一、 რა არის ფრენის კამერების დრო?

ფრენის დროების (TOF) კამერები არის სიღრმის სენსორული ტექნოლოგიის ტიპი, რომელიც ზომავს მანძილზე კამერასა და ობიექტებს შორის მანძილს შორის, იმ დროის გამოყენებით, რაც სინათლისთვის სჭირდება ობიექტებზე გამგზავრებას და კამერას. ისინი ჩვეულებრივ გამოიყენება სხვადასხვა პროგრამებში, როგორიცაა დამატებული რეალობა, რობოტები, 3D სკანირება, ჟესტების აღიარება და სხვა.

TOF კამერებიიმუშავეთ მსუბუქი სიგნალის, როგორც წესი, ინფრაწითელი შუქის გამოსხივებით და სიგნალის მისაღებად დროზე გასვლის შემდეგ, რაც სცენაზე ობიექტების დარტყმის შემდეგ ხდება. ამ დროის გაზომვა შემდეგ გამოიყენება ობიექტებთან მანძილის გამოსათვლელად, სიღრმის რუქის შესაქმნელად ან სცენის 3D წარმოდგენის შესაქმნელად.

ფრენის კამერების დრო

შედარებით სხვა სიღრმის სენსორული ტექნოლოგიები, როგორიცაა სტრუქტურირებული შუქი ან სტერეო ხედვა, TOF კამერები გთავაზობთ რამდენიმე უპირატესობას. ისინი უზრუნველყოფენ რეალურ დროში სიღრმისეულ ინფორმაციას, აქვთ შედარებით მარტივი დიზაინი და შეუძლიათ მუშაობდნენ სხვადასხვა განათების პირობებში. TOF კამერები ასევე კომპაქტურია და შეიძლება ინტეგრირებული იყოს უფრო მცირე ზომის მოწყობილობებში, როგორიცაა სმარტფონები, ტაბლეტები და აცვიათ მოწყობილობები.

TOF კამერების პროგრამები მრავალფეროვანია. გაძლიერებულ რეალობაში, TOF კამერებს შეუძლიათ ზუსტად დაადგინონ ობიექტების სიღრმე და გააუმჯობესონ რეალურ სამყაროში მოთავსებული ვირტუალური ობიექტების რეალიზმი. რობოტიკაში, ისინი რობოტებს საშუალებას აძლევენ, აღიქვან თავიანთი გარემოთი და უფრო ეფექტურად ნავიგაცია გაუწიონ დაბრკოლებებს. 3D სკანირებისას, TOF კამერებს შეუძლიათ სწრაფად დაიპყროთ ობიექტების ან გარემოს გეომეტრია სხვადასხვა მიზნებისათვის, როგორიცაა ვირტუალური რეალობა, თამაში ან 3D ბეჭდვა. ისინი ასევე გამოიყენება ბიომეტრიულ პროგრამებში, როგორიცაა სახის აღიარება ან ხელით ჟესტების აღიარება.

二、ფრენის კამერების დროის კომპონენტები

ფრენის დრო-ფრენის (TOF) კამერებიშედგება რამდენიმე ძირითადი კომპონენტისგან, რომლებიც ერთად მუშაობენ სიღრმისეული ზონდირების და მანძილის გაზომვის მიზნით. სპეციფიკური კომპონენტები შეიძლება განსხვავდებოდეს დიზაინისა და მწარმოებლის მიხედვით, მაგრამ აქ მოცემულია ფუნდამენტური ელემენტები, რომლებიც ჩვეულებრივ გვხვდება TOF კამერის სისტემებში:

სინათლის წყარო:

TOF კამერები იყენებენ მსუბუქი წყაროს მსუბუქი სიგნალის გამოსხივების მიზნით, ჩვეულებრივ ინფრაწითელი (IR) შუქის სახით. სინათლის წყარო შეიძლება იყოს LED (მსუბუქი გამოსხივების დიოდი) ან ლაზერული დიოდი, დამოკიდებულია კამერის დიზაინზე. გამოსხივებული შუქი მიემგზავრება სცენის ობიექტებისკენ.

