一、 Jaký je čas letových kamer?

Fotoaparáty doba letu (TOF) jsou typem technologie snižování hloubky, která měří vzdálenost mezi fotoaparátem a objekty ve scéně pomocí času, který je pro světlo, aby cestoval do objektů a zpět do kamery. Obvykle se používají v různých aplikacích, jako je rozšířená realita, robotika, 3D skenování, rozpoznávání gest a další.

Kamery TOFPráce tím, že vyzařují světelný signál, obvykle infračervené světlo a měřením času potřebného k tomu, aby signál odrazil po zasažení objektů ve scéně. Tentokrát se měření použije pro výpočet vzdálenosti od objektů, vytvoření hloubkové mapy nebo 3D reprezentace scény.

Čas letových kamer

Ve srovnání s jinými technologiemi senzací hloubky, jako je strukturované světlo nebo stereo vidění, nabízejí TOF kamery několik výhod. Poskytují informace o hloubce v reálném čase, mají relativně jednoduchý design a mohou pracovat v různých osvětlovacích podmínkách. Kamery TOF jsou také kompaktní a lze je integrovat do menších zařízení, jako jsou chytré telefony, tablety a nositelná zařízení.

Aplikace TOF kamer jsou rozmanité. V rozšířené realitě mohou kamery TOF přesně detekovat hloubku objektů a zlepšit realismus virtuálních objektů umístěných ve skutečném světě. V robotice umožňují robotům vnímat své okolí a efektivněji procházet překážkami. Při 3D skenování mohou kamery TOF rychle zachytit geometrii objektů nebo prostředí pro různé účely, jako je virtuální realita, hraní nebo 3D tisk. Používají se také v biometrických aplikacích, jako je rozpoznávání obličeje nebo rozpoznávání gesta rukou.

„Komponenty času letových kamer

Kamery času (TOF)Skládá se z několika klíčových komponent, které spolupracují, aby umožnily snímání hloubky a měření vzdálenosti. Specifické komponenty se mohou lišit v závislosti na návrhu a výrobci, ale zde jsou základní prvky, které se obvykle vyskytují v kamerových systémech TOF:

Zdroj světla:

Kamery TOF používají světelný zdroj k emitování světelného signálu, obvykle ve formě infračerveného (IR) světla. Zdrojem světla může být LED (světle emitující dioda) nebo laserová dioda v závislosti na designu fotoaparátu. Emitované světlo cestuje směrem k objektům ve scéně.

Optika:

Objektiv shromažďuje odražené světlo a obrazy prostředí na snímač obrazu (pole ohniskové roviny). Filtr optického pásmu prochází pouze světlo se stejnou vlnovou délkou jako osvětlovací jednotka. To pomáhá potlačit nepertinent světlo a snižovat hluk.

Senzor obrázku:

Toto je srdce kamery TOF. Každý pixel měří dobu, kterou světlo trvalo k cestování z osvětlovací jednotky (laser nebo LED) k objektu a zpět do pole fokální roviny.

Načasovací obvody:

Pro přesné měření doby letu potřebuje fotoaparát přesné obvody načasování. Tato obvody řídí emise světelného signálu a detekuje dobu, kterou světlo vyžaduje, aby se světlo pustil do objektů a vrátil se do kamery. Synchronizuje procesy emisí a detekce, aby byla zajištěna přesná měření vzdálenosti.

Modulace:

NějakýKamery TOFZačlenit modulační techniky ke zlepšení přesnosti a robustnosti měření vzdálenosti. Tyto kamery modulují emitovaný světelný signál specifickým vzorem nebo frekvencí. Modulace pomáhá odlišit emitované světlo od ostatních zdrojů okolního světla a zvyšuje schopnost kamery rozlišovat mezi různými objekty ve scéně.

