一、Koje je vrijeme letenja kamera?

Kamere za vrijeme leta (ToF) su vrsta tehnologije senzora dubine koja mjeri udaljenost između kamere i objekata u sceni koristeći vrijeme potrebno svjetlosti da putuje do objekata i nazad do kamere. Obično se koriste u raznim aplikacijama kao što su proširena stvarnost, robotika, 3D skeniranje, prepoznavanje pokreta i još mnogo toga.

ToF kamererade tako što emituju svjetlosni signal, obično infracrveno svjetlo, i mjere vrijeme potrebno da se signal odbije nakon udaranja u objekte u sceni. Ovo mjerenje vremena se zatim koristi za izračunavanje udaljenosti do objekata, kreirajući mapu dubine ili 3D prikaz scene.

Vrijeme letenja kamera

U poređenju sa drugim tehnologijama senzora dubine kao što su strukturirano svetlo ili stereo vid, ToF kamere nude nekoliko prednosti. Oni pružaju informacije o dubini u realnom vremenu, imaju relativno jednostavan dizajn i mogu raditi u različitim uvjetima osvjetljenja. ToF kamere su također kompaktne i mogu se integrirati u manje uređaje poput pametnih telefona, tableta i nosivih uređaja.

Primjena ToF kamera je raznolika. U proširenoj stvarnosti, ToF kamere mogu precizno otkriti dubinu objekata i poboljšati realizam virtualnih objekata smještenih u stvarnom svijetu. U robotici, oni omogućavaju robotima da percipiraju svoju okolinu i efikasnije se kreću kroz prepreke. U 3D skeniranju, ToF kamere mogu brzo snimiti geometriju objekata ili okruženja za različite svrhe kao što su virtualna stvarnost, igranje igara ili 3D štampanje. Koriste se i u biometrijskim aplikacijama, kao što je prepoznavanje lica ili prepoznavanje pokreta rukama.

二、Komponente kamera za vrijeme leta

Kamere za vrijeme leta (ToF).sastoji se od nekoliko ključnih komponenti koje rade zajedno kako bi omogućile senzor dubine i mjerenje udaljenosti. Specifične komponente mogu se razlikovati ovisno o dizajnu i proizvođaču, ali evo osnovnih elemenata koji se obično nalaze u ToF sistemima kamera:

Izvor svjetlosti:

ToF kamere koriste izvor svjetlosti da emituju svjetlosni signal, obično u obliku infracrvenog (IR) svjetla. Izvor svjetlosti može biti LED (Light-Emitting Diode) ili laserska dioda, ovisno o dizajnu kamere. Emitovana svjetlost putuje prema objektima u sceni.

optika:

Objektiv prikuplja reflektovanu svjetlost i slika okolinu na senzor slike (materijali u žarišnoj ravni). Optički propusni filtar propušta samo svjetlost iste talasne dužine kao i jedinica za osvetljenje. Ovo pomaže u suzbijanju neprikladne svjetlosti i smanjenju buke.

Senzor slike:

Ovo je srce TOF kamere. Svaki piksel mjeri vrijeme koje je svjetlosti trebalo da putuje od jedinice za osvjetljavanje (laser ili LED) do objekta i natrag do polja žarišne ravni.

Vremenski krug:

Za precizno mjerenje vremena leta, kameri su potrebni precizni krugovi za mjerenje vremena. Ovo kolo kontrolira emisiju svjetlosnog signala i detektuje vrijeme koje je potrebno svjetlosti da putuje do objekata i vrati se u kameru. Sinhronizira procese emisije i detekcije kako bi se osigurala precizna mjerenja udaljenosti.

modulacija:

NekiToF kamereugraditi tehnike modulacije za poboljšanje tačnosti i robusnosti mjerenja udaljenosti. Ove kamere moduliraju emitovani svjetlosni signal određenim uzorkom ili frekvencijom. Modulacija pomaže u razlikovanju emitovane svjetlosti od drugih izvora ambijentalnog svjetla i poboljšava sposobnost kamere da razlikuje različite objekte u sceni.