ოპტიკა:

ობიექტივი აგროვებს ასახულ შუქს და ასახავს გარემოს გამოსახულების სენსორზე (ფოკალური თვითმფრინავის მასივი). ოპტიკური ბენდის გამავლობის ფილტრი მხოლოდ შუქს გადის იმავე ტალღის სიგრძით, როგორც განათების ერთეული. ეს ხელს უწყობს არა მუდმივი შუქის ჩახშობას და ხმაურის შემცირებას.

სურათის სენსორი:

ეს არის TOF კამერის გული. თითოეული პიქსელი ზომავს იმ დროს, როდესაც შუქი აიღო განათების განყოფილებიდან (ლაზერი ან LED) ობიექტამდე და დაუბრუნდა ფოკალური თვითმფრინავის მასივს.

დროული წრე:

ფრენის დროულად ზუსტად გასაზომად, კამერას სჭირდება ზუსტი დროული წრე. ეს წრე აკონტროლებს მსუბუქი სიგნალის გამოსხივებას და გამოავლენს იმ დრო, რომელსაც სჭირდება სინათლისთვის ობიექტებზე გამგზავრება და კამერაზე დაბრუნება. იგი სინქრონიზირებს ემისიისა და გამოვლენის პროცესებს, რათა უზრუნველყოს მანძილის ზუსტი გაზომვები.

მოდულაცია:

რაღაცTOF კამერებიშეიტანეთ მოდულაციის ტექნიკა დისტანციური გაზომვების სიზუსტისა და სიმტკიცის გასაუმჯობესებლად. ეს კამერები ახდენენ გამოსხივებულ მსუბუქი სიგნალის მოდულირებას კონკრეტული ნიმუშით ან სიხშირით. მოდულაცია ხელს უწყობს განასხვავოს გამოსხივებული შუქი სხვა გარემო შუქის წყაროებისგან და აძლიერებს კამერის უნარს, დიფერენცირება მოახდინოს სცენაზე სხვადასხვა ობიექტებს შორის.

სიღრმის გაანგარიშების ალგორითმი:

ფრენის გაზომვების სიღრმისეული ინფორმაციის გადაქცევისთვის, TOF კამერები იყენებენ დახვეწილ ალგორითმებს. ეს ალგორითმები აანალიზებენ ფოტოდეტექტორისგან მიღებულ ვადებს და გამოთვალეთ მანძილი კამერასა და სცენაზე არსებულ ობიექტებს შორის. სიღრმის გაანგარიშების ალგორითმები ხშირად გულისხმობს ფაქტორების კომპენსაციას, როგორიცაა მსუბუქი გამრავლების სიჩქარე, სენსორის რეაგირების დრო და გარემო შუქის ჩარევა.

სიღრმის მონაცემების გამომავალი:

სიღრმის გაანგარიშების შესრულების შემდეგ, TOF კამერა უზრუნველყოფს მონაცემთა სიღრმისეული გამომუშავებას. ამ გამომავალს შეუძლია მიიღოს სიღრმის რუქა, წერტილის ღრუბელი ან სცენის 3D წარმოდგენა. სიღრმის მონაცემები შეიძლება გამოყენებულ იქნას პროგრამებისა და სისტემების მიერ, რათა მოხდეს სხვადასხვა ფუნქციონირების საშუალება, როგორიცაა ობიექტის თვალყურის დევნება, დამატებული რეალობა ან რობოტული ნავიგაცია.

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ TOF კამერების სპეციფიკური განხორციელება და კომპონენტები შეიძლება განსხვავდებოდეს სხვადასხვა მწარმოებლებსა და მოდელებში. ტექნოლოგიაში მიღწევებმა შეიძლება შემოიტანოს დამატებითი ფუნქციები და გაუმჯობესებები TOF კამერის სისტემების შესრულებისა და შესაძლებლობების გასაუმჯობესებლად.

三、 განაცხადები

საავტომობილო პროგრამები

ფრენის დროული კამერებიგამოიყენება დახმარებისა და უსაფრთხოების ფუნქციებში მოწინავე საავტომობილო პროგრამებისთვის, როგორიცაა აქტიური საცალფეხო უსაფრთხოება, წინაპირობის გამოვლენა და შიდა პროგრამები, როგორიცაა გარე-პოზიციის (OOP) გამოვლენა.

