一、 Koks yra skrydžio kamerų laikas?

Skrydžio laiko (TOF) kameros yra tam tikros rūšies gylis jutiklio technologija, matuojanti atstumą tarp fotoaparato ir objektų scenoje, naudojant laiką, kurio reikia šviesai keliauti į objektus ir atgal į fotoaparatą. Jie dažniausiai naudojami įvairiose programose, tokiose kaip papildyta realybė, robotika, 3D skenavimas, gestų atpažinimas ir dar daugiau.

TOF kamerosDirbkite skleidžiant šviesos signalą, paprastai infraraudonųjų spindulių šviesą ir matuojant laiką, kurio reikia, kad signalas atsitrenktų atgal po to, kai pataikė į sceną. Tada šis laikas matavimas naudojamas atstumui iki objektų apskaičiuoti, sukuriant gylio žemėlapį arba 3D scenos vaizdavimą.

Skrydžio kamerų laikas

Palyginti su kitomis gylio jutiklių technologijomis, tokiomis kaip struktūruota šviesos ar stereofoninis matymas, TOF fotoaparatai suteikia keletą pranašumų. Jie pateikia informacijos apie gylį realiuoju laiku, turi gana paprastą dizainą ir gali veikti įvairiomis apšvietimo sąlygomis. TOF kameros taip pat yra kompaktiškos ir gali būti integruotos į mažesnius įrenginius, tokius kaip išmanieji telefonai, planšetiniai kompiuteriai ir nešiojami įrenginiai.

TOF fotoaparatų pritaikymai yra įvairūs. Papildytoje realybėje TOF kameros gali tiksliai nustatyti objektų gylį ir pagerinti virtualių objektų, esančių realiame pasaulyje, realizmą. Robotikoje jie leidžia robotams suvokti savo aplinką ir efektyviau naršyti kliūtis. 3D nuskaitymo metu TOF kameros gali greitai užfiksuoti objektų ar aplinkos geometriją įvairiais tikslais, tokiais kaip virtuali realybė, žaidimai ar 3D spausdinimas. Jie taip pat naudojami biometrinėse programose, tokiose kaip veido atpažinimas ar rankų gestų atpažinimas.

二、Skrydžio kamerų laiko komponentai

Skrydžio laiko (TOF) kamerossusideda iš kelių pagrindinių komponentų, kurie dirba kartu, kad būtų galima jutikinti gylį ir matuoti atstumą. Konkretūs komponentai gali skirtis priklausomai nuo dizaino ir gamintojo, tačiau čia yra pagrindiniai elementai, paprastai randami TOF kamerų sistemose:

Šviesos šaltinis:

TOF kameros naudoja šviesos šaltinį, kad skleistų šviesos signalą, paprastai infraraudonųjų (IR) šviesos pavidalu. Šviesos šaltinis gali būti LED (šviesos diodas) arba lazerinio diodo, atsižvelgiant į fotoaparato dizainą. Išleista šviesa keliauja į scenos objektus.

Optika:

Objektyvas surenka atspindėtą šviesą ir vaizduoja aplinką ant vaizdo jutiklio (židinio plokštumos masyvo). Optinio juostos pralaidumo filtras apšviečia tik tokiu pat bangos ilgiu kaip ir apšvietimo įrenginys. Tai padeda slopinti neišskiriamą šviesą ir sumažinti triukšmą.

Vaizdo jutiklis:

Tai yra TOF kameros širdis. Kiekvienas pikselis matuoja laiką, kurį lemputė nuėjo iš apšvietimo bloko (lazeriu arba LED) į objektą ir atgal į židinio plokštumos matricą.

Laiko schema:

Norint tiksliai išmatuoti skrydžio laiką, kamerai reikia tikslios laiko grandinės. Ši grandinė kontroliuoja šviesos signalo emisiją ir nustato laiką, kurio reikia, kad šviesa galėtų nuvažiuoti į objektus ir grįžti į fotoaparatą. Jis sinchronizuoja emisijos ir aptikimo procesus, kad užtikrintų tikslius atstumo matavimus.

Moduliacija:

Kai kurieTOF kamerosĮtraukite moduliavimo metodus, kad pagerintumėte atstumo matavimų tikslumą ir patikimumą. Šios kameros moduliuoja skleidžiamą šviesos signalą tam tikru modeliu ar dažniu. Moduliacija padeda atskirti skleidžiamą šviesą iš kitų aplinkos šviesos šaltinių ir padidina fotoaparato sugebėjimą atskirti skirtingus scenos objektus.

