一、Wat ass Zäit vu Fluchkameraen?

Time-of-Flight (ToF) Kameraen sinn eng Zort Déift-Senséierend Technologie déi d'Distanz tëscht der Kamera an Objeten an der Szen moosst andeems d'Zäit benotzt gëtt fir d'Liicht op d'Objeten ze reesen an zréck an d'Kamera. Si ginn allgemeng a verschiddenen Uwendungen benotzt wéi augmentéiert Realitéit, Robotik, 3D Scannen, Gesteerkennung, a méi.

ToF KameraenAarbecht andeems Dir e Liichtsignal emittéiert, typesch Infraroutlicht, a moosst d'Zäit déi et brauch fir d'Signal zréckzekommen nodeems se Objeten an der Szen getraff hunn. Dës Zäitmessung gëtt dann benotzt fir d'Distanz zu den Objeten ze berechnen, eng Déiftkaart oder eng 3D Duerstellung vun der Szen ze kreéieren.

Der Zäit vun Fluch Kameraen

Am Verglach mat aner Déift-Sensing Technologien wéi strukturéiert Liicht oder Stereo Visioun, ToF Kameraen bidden verschidde Virdeeler. Si bidden Echtzäit Déiftinformatioun, hunn e relativ einfachen Design, a kënnen a verschiddene Beliichtungsbedéngungen schaffen. ToF Kameras sinn och kompakt a kënnen a méi kleng Apparater wéi Smartphones, Pëllen a wearable Geräter integréiert ginn.

D'Applikatioune vun ToF Kameraen sinn divers. An der augmentéierter Realitéit kënnen ToF Kameraen d'Tiefe vun Objeten präzis erkennen an de Realismus vun virtuellen Objeten an der realer Welt verbesseren. An der Robotik erlaben se Roboter hir Ëmgéigend z'erkennen an Hindernisser méi effektiv ze navigéieren. Am 3D Scannen kënnen ToF Kameras séier d'Geometrie vun Objeten oder Ëmfeld fir verschidden Zwecker erfaassen wéi virtuell Realitéit, Gaming oder 3D Dréckerei. Si ginn och a biometreschen Uwendungen benotzt, wéi Gesiichtserkennung oder Handgesteerkennung.

二,Komponente vun Zäit vun Fluch Kameraen

Zäit-of-Flight (ToF) Kameraenbesteet aus e puer Schlësselkomponenten, déi zesumme schaffen fir Déiftssensing an Distanzmessung z'erméiglechen. Déi spezifesch Komponente kënnen ofhängeg vum Design an dem Hiersteller variéieren, awer hei sinn déi fundamental Elementer déi typesch an ToF Kamerasystemer fonnt ginn:

Liicht Quell:

ToF Kameras benotzen eng Liichtquell fir e Liichtsignal ze emittéieren, normalerweis a Form vun Infrarout (IR) Liicht. D'Liichtquell kann eng LED (Light-Emitting Diode) oder eng Laserdiode sinn, jee no dem Design vun der Kamera. Dat emittéiert Liicht reest Richtung Objeten an der Szen.

Optik:

Eng Lens sammelt dat reflektéiert Liicht a stellt d'Ëmwelt op de Bildsensor (Fokalplane-Array). En opteschen Bandpassfilter passéiert nëmmen d'Liicht mat der selwechter Wellelängt wéi d'Beliichtungsunitéit. Dëst hëlleft net-pertinent Liicht z'ënnerdrécken a Kaméidi ze reduzéieren.

Bildsensor:

Dëst ass d'Häerz vun der TOF Kamera. All Pixel moosst d'Zäit, déi d'Liicht geholl huet fir vun der Beliichtungseenheet (Laser oder LED) op den Objet an zréck an d'Brennplangarray ze reesen.

Timing Circuit:

Fir d'Zäit vum Fluch genau ze moossen, brauch d'Kamera präzis Timing Circuit. Dës Circuit kontrolléiert d'Emissioun vum Liichtsignal an erkennt d'Zäit déi et brauch fir d'Liicht op d'Objeten ze reesen an an d'Kamera zréckzekommen. Et synchroniséiert d'Emissiouns- an Detektiounsprozesser fir genee Distanzmiessungen ze garantéieren.

Modulatioun:

E puerToF KameraenModulatiounstechniken integréieren fir d'Genauegkeet an d'Robusitéit vun den Distanzmiessungen ze verbesseren. Dës Kameraen moduléieren dat emittéiert Liichtsignal mat engem spezifesche Muster oder Frequenz. D'Modulatioun hëlleft d'emittéiert Liicht vun aneren Ambientlichtquellen z'ënnerscheeden a verbessert d'Kapazitéit vun der Kamera fir tëscht verschiddenen Objeten an der Szen ze differenzéieren.

