излъчваната светлина пътува към предметите в сцената.

Оптика:

Обектив събира отразената светлина и изобрачава околната среда върху сензора за изображение (масив от фокална равнина). Оптичен лентов филтър преминава само светлината със същата дължина на вълната като осветлителната единица. Това спомага за потискане на непокорната светлина и намаляване на шума.

Сензор за изображение:

Това е сърцето на камерата на TOF. Всеки пиксел измерва времето, когато светлината е отнела да пътува от осветяващата единица (лазер или LED) до обекта и обратно към масива на фокусната равнина.

Схема на време:

За да измерва точно времето на полета, камерата се нуждае от прецизна схема за синхронизация. Тази схема контролира излъчването на светлинния сигнал и открива времето, необходимо за светлината да пътува до обектите и да се върне към камерата. Той синхронизира процесите на емисии и откриване, за да осигури точни измервания на разстоянието.

Модулация:

НякоиTOF камериВключете техники за модулация, за да подобрите точността и устойчивостта на измерванията на разстоянието. Тези камери модулират излъчвания светлинен сигнал със специфичен модел или честота. Модулацията помага да се разграничи излъчената светлина от другите източници на атмосферна светлина и подобрява способността на камерата да прави разлика между различни обекти в сцената.

Алгоритъм за изчисляване на дълбочината:

За да преобразуват измерванията на времето на полета в информация за дълбочината, TOF камерите използват сложни алгоритми. Тези алгоритми анализират данните за времето, получени от фотодетектора, и изчисляват разстоянието между камерата и обектите в сцената. Алгоритмите за изчисляване на дълбочината често включват компенсиране на фактори като скоростта на разпространение на светлината, времето за реакция на сензора и намесата на околната светлина.

Изход на данни за дълбочина:

След извършване на изчислението на дълбочината, TOF камерата осигурява изход на данни за дълбочина. Този изход може да бъде под формата на карта на дълбочината, облак на точката или 3D представяне на сцената. Данните за дълбочината могат да се използват от приложения и системи, за да се даде възможност за различни функционалности като проследяване на обекти, разширена реалност или роботизирана навигация.

Важно е да се отбележи, че специфичната реализация и компоненти на TOF камери могат да варират в различните производители и модели. Напредъкът в технологиите може да въведе допълнителни функции и подобрения за подобряване на производителността и възможностите на системите на камерата TOF.

三、 Приложения

Автомобилни приложения

Камери за време на полетсе използват в функции за помощ и безопасност за усъвършенствани автомобилни приложения, като активна безопасност на пешеходците, прескриш откриване и закрити приложения като откриване на извън позиция (OOP).

Прилагането на TOF камери

Интерфейси и игри с човешка машина

As Камери за време на полетПредоставете изображения на разстояние в реално време, лесно е да проследявате движенията на хората. Това позволява нови взаимодействия с потребителски устройства като телевизори. Друга тема е да използвате този тип камери, за да взаимодействате с игри на конзолите за видеоигри. Сензорът Kinect от второ поколение първоначално включен в конзолата Xbox One използва камера за време на полет за обхвата си, което позволява на естествените потребителски интерфейси и игри Приложения, използващи компютърно зрение и техники за разпознаване на жестове.

Creative and Intel също така осигуряват подобен тип интерактивна камера за жестови жестове за игра на игри, SenZ3D на базата на камерата на DepthSense 325 на софткинетични. Infineon и PMD Technologies дават възможност на малки интегрирани 3D камери за дълбочина за контрол на жестове от близък обхват на потребителски устройства като всеобщи компютри и лаптопи (Picco Flexx и Picco Monstar Cameras).

Приложението на TOF камери в игри

Камери за смартфони

Няколко смартфона включват камери за време на полет. Те се използват главно за подобряване на качеството на снимките, като предоставят на софтуера на камерата информация за преден план и фон. Първият мобилен телефон, който използва такава технология, беше LG G3, издаден в началото на 2014 г.

Прилагането на TOF камери в мобилните телефони

Измерване и машинно зрение

Други приложения са задачи за измерване, например за височината на пълнене в силози. В индустриалното машинно виждане камерата за време на полет помага за класифициране и намиране на обекти за използване от роботи, като елементи, преминаващи по конвейер. Контролите на вратите могат лесно да различават животни и хора, достигащи до вратата.

Роботика

Друго използване на тези камери е полето на роботиката: мобилните роботи могат да изграждат карта на заобикалящата ги среда, което им позволява да избягват препятствия или да следват водещ човек. Тъй като изчислението на разстоянието е просто, се използва само малка изчислителна мощност. Тъй като тези камери могат да се използват и за измерване на разстоянието, е известно, че екипите за първа конкуренция на роботиката използват устройствата за автономни процедури.

Земна топография

TOF камериса били използвани за получаване на цифрови модели на кота на повърхностната топография на Земята, за изследвания в геоморфологията.

Прилагането на TOF камери в геоморфологията