一、Ո՞րն է թռիչքի տեսախցիկների ժամանակը:

Թռիչքի ժամանակի տեսախցիկները (ToF) խորության ընկալման տեխնոլոգիա են, որը չափում է տեսախցիկի և տեսարանի օբյեկտների միջև եղած հեռավորությունը՝ օգտագործելով այն ժամանակը, որ լույսը շարժվում է դեպի օբյեկտներ և վերադառնում դեպի տեսախցիկ: Դրանք սովորաբար օգտագործվում են տարբեր ծրագրերում, ինչպիսիք են ընդլայնված իրականությունը, ռոբոտաշինությունը, 3D սկանավորումը, ժեստերի ճանաչումը և այլն:

ToF տեսախցիկներաշխատում է լուսային ազդանշան արձակելով, սովորաբար ինֆրակարմիր լույս, և չափում է այն ժամանակը, որ տևում է, որպեսզի ազդանշանը հետ ցատկի տեսարանի օբյեկտներին հարվածելուց հետո: Ժամանակի այս չափումն այնուհետև օգտագործվում է օբյեկտների հեռավորությունը հաշվարկելու համար՝ ստեղծելով խորության քարտեզ կամ տեսարանի 3D ներկայացում:

Թռիչքի տեսախցիկների ժամանակը

Համեմատած խորության ընկալման այլ տեխնոլոգիաների, ինչպիսիք են կառուցվածքային լույսը կամ ստերեո տեսլականը, ToF տեսախցիկները մի քանի առավելություններ են տալիս: Նրանք տրամադրում են իրական ժամանակի խորության տեղեկատվություն, ունեն համեմատաբար պարզ դիզայն և կարող են աշխատել տարբեր լուսավորության պայմաններում: ToF տեսախցիկները նույնպես կոմպակտ են և կարող են ինտեգրվել ավելի փոքր սարքերում, ինչպիսիք են սմարթֆոնները, պլանշետները և կրելի սարքերը:

ToF տեսախցիկների կիրառությունները բազմազան են։ Ընդլայնված իրականության մեջ ToF տեսախցիկները կարող են ճշգրիտ հայտնաբերել օբյեկտների խորությունը և բարելավել իրական աշխարհում տեղադրված վիրտուալ օբյեկտների ռեալիզմը: Ռոբոտաշինության մեջ դրանք ռոբոտներին հնարավորություն են տալիս ընկալել իրենց շրջապատը և ավելի արդյունավետ կերպով նավարկելու խոչընդոտները: 3D սկանավորման ժամանակ ToF տեսախցիկները կարող են արագորեն ֆիքսել առարկաների կամ միջավայրերի երկրաչափությունը տարբեր նպատակներով, ինչպիսիք են վիրտուալ իրականությունը, խաղերը կամ 3D տպագրությունը: Դրանք նաև օգտագործվում են կենսաչափական ծրագրերում, ինչպիսիք են դեմքի ճանաչման կամ ձեռքի ժեստերի ճանաչումը:

դու,Թռիչքի տեսախցիկների ժամանակի բաղադրիչները

Թռիչքի ժամանակի (ToF) տեսախցիկներբաղկացած է մի քանի հիմնական բաղադրիչներից, որոնք միասին աշխատում են խորության ընկալման և հեռավորության չափման համար: Հատուկ բաղադրիչները կարող են տարբեր լինել՝ կախված դիզայնից և արտադրողից, բայց ահա հիմնական տարրերը, որոնք սովորաբար հանդիպում են ToF տեսախցիկի համակարգերում.

Լույսի աղբյուր.

ToF տեսախցիկները օգտագործում են լույսի աղբյուր լուսային ազդանշան արձակելու համար, սովորաբար ինֆրակարմիր (IR) լույսի տեսքով: Լույսի աղբյուրը կարող է լինել LED (Light-Emitting Diode) կամ լազերային դիոդ՝ կախված տեսախցիկի դիզայնից: Արտանետվող լույսը շարժվում է դեպի տեսարանի առարկաները:

Օպտիկա:

Ոսպնյակը հավաքում է արտացոլված լույսը և պատկերում է շրջակա միջավայրը պատկերի սենսորի վրա (կիզակետային հարթության զանգված): Օպտիկական ժապավենային ֆիլտրը միայն լույսը փոխանցում է նույն ալիքի երկարությամբ, ինչ լուսավորման միավորը: Սա օգնում է ճնշել ոչ տեղին լույսը և նվազեցնել աղմուկը:

Պատկերի սենսոր.

