一、 زمان دوربین های پرواز چقدر است؟

دوربین های زمان پرواز (TOF) نوعی فناوری سنجش عمق هستند که فاصله بین دوربین و اشیاء موجود در صحنه را با استفاده از زمانی که برای نور برای سفر به اشیاء و بازگشت به دوربین اندازه گیری می کند ، اندازه گیری می کند. آنها معمولاً در برنامه های مختلف مانند واقعیت افزوده ، روباتیک ، اسکن سه بعدی ، تشخیص ژست و موارد دیگر مورد استفاده قرار می گیرند.

دوربینبا انتشار یک سیگنال سبک ، به طور معمول نور مادون قرمز و اندازه گیری زمان لازم برای سیگنال پس از ضربه زدن به اشیاء در صحنه ، کار کنید. این اندازه گیری زمان برای محاسبه فاصله از اشیاء ، ایجاد نقشه عمق یا نمایش سه بعدی از صحنه استفاده می شود.

زمان دوربین های پرواز

در مقایسه با سایر فن آوری های حسگر عمق مانند نور ساختاری یا بینایی استریو ، دوربین های TOF چندین مزیت ارائه می دهند. آنها اطلاعات عمق در زمان واقعی را ارائه می دهند ، از طراحی نسبتاً ساده ای برخوردار هستند و می توانند در شرایط مختلف روشنایی کار کنند. دوربین های TOF همچنین جمع و جور هستند و می توانند در دستگاه های کوچکتر مانند تلفن های هوشمند ، تبلت ها و دستگاه های پوشیدنی ادغام شوند.

کاربردهای دوربین های TOF متنوع است. در واقعیت افزوده ، دوربین های TOF می توانند به طور دقیق عمق اشیاء را تشخیص داده و واقع گرایی اشیاء مجازی را که در دنیای واقعی قرار دارند بهبود بخشد. در روباتیک ، آنها روبات ها را قادر می سازند تا محیط اطراف خود را درک کنند و موانع را به طور مؤثرتر حرکت کنند. در اسکن سه بعدی ، دوربین های TOF می توانند به سرعت هندسه اشیاء یا محیط را برای اهداف مختلفی مانند واقعیت مجازی ، بازی یا چاپ سه بعدی ضبط کنند. آنها همچنین در برنامه های بیومتریک مانند تشخیص صورت یا تشخیص حرکات دست استفاده می شوند.

二、اجزای زمان دوربین های پرواز

دوربین های زمان پرواز (TOF)از چندین مؤلفه کلیدی تشکیل شده است که با هم کار می کنند تا سنجش عمق و اندازه گیری فاصله را فعال کنند. اجزای خاص بسته به طراحی و تولید کننده ممکن است متفاوت باشد ، اما در اینجا عناصر اساسی که معمولاً در سیستم های دوربین TOF یافت می شوند:

منبع نور:

دوربین های TOF از یک منبع نور برای انتشار یک سیگنال نوری ، معمولاً به شکل نور مادون قرمز (IR) استفاده می کنند. منبع نور بسته به طراحی دوربین می تواند یک LED (دیود با تابش نور) یا یک دیود لیزر باشد. نور ساطع شده به سمت اشیاء موجود در صحنه سفر می کند.

اپتیک:

یک لنز نور منعکس شده را جمع می کند و محیط را بر روی سنسور تصویر (آرایه هواپیمای کانونی) تصاویر می کند. یک فیلتر باند نوری فقط با طول موج همان واحد روشنایی ، نور را عبور می دهد. این به سرکوب نور غیر فوری و کاهش نویز کمک می کند.

سنسور تصویر:

این قلب دوربین TOF است. هر پیکسل زمانی را که نور برای مسافرت از واحد روشنایی (لیزر یا LED) به شیء و بازگشت به آرایه هواپیمای کانونی اندازه گیری می کند ، اندازه گیری می کند.

مدار زمان بندی:

برای اندازه گیری دقیق زمان پرواز ، دوربین به مدار زمان دقیق نیاز دارد. این مدار انتشار سیگنال نوری را کنترل می کند و مدت زمان لازم برای سفر به اشیاء و بازگشت به دوربین را تشخیص می دهد. برای اطمینان از اندازه گیری دقیق فاصله ، فرآیندهای انتشار و تشخیص را همزمان می کند.

مدولاسیون:

برخیدوربینتکنیک های مدولاسیون را برای بهبود صحت و استحکام اندازه گیری های مسافت درج کنید. این دوربین ها سیگنال نور ساطع شده را با یک الگوی یا فرکانس خاص تعدیل می کنند. این مدولاسیون به تمایز نور ساطع شده از سایر منابع نور محیط کمک می کند و توانایی دوربین در تمایز بین اشیاء مختلف در صحنه را تقویت می کند.

