A, beth yw camerâu amser hedfan?

Mae camerâu amser hedfan (ToF) yn fath o dechnoleg synhwyro dyfnder sy'n mesur y pellter rhwng y camera a gwrthrychau yn yr olygfa trwy ddefnyddio'r amser y mae'n ei gymryd i olau deithio i'r gwrthrychau ac yn ôl i'r camera. Fe'u defnyddir yn gyffredin mewn amrywiol gymwysiadau megis realiti estynedig, roboteg, sganio 3D, adnabod ystumiau, a mwy.

Camerâu ToFgweithio drwy allyrru signal golau, golau is-goch fel arfer, a mesur yr amser y mae'n ei gymryd i'r signal bownsio'n ôl ar ôl taro gwrthrychau yn yr olygfa. Yna defnyddir y mesuriad amser hwn i gyfrifo'r pellter i'r gwrthrychau, gan greu map dyfnder neu gynrychiolaeth 3D o'r olygfa.

Amser y camerâu hedfan

O'i gymharu â thechnolegau synhwyro dyfnder eraill fel golau strwythuredig neu weledigaeth stereo, mae camerâu ToF yn cynnig sawl mantais. Maent yn darparu gwybodaeth dyfnder amser real, mae ganddynt ddyluniad cymharol syml, a gallant weithio mewn amrywiol amodau goleuo. Mae camerâu ToF hefyd yn gryno a gellir eu hintegreiddio i ddyfeisiau llai fel ffonau clyfar, tabledi, a dyfeisiau gwisgadwy.

Mae cymwysiadau camerâu ToF yn amrywiol. Mewn realiti estynedig, gall camerâu ToF ganfod dyfnder gwrthrychau yn gywir a gwella realaeth gwrthrychau rhithwir sydd wedi'u gosod yn y byd go iawn. Mewn roboteg, maent yn galluogi robotiaid i ganfod eu hamgylchedd a llywio rhwystrau yn fwy effeithiol. Mewn sganio 3D, gall camerâu ToF gipio geometreg gwrthrychau neu amgylcheddau yn gyflym at wahanol ddibenion fel realiti rhithwir, gemau, neu argraffu 3D. Fe'u defnyddir hefyd mewn cymwysiadau biometrig, megis adnabod wynebau neu adnabod ystumiau llaw.

二,Cydrannau camerâu amser hedfan

Camerâu amser-hedfan (ToF)yn cynnwys sawl cydran allweddol sy'n gweithio gyda'i gilydd i alluogi synhwyro dyfnder a mesur pellter. Gall y cydrannau penodol amrywio yn dibynnu ar y dyluniad a'r gwneuthurwr, ond dyma'r elfennau sylfaenol a geir fel arfer mewn systemau camera ToF:

Ffynhonnell Golau:

Mae camerâu ToF yn defnyddio ffynhonnell golau i allyrru signal golau, fel arfer ar ffurf golau is-goch (IR). Gall y ffynhonnell golau fod yn LED (Deuod Allyrru Golau) neu'n ddeuod laser, yn dibynnu ar ddyluniad y camera. Mae'r golau a allyrrir yn teithio tuag at y gwrthrychau yn yr olygfa.

Opteg:

Mae lens yn casglu'r golau adlewyrchol ac yn delweddu'r amgylchedd ar y synhwyrydd delwedd (arae plân ffocal). Dim ond golau gyda'r un donfedd â'r uned goleuo y mae hidlydd band-basio optegol yn ei basio. Mae hyn yn helpu i atal golau amherthnasol a lleihau sŵn.

Synhwyrydd delwedd:

Dyma galon y camera TOF. Mae pob picsel yn mesur yr amser y mae'r golau wedi'i gymryd i deithio o'r uned goleuo (laser neu LED) i'r gwrthrych ac yn ôl i'r arae plân ffocal.

Cylchedwaith Amseru:

I fesur yr amser hedfan yn gywir, mae angen cylchedwaith amseru manwl gywir ar y camera. Mae'r gylchedwaith hwn yn rheoli allyriad y signal golau ac yn canfod yr amser y mae'n ei gymryd i'r golau deithio i'r gwrthrychau a dychwelyd i'r camera. Mae'n cydamseru'r prosesau allyriad a chanfod i sicrhau mesuriadau pellter cywir.

Modiwleiddio:

RhaiCamerâu ToFyn ymgorffori technegau modiwleiddio i wella cywirdeb a chadernid mesuriadau pellter. Mae'r camerâu hyn yn modiwleiddio'r signal golau a allyrrir gyda phatrwm neu amledd penodol. Mae'r modiwleiddio yn helpu i wahaniaethu'r golau a allyrrir oddi wrth ffynonellau golau amgylchynol eraill ac yn gwella gallu'r camera i wahaniaethu rhwng gwahanol wrthrychau yn yr olygfa.