Gylio skaičiavimo algoritmas:

Norėdami konvertuoti skrydžio laiko matavimus į gylio informaciją, TOF fotoaparatai naudoja sudėtingus algoritmus. Šie algoritmai analizuoja iš fotodetektoriaus gautus laiko duomenis ir apskaičiuoja atstumą tarp fotoaparato ir scenos objektų. Gylio skaičiavimo algoritmai dažnai apima kompensaciją tokiems veiksniams kaip šviesos sklidimo greitis, jutiklio reakcijos laikas ir aplinkos šviesos trukdžiai.

Gylio duomenų išvestis:

Atlikus gylio skaičiavimą, TOF kamera suteikia gylio duomenų išvestį. Šis išvestis gali būti gylio žemėlapio forma, taškinis debesis ar 3D scenos vaizdas. Gylinio duomenys gali būti naudojami programomis ir sistemomis, kad būtų galima įvairios funkcijos, tokios kaip objektų stebėjimas, padidinta realybė ar robotinė navigacija.

Svarbu pažymėti, kad specifinis TOF kamerų įgyvendinimas ir komponentai gali skirtis įvairiems gamintojams ir modeliams. Technologijos pažanga gali įvesti papildomas funkcijas ir patobulinimus, siekiant pagerinti TOF kamerų sistemų našumą ir galimybes.

三、 Programos

Automobilių programos

Skrydžio laiko kamerosyra naudojamos pagalbos ir saugos funkcijose, skirtoms pažangioms automobilių programoms, tokioms kaip aktyvioji pėsčiųjų sauga, išankstinis aptikimas ir vidaus programos, tokios kaip ne padėties (OOP) aptikimas.

TOF kamerų taikymas

Žmogaus ir mašinos sąsajos ir žaidimai

As Skrydžio laiko kamerosPateikite atstumo vaizdus realiuoju laiku, lengva sekti žmonių judesius. Tai leidžia naujai bendrauti su vartotojų prietaisais, tokiais kaip televizoriai. Kita tema yra naudoti tokio tipo kameras, norint sąveikauti su žaidimais vaizdo žaidimų konsolėse. Antrosios kartos „Kinect“ jutiklis, iš pradžių įtrauktas į „Xbox One“ konsolę Programos naudojant kompiuterio matymą ir gestų atpažinimo metodus.

„Creative“ ir „Intel“ taip pat pateikia panašaus tipo interaktyvų gestų skrydžio laiko kamerą, skirtą žaidimų kamerai, „Senz3D“, remiantis „Softkinetic“ „DeclthSense 325“ kamera. „Infineon“ ir „PMD Technologies“ įgalina mažus integruotas 3D gylio kameras, skirtas artimojo diapazono gestų valdymui vartotojų įrenginiams, tokiems kaip „viskas viename“ kompiuteriai ir nešiojamieji kompiuteriai („Picco Flexx“ ir „Picco Monstar“ kameros).

TOF kamerų taikymas žaidimuose

Išmaniųjų telefonų fotoaparatai

Keli išmanieji telefonai apima skrydžio laiko kameras. Jie daugiausia naudojami siekiant pagerinti nuotraukų kokybę teikiant fotoaparato programinę įrangą informaciją apie priekinį planą ir foną. Pirmasis mobilusis telefonas, naudojantis tokią technologiją, buvo „LG G3“, išleistas 2014 m. Pradžioje.

TOF kamerų taikymas mobiliuosiuose telefonuose

Matavimas ir mašinos matymas

Kitos programos yra matavimo užduotys, pvz., Užpildymo aukštį silosuose. Pramoninio mašinos matymo metu skrydžio laikas padeda klasifikuoti ir rasti objektus, kuriuos naudoti robotai, pavyzdžiui, daiktai, einantys per konvejerį. Durų valdymas gali lengvai atskirti gyvūnus ir žmones, pasiekiančius duris.

Robotika

Kitas šių fotoaparatų naudojimas yra robotikos laukas: mobilieji robotai gali labai greitai sukurti savo aplinkos žemėlapį, leidžiantį jiems išvengti kliūčių ar sekti pagrindiniu asmeniu. Kadangi atstumo skaičiavimas yra paprastas, naudojama tik mažai skaičiavimo galios. Kadangi šios kameros taip pat gali būti naudojamos matuoti atstumą, buvo žinoma, kad pirmosios robotikos varžybų komandos naudoja prietaisus autonominei rutinai.

Žemės topografija

TOF kamerosbuvo naudojami norint gauti skaitmeninius žemės paviršiaus topografijos modelius, skirtus geomorfologijos tyrimams.

TOF kamerų taikymas geomorfologijoje