1. TOF (Time-of-Flight) 센서는 무엇입니까?

비행 시간 카메라 란 무엇입니까? 비행기의 비행을 포착하는 카메라입니까? 비행기 나 비행기와 관련이 있습니까? 글쎄, 그것은 실제로 먼 길입니다!

TOF는 물체, 입자 또는 파도가 멀리 이동하는 데 걸리는 시간의 척도입니다. 박쥐의 소나 시스템이 작동한다는 것을 알고 있습니까? 비행 시간 시스템은 비슷합니다!

비행 시간 센서에는 여러 가지가 있지만 대부분은 비행 시간 카메라와 레이저 스캐너이며 Lidar (Light Detection and Ranging)라는 기술을 사용하여 이미지를 빛나함으로써 다양한 지점의 깊이를 측정합니다. 적외선으로.

TOF 센서를 사용하여 생성 및 캡처 된 데이터는 보행자 탐지, 얼굴 기능을 기반으로하는 사용자 인증, 슬램 (동시 현지화 및 매핑) 알고리즘을 사용한 환경 매핑 등을 제공 할 수 있기 때문에 매우 유용합니다.

이 시스템은 실제로 로봇, 자율 주행 자동차 및 이제 모바일 장치에서 널리 사용됩니다. 예를 들어, Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ 등을 사용하는 경우 휴대 전화가 TOF 카메라가 있습니다!

TOF 카메라

2. 비행 시간 센서는 어떻게 작동합니까?

이제 우리는 비행 시간 센서가 무엇인지, 어떻게 작동하는지에 대한 간단한 소개를하고 싶습니다.

TOF센서는 작은 레이저를 사용하여 적외선 표시등을 방출합니다. 여기서 결과는 모든 물체에서 튀어 나와 센서로 돌아갑니다. 물체에 의해 반사 된 후 빛의 방출과 센서로의 복귀 사이의 시차에 따라 센서는 물체와 센서 사이의 거리를 측정 할 수 있습니다.

오늘날, 우리는 TOF가 여행 시간을 사용하여 거리와 깊이를 결정하는 방법 : 타이밍 펄스 사용 및 진폭 변조 파의 위상 이동 사용 방법을 탐구합니다.

시간이 정한 펄스를 사용하십시오

예를 들어, 레이저로 대상을 비추고 스캐너로 반사 된 빛을 측정 한 다음 빛의 속도를 사용하여 물체의 거리를 외삽하여 이동하는 거리를 정확하게 계산하여 작동합니다. 또한 레이저 반환 시간 및 파장의 차이는 대상의 정확한 디지털 3D 표현 및 표면 기능을 만들고 개별 기능을 시각적으로 매핑하는 데 사용됩니다.

위에서 볼 수 있듯이 레이저 조명이 발사 된 다음 물체를 센서로 다시 튕겨냅니다. 레이저 반환 시간을 사용하면 TOF 카메라는 가벼운 이동 속도가 주어지면 짧은 시간 내에 정확한 거리를 측정 할 수 있습니다. (TOF는 거리로 변환됩니다) 이것은 분석가가 객체의 정확한 거리에 도달하기 위해 사용하는 공식입니다.

(비행 속도 x 비행 시간) / 2

TOF는 거리로 변환됩니다

보시다시피, 빛이 꺼진 동안 타이머가 시작되고 수신기가 리턴 라이트를 받으면 타이머가 시간을 반환합니다. 두 번 빼면 빛의 "비행 시간"이 얻어지고 빛의 속도가 일정하므로 위의 공식을 사용하여 거리를 쉽게 계산할 수 있습니다. 이러한 방식으로, 물체 표면의 모든 지점을 결정할 수 있습니다.

AM 웨이브의 위상 이동을 사용하십시오

다음으로,TOF또한 연속파를 사용하여 반사 된 빛의 위상 이동을 감지하여 깊이와 거리를 결정할 수 있습니다.

Am Wave를 사용한 위상 이동

진폭을 조절함으로써, 알려진 주파수를 갖는 정현파 광원을 생성하여 탐지기가 다음 공식을 사용하여 반사 된 빛의 위상 이동을 결정할 수있게한다.

여기서 C는 빛의 속도 (C = 3 × 10^8 m/s)이고, λ는 파장 (λ = 15m)이고 F는 주파수이며 센서의 각 점은 깊이로 쉽게 계산할 수 있습니다.

우리가 빛의 속도로 일할 때이 모든 것들이 매우 빨리 발생합니다. 센서가 측정 할 수있는 정밀성과 속도를 상상할 수 있습니까? 예를 들어, 초당 300,000 킬로미터의 속도로 빛이 이동합니다. 물체가 5m 떨어져 있으면 카메라를 떠나는 빛의 시차는 약 33 나노 세제입니다. 이는 0.000000033 초에 해당합니다! 우와! 말할 것도없이, 캡처 된 데이터는 이미지의 모든 픽셀에 대해 정확한 3D 디지털 표현을 제공합니다.

사용 된 원리에 관계없이 전체 장면을 조명하는 광원을 제공하면 센서가 모든 지점의 깊이를 결정할 수 있습니다. 이러한 결과는 각 픽셀이 장면의 해당 지점까지의 거리를 인코딩하는 거리 맵을 제공합니다. 다음은 TOF 범위 그래프의 예입니다.

TOF 범위 그래프의 예

이제 우리는 TOF가 작동한다는 것을 알았으므로 왜 좋은가요? 왜 그것을 사용합니까? 그들은 무엇에 좋은가요? 걱정하지 마십시오. TOF 센서를 사용하는 데는 많은 장점이 있지만 물론 몇 가지 제한 사항이 있습니다.

3. 비행 시간 센서 사용의 이점

정확하고 빠른 측정

초음파 또는 레이저와 같은 다른 거리 센서와 비교할 때 비행 시간 센서는 장면의 3D 이미지를 매우 빠르게 구성 할 수 있습니다. 예를 들어, TOF 카메라는 한 번만이 작업을 수행 할 수 있습니다. 뿐만 아니라 TOF 센서는 짧은 시간 안에 물체를 정확하게 감지 할 수 있으며 습도, 공기압 및 온도의 영향을받지 않으므로 실내 및 실외 사용에 적합합니다.