الگوریتم محاسبه عمق:

برای تبدیل اندازه گیری زمان پرواز به اطلاعات عمق ، دوربین های TOF از الگوریتم های پیشرفته استفاده می کنند. این الگوریتم ها داده های زمان بندی دریافت شده از Photodetector را تجزیه و تحلیل می کنند و فاصله بین دوربین و اشیاء موجود در صحنه را محاسبه می کنند. الگوریتم های محاسبه عمق اغلب شامل جبران عواملی مانند سرعت انتشار نور ، زمان پاسخ به سنسور و تداخل نور محیط هستند.

خروجی داده های عمق:

پس از انجام محاسبه عمق ، دوربین TOF خروجی داده های عمق را فراهم می کند. این خروجی می تواند به شکل نقشه عمق ، یک ابر نقطه یا نمایش سه بعدی از صحنه باشد. داده های عمق را می توان توسط برنامه ها و سیستم ها برای فعال کردن عملکردهای مختلف مانند ردیابی شی ، واقعیت افزوده یا ناوبری روباتیک استفاده کرد.

توجه به این نکته حائز اهمیت است که اجرای خاص و مؤلفه های دوربین های TOF می تواند در تولید کنندگان و مدل های مختلف متفاوت باشد. پیشرفت در فناوری ممکن است ویژگی ها و پیشرفت های دیگری را برای بهبود عملکرد و قابلیت های سیستم های دوربین TOF معرفی کند.

三、 برنامه های کاربردی

برنامه های خودرو

دوربین هایدر توابع کمک و ایمنی برای کاربردهای پیشرفته خودرو مانند ایمنی فعال عابر پیاده ، تشخیص پیش نمایش و برنامه های داخلی مانند تشخیص خارج از موقعیت (OOP) استفاده می شود.

استفاده از دوربین های TOF

رابط ها و بازی های انسان

As دوربین هایتصاویر از راه دور را در زمان واقعی تهیه کنید ، ردیابی حرکات انسان آسان است. این اجازه می دهد تا تعامل جدید با دستگاه های مصرف کننده مانند تلویزیون. موضوع دیگر استفاده از این نوع دوربین ها برای تعامل با بازی ها در کنسول های بازی های ویدیویی است. سنسور Kinect نسل دوم که در ابتدا با کنسول Xbox One گنجانده شده است ، از یک دوربین زمان پرواز برای تصویربرداری دامنه خود استفاده می کند ، باعث می شود رابط های طبیعی کاربر و بازی ها امکان پذیر باشد. برنامه های کاربردی با استفاده از تکنیک های تشخیص رایانه و تشخیص ژست.

خلاق و اینتل همچنین نوع مشابهی از دوربین زمان پرواز تعاملی را برای بازی ، SENZ3D بر اساس دوربین عمق 325 Softkinetic ارائه می دهند. فن آوری های Infineon و PMD دوربین های عمق یکپارچه یکپارچه را برای کنترل حرکات نزدیک از دستگاه های مصرف کننده مانند رایانه های شخصی و لپ تاپ های همه در یک فعال می کنند (Picco Flexx و Picco Monstar دوربین های).

استفاده از دوربین های TOF در بازی ها

دوربین های هوشمند

چندین تلفن هوشمند شامل دوربین های زمان پرواز است. اینها عمدتاً برای بهبود کیفیت عکس ها با ارائه اطلاعات مربوط به نرم افزار دوربین در مورد پیش زمینه و پس زمینه استفاده می شود. اولین تلفن همراه برای استفاده از چنین فناوری LG G3 بود که در اوایل سال 2014 منتشر شد.

استفاده از دوربین های TOF در تلفن های همراه

اندازه گیری و دید ماشین

برنامه های دیگر وظایف اندازه گیری هستند ، به عنوان مثال برای پر کردن ارتفاع در سیلوها. در دید ماشین صنعتی ، دوربین زمان پرواز به طبقه بندی و مکان یابی اشیاء برای استفاده توسط روبات ها ، مانند مواردی که از طریق نقاله عبور می کنند ، کمک می کند. کنترل درب می تواند به راحتی بین حیوانات و انسانهایی که به درب می رسند تمایز قائل شوند.

روباتیک

استفاده دیگر از این دوربین ها زمینه رباتیک است: روبات های تلفن همراه می توانند خیلی سریع نقشه ای از محیط اطراف خود را بسازند و آنها را قادر می سازد تا از موانع خودداری کنند یا از یک شخص پیشرو پیروی کنند. از آنجا که محاسبه فاصله ساده است ، فقط از قدرت محاسباتی کمی استفاده می شود. از آنجا که از این دوربین ها نیز می توان برای اندازه گیری مسافت استفاده کرد ، تیم هایی برای اولین مسابقه رباتیک شناخته شده اند که از دستگاه هایی برای کارهای روزمره استفاده می کنند.

توپوگرافی زمین

دوربینبرای به دست آوردن مدلهای ارتفاع دیجیتال از توپوگرافی سطح زمین ، برای مطالعات در ژئومورفولوژی استفاده شده است.

استفاده از دوربین های TOF در ژئومورفولوژی