Algoritam za izračunavanje dubine:

Za pretvaranje mjerenja vremena leta u informacije o dubini, ToF kamere koriste sofisticirane algoritme. Ovi algoritmi analiziraju podatke o vremenu primljenim od fotodetektora i izračunavaju udaljenost između kamere i objekata u sceni. Algoritmi za proračun dubine često uključuju kompenzaciju faktora kao što su brzina širenja svjetlosti, vrijeme odziva senzora i smetnje ambijentalnog svjetla.

Izlaz podataka o dubini:

Kada se izvrši proračun dubine, ToF kamera daje izlaz podataka o dubini. Ovaj izlaz može biti u obliku mape dubine, oblaka tačaka ili 3D reprezentacije scene. Podatke o dubini mogu koristiti aplikacije i sistemi kako bi omogućili različite funkcionalnosti poput praćenja objekata, proširene stvarnosti ili robotske navigacije.

Važno je napomenuti da se specifična implementacija i komponente ToF kamera mogu razlikovati od različitih proizvođača i modela. Napredak u tehnologiji može uvesti dodatne karakteristike i poboljšanja za poboljšanje performansi i mogućnosti ToF sistema kamera.

三、Aplikacije

Automobilske aplikacije

Kamere za vreme letakoriste se u pomoćnim i sigurnosnim funkcijama za napredne automobilske aplikacije kao što su aktivna sigurnost pješaka, detekcija prije sudara i aplikacije u zatvorenom prostoru kao što je detekcija izvan položaja (OOP).

Primjena ToF kamera

Ljudi-mašina interfejsi i igre

As kamere za vreme letapružaju slike na udaljenosti u realnom vremenu, lako je pratiti kretanje ljudi. Ovo omogućava nove interakcije sa potrošačkim uređajima kao što su televizori. Druga tema je korištenje ove vrste kamera za interakciju s igrama na konzolama za video igre. Kinect senzor druge generacije koji je prvobitno bio uključen u konzolu Xbox One koristio je kameru za vrijeme leta za snimanje dometa, omogućavajući prirodna korisnička sučelja i igranje igara aplikacije koje koriste kompjuterski vid i tehnike prepoznavanja pokreta.

Creative i Intel takođe obezbeđuju sličan tip interaktivne kamere za vreme leta, Senz3D zasnovanu na DepthSense 325 kameri kompanije Softkinetic. Infineon i PMD tehnologije omogućavaju male integrisane 3D dubinske kamere za kontrolu pokretima iz blizine potrošačkih uređaja kao što su sve-u-jednom računari i laptopi (Picco flexx i Picco monstar kamere).

Primjena ToF kamera u igrama

Kamere za pametne telefone

Nekoliko pametnih telefona uključuje kamere za vrijeme leta. One se uglavnom koriste za poboljšanje kvaliteta fotografija dajući softveru kamere informacije o prednjem planu i pozadini. Prvi mobilni telefon koji koristi takvu tehnologiju bio je LG G3, objavljen početkom 2014. godine.

Primjena ToF kamera u mobilnim telefonima

Mjerenje i mašinski vid

Druge primjene su mjerni zadaci, npr. za visinu punjenja u silosima. U industrijskoj mašinskoj viziji, kamera za vreme leta pomaže da se klasifikuju i lociraju objekti koje koriste roboti, kao što su predmeti koji prolaze na pokretnoj traci. Kontrole vrata mogu lako razlikovati životinje od ljudi koji dolaze do vrata.

Robotika

Druga upotreba ovih kamera je polje robotike: mobilni roboti mogu vrlo brzo da naprave mapu svog okruženja, omogućavajući im da izbjegnu prepreke ili prate vodeću osobu. Kako je proračun udaljenosti jednostavan, koristi se samo mala računska snaga. Budući da se ove kamere mogu koristiti i za mjerenje udaljenosti, poznato je da timovi za FIRST Robotics Competition koriste uređaje za autonomne rutine.

Topografija Zemlje

ToF kamerekorišćeni su za dobijanje digitalnih modela nadmorske visine topografije Zemljine površine, za studije geomorfologije.

Primjena ToF kamera u geomorfologiji