一、 Qu'est-ce que l'heure des caméras de vol?

Les caméras du temps de vol (TOF) sont un type de technologie de détection de profondeur qui mesure la distance entre la caméra et les objets de la scène en utilisant le temps nécessaire pour que la lumière se rend aux objets et retourne à la caméra. Ils sont couramment utilisés dans diverses applications telles que la réalité augmentée, la robotique, la numérisation 3D, la reconnaissance des gestes, etc.

Caméras TofTravaillez en émettant un signal lumineux, en la lumière généralement infrarouge et en mesurant le temps nécessaire au signal pour rebondir après avoir frappé des objets dans la scène. Cette mesure de temps est ensuite utilisée pour calculer la distance aux objets, créant une carte de profondeur ou une représentation 3D de la scène.

L'heure des caméras de vol

Par rapport à d'autres technologies de détection de profondeur comme la lumière structurée ou la vision stéréo, les caméras TOF offrent plusieurs avantages. Ils fournissent des informations de profondeur en temps réel, ont une conception relativement simple et peuvent fonctionner dans diverses conditions d'éclairage. Les caméras TOF sont également compactes et peuvent être intégrées dans des appareils plus petits comme les smartphones, les tablettes et les appareils portables.

Les applications des caméras TOF sont diverses. Dans la réalité augmentée, les caméras TOF peuvent détecter avec précision la profondeur des objets et améliorer le réalisme des objets virtuels placés dans le monde réel. En robotique, ils permettent aux robots de percevoir leur environnement et de naviguer plus efficacement les obstacles. Dans le balayage 3D, les caméras TOF peuvent rapidement capturer la géométrie des objets ou des environnements à diverses fins telles que la réalité virtuelle, les jeux ou l'impression 3D. Ils sont également utilisés dans des applications biométriques, telles que la reconnaissance faciale ou la reconnaissance des gestes de la main.

二、Composantes des caméras de vol

Caméras du temps de vol (TOF)se composent de plusieurs composants clés qui travaillent ensemble pour permettre la détection de profondeur et la mesure de la distance. Les composants spécifiques peuvent varier en fonction de la conception et du fabricant, mais voici les éléments fondamentaux que l'on trouve généralement dans les systèmes de caméra TOF:

Source lumineuse:

Les caméras TOF utilisent une source lumineuse pour émettre un signal lumineux, généralement sous la forme d'une lumière infrarouge (IR). La source lumineuse peut être une LED (diode émettrice de lumière) ou une diode laser, selon la conception de la caméra. La lumière émise se déplace vers les objets de la scène.

Optique:

Une lentille rassemble la lumière réfléchie et images l'environnement sur le capteur d'image (tableau de plan focal). Un filtre passe-bande optique ne passe la lumière que avec la même longueur d'onde que l'unité d'éclairage. Cela aide à supprimer la lumière non divise et à réduire le bruit.

Capteur d'image:

C'est le cœur de la caméra TOF. Chaque pixel mesure le temps que la lumière a pris pour voyager de l'unité d'éclairage (laser ou LED) à l'objet et revenir au réseau plan focal.

Circuits de synchronisation:

Pour mesurer avec précision le temps de vol, la caméra a besoin de circuits de synchronisation précis. Ce circuit contrôle l'émission du signal d'éclairage et détecte le temps nécessaire à la lumière pour se rendre aux objets et revenir à la caméra. Il synchronise les processus d'émission et de détection pour assurer des mesures de distance précises.

Modulation:

QuelquesCaméras TofIncorporer les techniques de modulation pour améliorer la précision et la robustesse des mesures de distance. Ces caméras modulent le signal lumineux émis avec un motif ou une fréquence spécifique. La modulation aide à distinguer la lumière émise des autres sources de lumière ambiante et améliore la capacité de la caméra à différencier les différents objets de la scène.

Algorithme de calcul de profondeur:

Pour convertir les mesures du temps de vol en informations de profondeur, les caméras TOF utilisent des algorithmes sophistiqués. Ces algorithmes analysent les données de synchronisation reçues du photodétecteur et calculent la distance entre la caméra et les objets de la scène. Les algorithmes de calcul de la profondeur impliquent souvent une compensation de facteurs tels que la vitesse de propagation de la lumière, le temps de réponse du capteur et l'interférence de lumière ambiante.

Sortie de données de profondeur:

Une fois le calcul de profondeur effectué, la caméra TOF fournit une sortie de données de profondeur. Cette sortie peut prendre la forme d'une carte de profondeur, d'un nuage de points ou d'une représentation 3D de la scène. Les données de profondeur peuvent être utilisées par les applications et les systèmes pour permettre diverses fonctionnalités telles que le suivi des objets, la réalité augmentée ou la navigation robotique.

Il est important de noter que l'implémentation spécifique et les composants des caméras TOF peuvent varier selon différents fabricants et modèles. Les progrès de la technologie peuvent introduire des fonctionnalités et des améliorations supplémentaires pour améliorer les performances et les capacités des systèmes de caméras TOF.

三、 Applications

Applications automobiles

Caméras de temps de volsont utilisés dans les fonctions d'assistance et de sécurité pour les applications automobiles avancées telles que la sécurité des piétons active, la détection précrash et les applications intérieures comme la détection hors position (POO).

L'application de caméras TOF

Interfaces et jeux humains-machine

As Caméras de temps de volFournir des images à distance en temps réel, il est facile de suivre les mouvements des humains. Cela permet de nouvelles interactions avec les appareils de consommation tels que les téléviseurs. Un autre sujet consiste à utiliser ce type de caméras pour interagir avec les jeux sur des consoles de jeux vidéo. Applications utilisant la vision par ordinateur et les techniques de reconnaissance des gestes.

Creative et Intel fournissent également un type similaire de caméra de temps de vol à geste interactif pour les jeux, le Senz3d basé sur la caméra DepthSense 325 de Softnetic. Les technologies Infineon et PMD permettent de minuscules caméras de profondeur 3D intégrées pour le contrôle des gestes à courte portée des appareils de consommation comme les PC et les ordinateurs portables tout-en-un (Picco Flexx et Picco Monstar Caméras).

L'application de caméras TOF dans les jeux

Caméras pour smartphone

Plusieurs smartphones comprennent des caméras de temps de vol. Ceux-ci sont principalement utilisés pour améliorer la qualité des photos en fournissant aux logiciels de la caméra des informations sur le premier plan et les antécédents. Le premier téléphone mobile à utiliser une telle technologie a été le LG G3, publié début 2014.

L'application de caméras TOF dans les téléphones mobiles

Mesure et vision machine

Les autres applications sont des tâches de mesure, par exemple pour la hauteur de remplissage dans les silos. Dans la vision industrielle de la machine, la caméra du temps de vol aide à classer et à localiser des objets à utiliser par des robots, tels que les éléments passant sur un convoyeur. Les commandes de porte peuvent distinguer facilement les animaux et les humains atteignant la porte.

Robotique

Une autre utilisation de ces caméras est le domaine de la robotique: les robots mobiles peuvent construire une carte de leur environnement très rapidement, leur permettant d'éviter les obstacles ou de suivre une personne principale. Comme le calcul de la distance est simple, seule peu de puissance de calcul est utilisée. Étant donné que ces caméras peuvent également être utilisées pour mesurer la distance, les équipes pour la première concours de robotique sont connues pour utiliser les appareils pour les routines autonomes.

Topographie de la Terre

Caméras Tofont été utilisés pour obtenir des modèles d'élévation numérique de la topographie de surface de la Terre, pour des études en géomorphologie.

L'application des caméras TOF en géomorphologie