TOF კამერების გამოყენება

ადამიანის მანქანების ინტერფეისები და თამაშები

As ფრენის დროული კამერებიუზრუნველყოს დისტანციური სურათები რეალურ დროში, ადვილია თვალყური ადევნოთ ადამიანის მოძრაობებს. ეს საშუალებას აძლევს ახალ ურთიერთქმედებას სამომხმარებლო მოწყობილობებთან, როგორიცაა ტელევიზორები. კიდევ ერთი თემაა ამ ტიპის კამერების გამოყენება ვიდეო თამაშების კონსოლებზე თამაშებთან ურთიერთობისთვის. მეორე თაობის Kinect სენსორი, რომელიც თავდაპირველად შედის Xbox One Console– ში, გამოიყენეს ფრენის დროული კამერა მისი დიაპაზონის ვიზუალიზაციისთვის, რაც საშუალებას აძლევს ბუნებრივი მომხმარებლის ინტერფეისები და თამაშები. პროგრამები კომპიუტერული ხედვისა და ჟესტების ამოცნობის ტექნიკის გამოყენებით.

Creative და Intel ასევე უზრუნველყოფს მსგავსი ტიპის ინტერაქტიული ჟესტების დროს ფრენის კამერას სათამაშოებისთვის, SENZ3D Softseness 325 კამერაზე დაფუძნებული. Infineon და PMD Technologies საშუალებას აძლევს მცირე ინტეგრირებული 3D სიღრმის კამერები სამომხმარებლო მოწყობილობების ახლო მანძილზე კონტროლისთვის, როგორიცაა All-in-One PCS და Laptops (Picco Flexx და Picco Monstar კამერები).

TOF კამერების გამოყენება თამაშებში

სმარტფონის კამერები

რამდენიმე სმარტფონი მოიცავს ფრენის დროს. ეს ძირითადად გამოიყენება ფოტოების ხარისხის გასაუმჯობესებლად, კამერის პროგრამული უზრუნველყოფის ინფორმაციის მიწოდებით წინა პლანზე და ფონზე. პირველი მობილური ტელეფონი, რომელმაც გამოიყენა ასეთი ტექნოლოგია, იყო LG G3, რომელიც გამოვიდა 2014 წლის დასაწყისში.

TOF კამერების გამოყენება მობილურ ტელეფონებში

გაზომვა და მანქანების ხედვა

სხვა პროგრამები არის გაზომვის ამოცანები, მაგ., შევსების სიმაღლისთვის სილოზებში. სამრეწველო მანქანების მხედველობაში, ფრენის დროული კამერა ხელს უწყობს რობოტების მიერ გამოყენების ობიექტების კლასიფიკაციას და განთავსებას, მაგალითად, კონვეიერზე გადის ნივთების მიერ. კარების კონტროლს შეუძლია ადვილად განასხვავოს ცხოველები და ადამიანებს შორის, რომლებიც კარს მიაღწევენ.

რობოტი

ამ კამერების კიდევ ერთი გამოყენება არის რობოტიკის სფერო: მობილური რობოტებს შეუძლიათ ძალიან სწრაფად შექმნან თავიანთი გარემოთი რუკა, რაც მათ საშუალებას აძლევს თავიდან აიცილონ დაბრკოლებები ან დაიცვან წამყვანი ადამიანი. რადგან მანძილის გაანგარიშება მარტივია, გამოიყენება მხოლოდ მცირე გამოთვლითი ძალა. იმის გამო, რომ ამ კამერებს ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას დისტანციის გასაზომად, პირველი რობოტიკის კონკურსისთვის გუნდები ცნობილია, რომ იყენებენ მოწყობილობებს ავტონომიური რუტინებისთვის.

დედამიწის ტოპოგრაფია

TOF კამერებიგამოიყენეს დედამიწის ზედაპირული ტოპოგრაფიის ციფრული ამაღლების მოდელების მისაღებად, გეომორფოლოგიის კვლევებისთვის.

TOF კამერების გამოყენება გეომორფოლოგიაში