一、Учуу камераларынын убактысы канча?

Учуу убактысы (ToF) камералары жарыктын объекттерге жана кайра камерага өтүшүнө кеткен убакытты колдонуу менен камера менен сахнадагы объектилердин ортосундагы аралыкты өлчөөчү тереңдикти сезүү технологиясынын бир түрү. Алар, адатта, ар кандай тиркемелерде колдонулат, мисалы, кошумчаланган реалдуулук, робототехника, 3D сканерлөө, жаңсоолорду таануу жана башкалар.

ToF камераларыжарык сигналын, адатта, инфракызыл жарыкты чыгаруу жана окуя болгон жердеги объекттерге тийгенден кийин сигналдын кайра секирүү убактысын өлчөө менен иштөө. Бул убакытты өлчөө андан кийин объекттерге чейинки аралыкты эсептөө үчүн колдонулат, тереңдик картасын же окуянын 3D чагылдырылышын түзөт.

Учуу камераларынын убактысы

Структураланган жарык же стерео көрүнүш сыяктуу башка тереңдикти сезүүчү технологияларга салыштырмалуу ToF камералары бир нече артыкчылыктарды сунуштайт. Алар реалдуу убакыт режиминде терең маалымат берет, салыштырмалуу жөнөкөй дизайнга ээ жана ар кандай жарык шарттарында иштей алат. ToF камералары да компакттуу жана смартфондор, планшеттер жана тагынуучу түзүлүштөр сыяктуу кичинекей түзмөктөргө бириктирилиши мүмкүн.

ToF камераларынын колдонмолору ар түрдүү. Толукталган реалдуулукта ToF камералары объекттердин тереңдигин так аныктап, реалдуу дүйнөдө жайгаштырылган виртуалдык объектилердин реалдуулугун жакшыртат. Робототехникада алар роботторго айлана-чөйрөнү кабыл алууга жана тоскоолдуктарды натыйжалуу башкарууга мүмкүнчүлүк берет. 3D сканерлөөдө ToF камералары виртуалдык реалдуулук, оюн ойноо же 3D басып чыгаруу сыяктуу ар кандай максаттар үчүн объекттердин же чөйрөлөрдүн геометриясын тез тартып алат. Алар ошондой эле биометрикалык тиркемелерде колдонулат, мисалы, жүзүн таануу же кол жаңсоосун таануу.

二、Учуу камераларынын убактысынын компоненттери

Учуу убактысы (ToF) камераларытереңдикти сезүүнү жана аралыкты өлчөөнү иштетүү үчүн чогуу иштеген бир нече негизги компоненттерден турат. Конкреттүү компоненттер дизайнга жана өндүрүүчүгө жараша ар кандай болушу мүмкүн, бирок бул жерде, адатта, ToF камера системаларында табылган негизги элементтер бар:

Жарык булагы:

ToF камералары жарык сигналын чыгаруу үчүн жарык булагын колдонушат, көбүнчө инфракызыл (IR) жарык түрүндө. Жарык булагы камеранын дизайнына жараша LED (Жарык чыгаруучу диод) же лазердик диод болушу мүмкүн. Чыгарылган жарык окуя болгон жердеги объекттерди көздөй барат.

Оптика:

Линза чагылган жарыкты чогултат жана чөйрөнү сүрөт сенсоруна (фокалдык тегиздик массивине) түшүрөт. Оптикалык тилкелүү чыпка жарыктандыруу бирдиги менен бирдей толкун узундугу менен жарыкты гана өткөрөт. Бул тиешелүү эмес жарыкты басууга жана ызы-чууну азайтууга жардам берет.

Сүрөт сенсору:

Бул TOF камерасынын жүрөгү. Ар бир пиксел жарыктын жарыктандыруу блогунан (лазер же LED) объектиге жана кайра фокус тегиздик массивине өтүү үчүн кеткен убакытты өлчөйт.

Убакыт схемасы:

Учуу убактысын так өлчөө үчүн камерага так убакыт схемасы керек. Бул схема жарык сигналынын эмиссиясын көзөмөлдөйт жана жарыктын объекттерге барып, камерага кайтып келүү убактысын аныктайт. Бул так аралыкты өлчөө үчүн чыгарууну жана аныктоо процесстерин синхрондошот.

Модуляция:

Кээ бирToF камераларыаралыкты өлчөөлөрдүн тактыгын жана бекемдигин жогорулатуу үчүн модуляция ыкмаларын киргизүү. Бул камералар белгилүү бир үлгү же жыштык менен чыгарылган жарык сигналын модуляциялайт. Модуляция бөлүнүп чыккан жарыкты башка чөйрөдөгү жарык булактарынан айырмалоого жардам берет жана камеранын сахнадагы ар кандай объекттерди айырмалоо жөндөмүн жакшыртат.

Тереңдикти эсептөө алгоритми:

Учуу убактысын өлчөөлөрдү терең маалыматка айландыруу үчүн ToF камералары татаал алгоритмдерди колдонушат. Бул алгоритмдер фотодетектордон алынган убакыт маалыматтарын талдап, камера менен окуя болгон объекттердин ортосундагы аралыкты эсептейт. Тереңдикти эсептөө алгоритмдери көбүнчө жарыктын таралуу ылдамдыгы, сенсордун жооп берүү убактысы жана айланадагы жарыктын интерференциясы сыяктуу факторлордун ордун толтурууну камтыйт.