Déift Berechnung Algorithmus:

Fir d'Zäit-of-Flight Miessunge an Déiftinformatioun ze konvertéieren, benotzen ToF Kameras sophistikéiert Algorithmen. Dës Algorithmen analyséieren d'Timingdaten, déi vum Photodetektor kritt ginn, a berechnen d'Distanz tëscht der Kamera an den Objeten an der Szen. D'Tiefberechnung Algorithmen involvéieren dacks Kompensatioun fir Faktore wéi d'Liichtverbreedungsgeschwindegkeet, d'Sensorreaktiounszäit an d'Ambienteliichtinterferenz.

Déift Datenausgang:

Wann d'Tiefberechnung duerchgefouert gëtt, liwwert d'ToF Kamera Tiefdatenoutput. Dës Ausgang kann d'Form vun enger Déiftkaart, enger Punktwollek oder enger 3D Representatioun vun der Szen huelen. D'Tiefdaten kënne vun Uwendungen a Systemer benotzt ginn fir verschidde Funktionalitéiten z'erméiglechen wéi Objektverfolgung, augmentéiert Realitéit oder Roboter Navigatioun.

Et ass wichteg ze bemierken datt d'spezifesch Implementatioun an d'Komponente vun ToF Kameraen tëscht verschiddene Hiersteller a Modeller kënne variéieren. Fortschrëtter an der Technologie kënnen zousätzlech Funktiounen a Verbesserunge virstellen fir d'Performance a Fäegkeeten vun ToF Kamerasystemer ze verbesseren.

三, Applikatiounen

Automotive Uwendungen

Zäit-vun-Fluch Kameraenginn an Assistenz- a Sécherheetsfunktiounen fir fortgeschratt Autosapplikatiounen benotzt wéi aktiv Foussgängersécherheet, Precrash Detektioun an Indoor Uwendungen wéi Out-of-Position (OOP) Detektioun.

D'Applikatioun vun ToF Kameraen

Mënsch-Maschinn Interfaces a Spillerinne

As Zäit-vun-Fluch Kameraenliwwert Distanzbilder an Echtzäit, et ass einfach Beweegunge vu Mënschen ze verfolgen. Dëst erlaabt nei Interaktioune mat Konsumentengeräter wéi Fernseher. En anert Thema ass dës Zort Kameraen ze benotzen fir mat Spiller op Videospillkonsolen ze interagéieren.Den zweeter Generatioun Kinect-Sensor ursprénglech mat der Xbox One Konsole benotzt eng Zäit-of-Flight Kamera fir seng Range Imaging, déi natierlech User Interfaces a Gaming erméiglecht Uwendungen mat Computervisioun a Gesteerkennungstechniken.

Creative an Intel bidden och eng ähnlech Aart vun interaktiver Geste Zäit-of-Flight Kamera fir Gaming, de Senz3D baséiert op der DepthSense 325 Kamera vu Softkinetic. Infineon a PMD Technologies erméiglechen kleng integréiert 3D Déift Kameraen fir Gestekontrolle vu Verbrauchergeräter wéi All-in-One PCs a Laptops (Picco flexx a Picco monstar Kameras).

D'Applikatioun vun ToF Kameraen a Spiller

Smartphone Kameraen

Verschidde Smartphones enthalen Zäit-of-Flight Kameraen. Dës ginn haaptsächlech benotzt fir d'Qualitéit vu Fotoen ze verbesseren andeems d'Kamera Software Informatioun iwwer Virdergrond an Hannergrond gëtt. Den éischten Handy fir esou Technologie ze benotzen war den LG G3, deen am fréien 2014 verëffentlecht gouf.

D'Applikatioun vun ToF Kameraen op Handyen

Miessung a Maschinn Visioun

Aner Uwendunge si Miessaarbechten, zB fir d'Füllhéicht a Siloen. An der industrieller Maschinnvisioun hëlleft d'Zäit-of-Flight Kamera d'Objete fir d'Benotzung vu Roboteren ze klassifizéieren an ze lokaliséieren, sou wéi Elementer déi op engem Fërderer passéieren. Dier Kontrollen kënnen einfach tëscht Déieren a Mënschen z'ënnerscheeden, déi d'Dier erreechen.

Robotik

Eng aner Notzung vun dëse Kameraen ass d'Feld vun der Robotik: Mobil Roboter kënne ganz séier eng Kaart vun hirer Ëmgéigend opbauen, wat hinnen erlaabt Hindernisser ze vermeiden oder eng féierend Persoun ze verfollegen. Well d'Distanzberechnung einfach ass, gëtt nëmme wéineg Rechenkraaft benotzt. Zënter datt dës Kameraen och kënne benotzt ginn fir Distanz ze moossen, sinn Teams fir FIRST Robotics Competition bekannt fir d'Apparater fir autonom Routinen ze benotzen.

Äerd Topographie

ToF Kameraengoufen benotzt fir digital Héichtmodeller vun der Äerduewerfläch Topographie ze kréien, fir Studien an der Geomorphologie.

D'Applikatioun vun ToF Kameraen an der Geomorphologie