Սա TOF տեսախցիկի սիրտն է: Յուրաքանչյուր պիքսել չափում է այն ժամանակը, որը լույսը տևել է լուսավորման միավորից (լազերային կամ LED) դեպի օբյեկտ և վերադառնալ դեպի կիզակետային հարթություն:

Ժամկետային սխեման.

Թռիչքի ժամանակը ճշգրիտ չափելու համար տեսախցիկին անհրաժեշտ է ճշգրիտ ժամանակի սխեման: Այս սխեման վերահսկում է լուսային ազդանշանի արտանետումը և հայտնաբերում է այն ժամանակը, որը պահանջվում է, որպեսզի լույսը շարժվի դեպի օբյեկտներ և վերադառնա դեպի տեսախցիկ: Այն համաժամացնում է արտանետումների և հայտնաբերման գործընթացները՝ ապահովելու հեռավորության ճշգրիտ չափումներ:

Մոդուլյացիա:

ՈմանքToF տեսախցիկներներառել մոդուլյացիայի տեխնիկան՝ բարելավելու հեռավորության չափումների ճշգրտությունն ու ամրությունը: Այս տեսախցիկները մոդուլավորում են արտանետվող լուսային ազդանշանը որոշակի օրինաչափությամբ կամ հաճախականությամբ: Մոդուլյացիան օգնում է տարբերել արտանետվող լույսը շրջակա միջավայրի լույսի այլ աղբյուրներից և ուժեղացնում է տեսախցիկի՝ տեսարանի տարբեր առարկաները տարբերելու ունակությունը:

Խորության հաշվարկման ալգորիթմ:

Թռիչքի ժամանակի չափումները խորության տեղեկատվության վերածելու համար ToF տեսախցիկները օգտագործում են բարդ ալգորիթմներ: Այս ալգորիթմները վերլուծում են ֆոտոդետեկտորից ստացված ժամանակի տվյալները և հաշվարկում տեսախցիկի և տեսարանի օբյեկտների միջև հեռավորությունը: Խորության հաշվարկման ալգորիթմները հաճախ ներառում են այնպիսի գործոնների փոխհատուցում, ինչպիսիք են լույսի տարածման արագությունը, սենսորների արձագանքման ժամանակը և շրջակա լույսի միջամտությունը:

Խորության տվյալների ելք.

Խորության հաշվարկը կատարելուց հետո ToF տեսախցիկը տրամադրում է խորության տվյալների ելք: Այս ելքը կարող է ունենալ խորության քարտեզի, կետային ամպի կամ տեսարանի 3D ներկայացման ձև: Խորության տվյալները կարող են օգտագործվել հավելվածների և համակարգերի կողմից՝ հնարավորություն տալու տարբեր գործառույթներ, ինչպիսիք են օբյեկտների հետագծումը, ընդլայնված իրականությունը կամ ռոբոտային նավիգացիան:

Կարևոր է նշել, որ ToF տեսախցիկների հատուկ իրականացումը և բաղադրիչները կարող են տարբեր լինել տարբեր արտադրողների և մոդելների միջև: Տեխնոլոգիաների առաջընթացը կարող է ներմուծել լրացուցիչ հնարավորություններ և կատարելագործումներ՝ ToF տեսախցիկի համակարգերի արդյունավետությունն ու հնարավորությունները բարելավելու համար:

三, Դիմումներ

Ավտոմոբիլային հավելվածներ

Թռիչքի ժամանակի տեսախցիկներօգտագործվում են աջակցության և անվտանգության գործառույթներում առաջադեմ ավտոմոբիլային ծրագրերի համար, ինչպիսիք են հետիոտների ակտիվ անվտանգությունը, վթարից առաջ հայտնաբերումը և ինտերիերի այնպիսի ծրագրեր, ինչպիսիք են դիրքից դուրս (OOP) հայտնաբերումը:

ToF տեսախցիկների կիրառումը

Մարդ-մեքենա ինտերֆեյս և խաղ

As թռիչքի ժամանակի տեսախցիկներտրամադրել հեռավորության պատկերներ իրական ժամանակում, հեշտ է հետևել մարդկանց շարժումներին: Սա թույլ է տալիս նոր փոխազդեցություն ունենալ սպառողական սարքերի հետ, ինչպիսիք են հեռուստացույցները: Մեկ այլ թեմա է օգտագործել այս տեսակի տեսախցիկները՝ վիդեո խաղերի վահանակների խաղերի հետ փոխազդելու համար: Երկրորդ սերնդի Kinect սենսորը, որն ի սկզբանե ներառված էր Xbox One վահանակի հետ, օգտագործում էր թռիչքի ժամանակի տեսախցիկ իր տիրույթի պատկերման համար՝ հնարավորություն տալով օգտատիրոջ բնական ինտերֆեյսները և խաղերը: համակարգչային տեսլականի և ժեստերի ճանաչման տեխնիկա օգտագործող հավելվածներ:

Creative-ը և Intel-ը տրամադրում են նաև խաղերի համար նախատեսված ինտերակտիվ ժեստերի ժամանակի տեսախցիկ՝ Senz3D-ը, որը հիմնված է Softkinetic-ի DepthSense 325 տեսախցիկի վրա: Infineon-ը և PMD Technologies-ը հնարավորություն են տալիս փոքրիկ ինտեգրված 3D խորության տեսախցիկներին՝ սպառողական սարքերի մոտ ժեստերով կառավարելու համար, ինչպիսիք են՝ «ամբողջական համակարգիչները» և նոութբուքերը (Picco flexx և Picco monstar տեսախցիկներ):

ToF տեսախցիկների կիրառումը խաղերում

Սմարթֆոնների տեսախցիկներ

Մի քանի սմարթֆոններ ներառում են թռիչքի ժամանակի տեսախցիկներ: Դրանք հիմնականում օգտագործվում են լուսանկարների որակը բարելավելու համար՝ տեսախցիկի ծրագրակազմին տրամադրելով տեղեկատվություն առաջին պլանի և հետին պլանի մասին: Առաջին բջջային հեռախոսը, որն օգտագործում էր նման տեխնոլոգիա, LG G3-ն էր, որը թողարկվեց 2014 թվականի սկզբին:

ToF տեսախցիկների կիրառումը բջջային հեռախոսներում

Չափում և մեքենայական տեսողություն

Մյուս կիրառությունները չափման առաջադրանքներն են, օրինակ՝ սիլոսների լցման բարձրության համար: Արդյունաբերական մեքենայական տեսողության մեջ թռիչքի ժամանակի տեսախցիկը օգնում է դասակարգել և տեղորոշել ռոբոտների օգտագործման համար նախատեսված առարկաները, օրինակ՝ փոխակրիչի վրայով անցնող իրերը: Դռների կառավարման սարքերը հեշտությամբ կարող են տարբերել դռան մոտ հասնող կենդանիներին և մարդկանց:

Ռոբոտաշինություն

Այս տեսախցիկների մեկ այլ կիրառություն ռոբոտաշինության ոլորտն է. շարժական ռոբոտները կարող են շատ արագ կառուցել իրենց շրջապատի քարտեզը՝ հնարավորություն տալով նրանց խուսափել խոչընդոտներից կամ հետևել առաջատար մարդուն: Քանի որ հեռավորության հաշվարկը պարզ է, օգտագործվում է միայն քիչ հաշվողական հզորություն: Քանի որ այս տեսախցիկները կարող են օգտագործվել նաև հեռավորությունը չափելու համար, հայտնի է դարձել, որ FIRST Robotics Competition-ի թիմերը սարքերն օգտագործում են ինքնավար ռեժիմների համար:

Երկրի տեղագրություն

ToF տեսախցիկներօգտագործվել են Երկրի մակերևույթի տեղագրության բարձրության թվային մոդելներ ձեռք բերելու համար՝ գեոմորֆոլոգիայի ուսումնասիրությունների համար:

ToF տեսախցիկների կիրառումը գեոմորֆոլոգիայում