Algoritmus výpočtu hloubky:

K přeměně měření času letu na informace o hloubce používají kamery TOF sofistikované algoritmy. Tyto algoritmy analyzují časová data přijatá z fotodetektoru a vypočítají vzdálenost mezi kamerou a objekty ve scéně. Algoritmy výpočtu hloubky často zahrnují kompenzaci faktorů, jako je rychlost šíření světla, doba odezvy senzoru a rušení okolního světla.

Hloubkový výstup dat:

Po provedení výpočtu hloubky poskytuje kamera TOF hloubka dat. Tento výstup může mít podobu hloubkové mapy, bodového cloudu nebo 3D reprezentace scény. Hloubková data mohou být použity aplikacemi a systémy, které umožňují různé funkce, jako je sledování objektů, rozšířená realita nebo robotická navigace.

Je důležité si uvědomit, že specifické implementace a komponenty kamer TOF se mohou lišit mezi různými výrobci a modely. Pokroky v technologii mohou představovat další funkce a vylepšení ke zlepšení výkonu a schopností kamerových systémů TOF.

三、 Aplikace

Automobilové aplikace

Fotoaparáty časuse používají při pomocných a bezpečnostních funkcích pro pokročilé automobilové aplikace, jako je aktivní bezpečnost pro chodce, detekce předběžných předpisů a vnitřní aplikace, jako je detekce Out-of-Poloy (OOP).

Aplikace kamer TOF

Rozhraní a hraní her pro lidské stroje

As Fotoaparáty časuPoskytujte obrázky vzdálenosti v reálném čase, je snadné sledovat pohyby lidí. To umožňuje nové interakce se spotřebitelskými zařízeními, jako jsou televizory. Dalším tématem je použít tento typ kamer k interakci s hrami na konzolech videoher. Senzor druhé generace původně zahrnutý do konzoly Xbox One používal fotoaparát pro své zobrazování rozsahu, což umožnilo přirozené uživatelské rozhraní a hraní her Aplikace využívající počítačové vidění a techniky rozpoznávání gesta.

Kreativní a Intel také poskytují podobný typ interaktivní kamery pro gesta pro hraní her, Senz3d založený na kameře Dephsense 325 Softkinetic. Infineon a PMD Technologie umožňují malé integrované 3D hloubkové kamery pro kontrolu gest v těsné řadě spotřebitelských zařízení, jako jsou PC a notebooky All-in-One (PICCO Flexx a PICCO Monstar Cameras).

Aplikace tof kamer ve hrách

Kamery smartphonu

Několik chytrých telefonů zahrnuje fotoaparáty času. Používají se hlavně ke zlepšení kvality fotografií poskytnutím softwaru fotoaparátu informace o popředí a pozadí. Prvním mobilním telefonem, který tuto technologii zaměstnával, byl LG G3, vydaný na začátku roku 2014.

Aplikace ToF kamer v mobilních telefonech

Měření a strojové vidění

Dalšími aplikacemi jsou úkoly měření, např. Pro výšku plnění v silech. V průmyslovém stroji Vision pomáhá fotoaparát doba letu klasifikovat a najít objekty pro použití roboty, jako jsou položky procházející na dopravníku. Ovládací prvky dveří mohou snadno rozlišovat mezi zvířaty a lidmi, kteří dosáhnou dveří.

Robotika

Dalším použitím těchto kamer je pole robotiky: Mobilní roboti mohou velmi rychle vytvořit mapu svého okolí, což jim umožní vyhnout se překážkám nebo sledovat vedoucí osobu. Vzhledem k tomu, že výpočet vzdálenosti je jednoduchý, použije se pouze malá výpočetní výkon. Protože tyto kamery lze také použít k měření vzdálenosti, je známo, že týmy pro první robotickou soutěž používají zařízení pro autonomní rutiny.

Topografie Země

Kamery TOFbyly použity k získání digitálních modelů topografie povrchu Země pro studie geomorfologie.

Aplikace kamer TOF v geomorfologii