一, რა არის ფრენის კამერების დრო?

ფრენის დროის (ToF) კამერები არის სიღრმის აღქმის ტექნოლოგიის ტიპი, რომელიც ზომავს მანძილს კამერასა და ობიექტებს შორის სცენაზე იმ დროის გამოყენებით, რომელიც სჭირდება სინათლის გადაადგილებას ობიექტებამდე და უკან კამერაში. ისინი ჩვეულებრივ გამოიყენება სხვადასხვა აპლიკაციებში, როგორიცაა გაძლიერებული რეალობა, რობოტიკა, 3D სკანირება, ჟესტების ამოცნობა და სხვა.

ToF კამერებიმუშაობა მსუბუქი სიგნალის, როგორც წესი, ინფრაწითელი შუქის გამოსხივებით და იმ დროის გაზომვით, რომელიც სჭირდება სიგნალის დაბრუნებას სცენაზე ობიექტებზე დარტყმის შემდეგ. ამ დროის გაზომვა შემდეგ გამოიყენება ობიექტებამდე მანძილის გამოსათვლელად, სიღრმის რუქის ან სცენის 3D წარმოდგენის შესაქმნელად.

ფრენის კამერების დრო

სხვა სიღრმის სენსორულ ტექნოლოგიებთან შედარებით, როგორიცაა სტრუქტურირებული შუქი ან სტერეო ხედვა, ToF კამერები რამდენიმე უპირატესობას გვთავაზობს. ისინი უზრუნველყოფენ რეალურ დროში სიღრმის ინფორმაციას, აქვთ შედარებით მარტივი დიზაინი და შეუძლიათ მუშაობა სხვადასხვა განათების პირობებში. ToF კამერები ასევე კომპაქტურია და შეიძლება ინტეგრირებული იყოს უფრო პატარა მოწყობილობებში, როგორიცაა სმარტფონები, ტაბლეტები და ტარებადი მოწყობილობები.

ToF კამერების აპლიკაციები მრავალფეროვანია. გაძლიერებულ რეალობაში ToF კამერებს შეუძლიათ ზუსტად ამოიცნონ ობიექტების სიღრმე და გააუმჯობესონ რეალურ სამყაროში განთავსებული ვირტუალური ობიექტების რეალიზმი. რობოტიკაში ისინი რობოტებს საშუალებას აძლევს აღიქვან თავიანთი გარემო და უფრო ეფექტურად გადალახონ დაბრკოლებები. 3D სკანირებისას ToF კამერებს შეუძლიათ სწრაფად აღბეჭდონ ობიექტების ან გარემოს გეომეტრია სხვადასხვა მიზნებისთვის, როგორიცაა ვირტუალური რეალობა, თამაშები ან 3D ბეჭდვა. ისინი ასევე გამოიყენება ბიომეტრიულ აპლიკაციებში, როგორიცაა სახის ამოცნობა ან ხელის ჟესტების ამოცნობა.

შენ,ფრენის კამერების დროის კომპონენტები

ფრენის დროის (ToF) კამერებიშედგება რამდენიმე ძირითადი კომპონენტისგან, რომლებიც ერთად მუშაობენ, რათა უზრუნველყონ სიღრმის ზონდირება და მანძილის გაზომვა. კონკრეტული კომპონენტები შეიძლება განსხვავდებოდეს დიზაინისა და მწარმოებლის მიხედვით, მაგრამ აქ არის ძირითადი ელემენტები, რომლებიც ჩვეულებრივ გვხვდება ToF კამერის სისტემებში:

სინათლის წყარო:

ToF კამერები იყენებენ სინათლის წყაროს სინათლის სიგნალის გამოსაცემად, ჩვეულებრივ ინფრაწითელი (IR) სინათლის სახით. სინათლის წყარო შეიძლება იყოს LED (შუქის გამოსხივების დიოდი) ან ლაზერული დიოდი, კამერის დიზაინის მიხედვით. გამოსხივებული შუქი მიემართება სცენის ობიექტებისკენ.