Тереңдик маалыматтарынын чыгышы:

Тереңдикти эсептөө жүргүзүлгөндөн кийин, ToF камерасы тереңдик маалыматтарды чыгарууну камсыз кылат. Бул чыгаруу тереңдик картасы, чекиттүү булут же окуянын 3D чагылдырылышы түрүндө болушу мүмкүн. Тереңдик маалыматтары тиркемелер жана системалар тарабынан объектке көз салуу, кеңейтилген реалдуулук же роботтук навигация сыяктуу ар кандай функцияларды иштетүү үчүн колдонулушу мүмкүн.

ToF камераларынын конкреттүү ишке ашырылышы жана компоненттери ар кандай өндүрүүчүлөр жана моделдер боюнча ар кандай болушу мүмкүн экенин белгилей кетүү маанилүү. Технологиядагы жетишкендиктер ToF камера системаларынын иштешин жана мүмкүнчүлүктөрүн жакшыртуу үчүн кошумча функцияларды жана өркүндөтүүнү киргизиши мүмкүн.

三、Тиркемелер

Автоунаа колдонмолору

Учуу убактысынын камераларыжигердүү жөө жүргүнчүлөрдүн коопсуздугу, кырсыкка чейин аныктоо жана позициядан (OOP) аныктоо сыяктуу имараттын ичиндеги тиркемелер сыяктуу өркүндөтүлгөн унаа колдонмолору үчүн жардам жана коопсуздук функцияларында колдонулат.

ToF камераларынын колдонмосу

Адам-машина интерфейстери жана оюн

As учуу убактысынын камераларыреалдуу убакытта аралык сүрөттөрдү камсыз кылуу, ал адамдардын кыймылын көзөмөлдөө үчүн жеңил болот. Бул сыналгылар сыяктуу керектөөчү түзүлүштөр менен жаңы өз ара аракеттенүүгө мүмкүндүк берет. Дагы бир тема видео оюн консолдорундагы оюндар менен өз ара аракеттенүү үчүн камералардын ушул түрүн колдонуу. Xbox One консолуна алгач кошулган экинчи муундагы Kinect сенсору анын диапазонун сүрөттөө үчүн учуу убактысын камтыган камераны колдонуп, табигый колдонуучу интерфейстерин жана оюндарды иштеткен. компьютердик көрүү жана жаңсоо таануу ыкмаларын колдонуу менен колдонмолор.

Creative жана Intel ошондой эле Softkineticтин DepthSense 325 камерасынын негизиндеги Senz3D деген оюн үчүн интерактивдүү жаңсоо убакыт камерасын камсыздайт. Infineon жана PMD Technologies кичинекей интегралдык 3D тереңдик камераларын бардыгы бир жердеги компьютерлер жана ноутбуктар (Picco flexx жана Picco monstar камералары) сыяктуу керектөөчү түзүлүштөрдү жакын аралыкта жаңсоо менен башкарууга мүмкүнчүлүк берет.

Оюндарда ToF камераларын колдонуу

Смартфон камералары

Бир нече смартфондорго учуу убактысын көрсөтүүчү камералар кирет. Булар негизинен камеранын программалык камсыздоосун алдыңкы план жана фон жөнүндө маалымат менен камсыз кылуу аркылуу сүрөттөрдүн сапатын жакшыртуу үчүн колдонулат. Мындай технологияны колдонгон биринчи уюлдук телефон 2014-жылдын башында чыгарылган LG G3 болгон.

ToF камераларынын уюлдук телефондордо колдонулушу

Өлчөө жана машина көрүү

Башка колдонмолор өлчөө тапшырмалары, мисалы, силостордун толтуруу бийиктиги үчүн. Өнөр жайлык машина көрүүсүндө, учуу убактысынын камерасы конвейерден өтүп жаткан нерселер сыяктуу роботтор колдонуу үчүн объекттерди классификациялоого жана табууга жардам берет. Эшиктин башкаруу элементтери жаныбарлар менен адамдардын эшикке жеткенин оңой айырмалай алат.

Робототехника

Бул камералардын дагы бир колдонулушу – робототехника тармагы: Мобилдик роботтор айлана-чөйрөнүн картасын абдан тез түзө алышат, бул аларга тоскоолдуктардан качууга же алдыңкы адамды ээрчүүгө мүмкүндүк берет. Аралыкты эсептөө жөнөкөй болгондуктан, бир аз гана эсептөө күчү колдонулат. Бул камералар аралыкты өлчөө үчүн да колдонулушу мүмкүн болгондуктан, FIRST робототехника сынагынын командалары аппараттарды автономдуу режимдер үчүн колдонгону белгилүү.

Жердин топографиясы

ToF камераларыЖер бетинин рельефинин санарип бийиктик моделдерин алуу үчүн, геоморфология боюнча изилдөөлөр үчүн колдонулган.

ToF камераларынын геоморфологияда колдонулушу