Algorithm Cyfrifo Dyfnder:

I drosi'r mesuriadau amser-hedfan yn wybodaeth ddyfnder, mae camerâu ToF yn defnyddio algorithmau soffistigedig. Mae'r algorithmau hyn yn dadansoddi'r data amseru a dderbynnir o'r ffotosynhwyrydd ac yn cyfrifo'r pellter rhwng y camera a'r gwrthrychau yn yr olygfa. Yn aml, mae'r algorithmau cyfrifo dyfnder yn cynnwys gwneud iawn am ffactorau fel cyflymder lledaeniad golau, amser ymateb synhwyrydd, ac ymyrraeth golau amgylchynol.

Allbwn Data Dyfnder:

Unwaith y bydd y cyfrifiad dyfnder wedi'i berfformio, mae'r camera ToF yn darparu allbwn data dyfnder. Gall yr allbwn hwn fod ar ffurf map dyfnder, cwmwl pwyntiau, neu gynrychiolaeth 3D o'r olygfa. Gall cymwysiadau a systemau ddefnyddio'r data dyfnder i alluogi amrywiol swyddogaethau fel olrhain gwrthrychau, realiti estynedig, neu lywio robotig.

Mae'n bwysig nodi y gall gweithrediad a chydrannau penodol camerâu ToF amrywio ar draws gwahanol wneuthurwyr a modelau. Gall datblygiadau mewn technoleg gyflwyno nodweddion a gwelliannau ychwanegol i wella perfformiad a galluoedd systemau camerâu ToF.

三、 Ceisiadau

Cymwysiadau modurol

Camerâu amser-hedfanyn cael eu defnyddio mewn swyddogaethau cymorth a diogelwch ar gyfer cymwysiadau modurol uwch megis diogelwch cerddwyr gweithredol, canfod cyn damweiniau a chymwysiadau dan do fel canfod allan o safle (OOP).

Cymhwyso camerâu ToF

Rhyngwynebau peiriant-dynol a gemau

As camerâu amser-hediaddarparu delweddau pellter mewn amser real, mae'n hawdd olrhain symudiadau bodau dynol. Mae hyn yn caniatáu rhyngweithiadau newydd â dyfeisiau defnyddwyr fel setiau teledu. Pwnc arall yw defnyddio'r math hwn o gamerâu i ryngweithio â gemau ar gonsolau gemau fideo. Defnyddiodd y synhwyrydd Kinect ail genhedlaeth a gynhwyswyd yn wreiddiol gyda chonsol Xbox One gamera amser-hedfan ar gyfer ei ddelweddu pellter, gan alluogi rhyngwynebau defnyddiwr naturiol a chymwysiadau gemau gan ddefnyddio gweledigaeth gyfrifiadurol a thechnegau adnabod ystumiau.

Mae Creative ac Intel hefyd yn darparu math tebyg o gamera amser-hedfan ystum rhyngweithiol ar gyfer gemau, y Senz3D yn seiliedig ar gamera DepthSense 325 Softkinetic. Mae Infineon a PMD Technologies yn galluogi camerâu dyfnder 3D integredig bach ar gyfer rheoli ystumiau pellter agos o ddyfeisiau defnyddwyr fel cyfrifiaduron personol a gliniaduron popeth-mewn-un (camerâu Picco flexx a Picco monstar).

Cymhwyso camerâu ToF mewn gemau

Camerâu ffôn clyfar

Mae sawl ffôn clyfar yn cynnwys camerâu amser-hedfan. Defnyddir y rhain yn bennaf i wella ansawdd lluniau trwy roi gwybodaeth i feddalwedd y camera am y blaendir a'r cefndir. Y ffôn symudol cyntaf i ddefnyddio technoleg o'r fath oedd yr LG G3, a ryddhawyd ddechrau 2014.

Cymhwyso camerâu ToF mewn ffonau symudol

Mesur a gweledigaeth beiriannol

Cymwysiadau eraill yw tasgau mesur, e.e. ar gyfer yr uchder llenwi mewn silos. Mewn gweledigaeth beiriannol ddiwydiannol, mae'r camera amser-hedfan yn helpu i ddosbarthu a lleoli gwrthrychau i'w defnyddio gan robotiaid, fel eitemau sy'n mynd heibio ar gludydd. Gall rheolyddion drysau wahaniaethu'n hawdd rhwng anifeiliaid a bodau dynol sy'n cyrraedd y drws.

Roboteg

Defnydd arall o'r camerâu hyn yw maes roboteg: Gall robotiaid symudol adeiladu map o'u hamgylchedd yn gyflym iawn, gan eu galluogi i osgoi rhwystrau neu ddilyn person sy'n arwain. Gan fod y cyfrifiad pellter yn syml, dim ond ychydig o bŵer cyfrifiadurol sy'n cael ei ddefnyddio. Gan y gellir defnyddio'r camerâu hyn hefyd i fesur pellter, mae timau ar gyfer Cystadleuaeth Roboteg FIRST wedi bod yn hysbys i ddefnyddio'r dyfeisiau ar gyfer trefnau ymreolaethol.

Topograffeg y Ddaear

Camerâu ToFwedi cael eu defnyddio i gael modelau uchder digidol o dopograffeg wyneb y Ddaear, ar gyfer astudiaethau mewn geomorffoleg.

Cymhwyso camerâu ToF mewn geomorffoleg