ოპტიკა:

ობიექტივი აგროვებს ასახულ შუქს და ასახავს გარემოს გამოსახულების სენსორზე (ფოკალური სიბრტყის მასივი). ოპტიკური ზოლიანი ფილტრი მხოლოდ შუქს გასცემს იმავე ტალღის სიგრძით, როგორც განათების განყოფილება. ეს ხელს უწყობს არარეგულარული სინათლის ჩახშობას და ხმაურის შემცირებას.

გამოსახულების სენსორი:

ეს არის TOF კამერის გული. თითოეული პიქსელი ზომავს დროს, რომელსაც შუქი ატარებს განათების ერთეულიდან (ლაზერი ან LED) ობიექტამდე და უკან ფოკუსური სიბრტყის მასივში გადასატანად.

დროის წრე:

ფრენის დროის ზუსტად გასაზომად, კამერას სჭირდება ზუსტი დროის წრე. ეს წრე აკონტროლებს სინათლის სიგნალის ემისიას და აღმოაჩენს დროს, რომელიც სჭირდება სინათლის გადაადგილებას ობიექტებთან და კამერაში დაბრუნებას. ის სინქრონიზებს ემისიის და გამოვლენის პროცესებს, რათა უზრუნველყოს მანძილის ზუსტი გაზომვები.

მოდულაცია:

ზოგიერთიToF კამერებიმოდულაციის ტექნიკის ჩართვა მანძილის გაზომვების სიზუსტისა და გამძლეობის გასაუმჯობესებლად. ეს კამერები ახდენენ გამოსხივებულ სინათლის სიგნალს კონკრეტული ნიმუშით ან სიხშირით. მოდულაცია ეხმარება განასხვავოს გამოსხივებული შუქი გარემოს სინათლის სხვა წყაროებისგან და აძლიერებს კამერის უნარს განასხვავოს სხვადასხვა ობიექტები სცენაზე.

სიღრმის გამოთვლის ალგორითმი:

ფრენის დროის გაზომვების სიღრმის ინფორმაციად გადასაყვანად, ToF კამერები იყენებენ დახვეწილ ალგორითმებს. ეს ალგორითმები აანალიზებენ ფოტოდეტექტორიდან მიღებულ დროის მონაცემებს და გამოთვლიან მანძილს კამერასა და სცენაზე არსებულ ობიექტებს შორის. სიღრმის გამოთვლის ალგორითმები ხშირად მოიცავს ისეთი ფაქტორების კომპენსაციას, როგორიცაა სინათლის გავრცელების სიჩქარე, სენსორის რეაგირების დრო და გარემოს სინათლის ჩარევა.

სიღრმის მონაცემების გამომავალი:

სიღრმის გაანგარიშების შემდეგ, ToF კამერა უზრუნველყოფს სიღრმის მონაცემების გამოტანას. ამ გამომავალს შეუძლია მიიღოს სიღრმისეული რუკის, წერტილის ღრუბლის ან სცენის 3D წარმოდგენის ფორმა. სიღრმის მონაცემების გამოყენება შესაძლებელია აპლიკაციებისა და სისტემების მიერ სხვადასხვა ფუნქციების გასააქტიურებლად, როგორიცაა ობიექტების თვალყურის დევნება, გაძლიერებული რეალობა ან რობოტული ნავიგაცია.

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ToF კამერების კონკრეტული განხორციელება და კომპონენტები შეიძლება განსხვავდებოდეს სხვადასხვა მწარმოებლისა და მოდელის მიხედვით. ტექნოლოგიის წინსვლამ შეიძლება შემოიღოს დამატებითი ფუნქციები და გაუმჯობესებები ToF კამერის სისტემების მუშაობისა და შესაძლებლობების გასაუმჯობესებლად.

三, აპლიკაციები

საავტომობილო აპლიკაციები

ფრენის დროის კამერებიგამოიყენება დამხმარე და უსაფრთხოების ფუნქციებში მოწინავე საავტომობილო აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა ფეხით მოსიარულეთა აქტიური უსაფრთხოება, ავარიის გამოვლენა და შიდა აპლიკაციებში, როგორიცაა პოზიციის გარეთ (OOP) ამოცნობა.

ToF კამერების გამოყენება

ადამიანი-მანქანის ინტერფეისი და თამაში

As ფრენის დროის კამერებიუზრუნველყოს მანძილის სურათები რეალურ დროში, ადვილია თვალყური ადევნო ადამიანთა მოძრაობას. ეს საშუალებას აძლევს ახალ ინტერაქციას სამომხმარებლო მოწყობილობებთან, როგორიცაა ტელევიზორები. კიდევ ერთი თემაა ამ ტიპის კამერების გამოყენება ვიდეო თამაშების კონსოლებზე თამაშებთან ურთიერთობისთვის. მეორე თაობის Kinect სენსორი, რომელიც თავდაპირველად იყო Xbox One კონსოლთან ერთად, იყენებდა ფრენის დროის კამერას მისი დიაპაზონის გამოსახულების მისაღებად, რაც საშუალებას აძლევდა მომხმარებლის ბუნებრივ ინტერფეისს და თამაშს. აპლიკაციები კომპიუტერული ხედვისა და ჟესტების ამოცნობის ტექნიკის გამოყენებით.

Creative და Intel ასევე გთავაზობთ მსგავსი ტიპის ინტერაქტიული ჟესტების ფრენის დროის კამერას თამაშებისთვის, Senz3D, რომელიც დაფუძნებულია Softkinetic-ის DepthSense 325 კამერაზე. Infineon და PMD Technologies უშვებენ პატარა ინტეგრირებულ 3D სიღრმის კამერებს სამომხმარებლო მოწყობილობების ჟესტიკულაციის ახლო მანძილისთვის კონტროლისთვის, როგორიცაა ყველა ერთში კომპიუტერები და ლეპტოპები (Picco flexx და Picco monstar კამერები).

ToF კამერების გამოყენება თამაშებში

სმარტფონის კამერები

რამდენიმე სმარტფონს აქვს ფრენის დროის კამერები. ისინი ძირითადად გამოიყენება ფოტოების ხარისხის გასაუმჯობესებლად, კამერის პროგრამული უზრუნველყოფის მიწოდებით წინა პლანზე და ფონის შესახებ ინფორმაციის მიწოდებით. პირველი მობილური ტელეფონი, რომელმაც გამოიყენა ასეთი ტექნოლოგია, იყო LG G3, რომელიც გამოვიდა 2014 წლის დასაწყისში.

ToF კამერების გამოყენება მობილურ ტელეფონებში

გაზომვა და მანქანური ხედვა

სხვა აპლიკაციებია საზომი ამოცანები, მაგ. სილოსების შევსების სიმაღლე. სამრეწველო მანქანურ ხედვაში, ფრენის დროის კამერა ეხმარება რობოტების გამოსაყენებელი ობიექტების კლასიფიკაციასა და განთავსებას, როგორიცაა კონვეიერზე გამავალი საგნები. კარის კონტროლერებს შეუძლიათ ადვილად განასხვავონ კარამდე მისული ცხოველები და ადამიანები.

რობოტები

ამ კამერების კიდევ ერთი გამოყენება არის რობოტიკის სფერო: მობილურ რობოტებს შეუძლიათ შექმნან თავიანთი გარემოს რუკა ძალიან სწრაფად, რაც მათ საშუალებას მისცემს თავიდან აიცილონ დაბრკოლებები ან მიჰყვნენ წამყვან ადამიანს. ვინაიდან მანძილის გაანგარიშება მარტივია, მხოლოდ მცირე გამოთვლითი ძალა გამოიყენება. ვინაიდან ამ კამერების გამოყენება შესაძლებელია მანძილის გასაზომადაც, ცნობილია, რომ FIRST Robotics Competition-ის გუნდები იყენებენ მოწყობილობებს ავტონომიური რუტინებისთვის.

დედამიწის ტოპოგრაფია

ToF კამერებიგამოყენებული იქნა დედამიწის ზედაპირის ტოპოგრაფიის ციფრული სიმაღლის მოდელების მისაღებად, გეომორფოლოგიაში კვლევებისთვის.

ToF კამერების გამოყენება გეომორფოლოგიაში