一、 Kas ir lidojuma kameru laiks?

Lidojuma laika (TOF) kameras ir dziļuma uztveršanas tehnoloģijas veids, kas mēra attālumu starp kameru un objektiem ainas, izmantojot laiku, kas nepieciešams gaismai, lai ceļotu uz objektiem un atpakaļ uz kameru. Tos parasti izmanto dažādās lietojumprogrammās, piemēram, paplašinātajā realitātē, robotikā, 3D skenēšanā, žestu atpazīšanā un citur.

TOF kamerasDarbs, izstarojot gaismas signālu, parasti infrasarkano gaismu un izmērot laiku, kas nepieciešams, lai signāls varētu atgriezties pēc objektu trāpīšanas ainas. Pēc tam šo laika mērījumu izmanto, lai aprēķinātu attālumu līdz objektiem, izveidojot dziļuma karti vai ainas 3D attēlojumu.

Lidojuma kameru laiks

Salīdzinot ar citām dziļuma sensoru tehnoloģijām, piemēram, strukturētu gaismu vai stereo redzi, TOF kameras piedāvā vairākas priekšrocības. Tie sniedz reāllaika informāciju dziļumā, ir salīdzinoši vienkāršs dizains un var darboties dažādos apgaismojuma apstākļos. TOF kameras ir arī kompaktas, un tās var integrēt mazākās ierīcēs, piemēram, viedtālruņos, planšetdatoros un valkājamās ierīcēs.

TOF kameru pielietojums ir daudzveidīgs. Paplašinātajā realitātē TOF kameras var precīzi noteikt objektu dziļumu un uzlabot reālajā pasaulē ievietoto virtuālo objektu reālismu. Robotikā tie ļauj robotiem uztvert apkārtni un efektīvāk pārvietoties šķēršļos. 3D skenēšanā TOF kameras var ātri uztvert objektu vai vides ģeometriju dažādiem mērķiem, piemēram, virtuālajai realitātei, spēlēm vai 3D drukāšanai. Tos izmanto arī biometriskos lietojumos, piemēram, sejas atpazīšanā vai roku žestu atpazīšanā.

二、Lidojuma kameru laika komponenti

Lidojuma laika (TOF) kamerassastāv no vairākiem galvenajiem komponentiem, kas darbojas kopā, lai nodrošinātu dziļuma sensoru un attāluma mērīšanu. Konkrētie komponenti var atšķirties atkarībā no dizaina un ražotāja, taču šeit ir pamata elementi, kas parasti atrodami TOF kameru sistēmās:

Gaismas avots:

TOF kameras izmanto gaismas avotu, lai izstarotu gaismas signālu, parasti infrasarkanās (IR) gaismas veidā. Gaismas avots var būt LED (gaismas diode) vai lāzera diode atkarībā no kameras dizaina. Izstarotā gaisma virzās uz notikuma vietas objektiem.

Optika:

Objektīvs apkopo atstaroto gaismu un attēlo vidi uz attēla sensora (fokusa plaknes masīvs). Optiskā joslas caurlaides filtrs iziet tikai gaismu ar tādu pašu viļņa garumu kā apgaismojuma vienība. Tas palīdz nomāc neskaitāmo gaismu un samazināt troksni.

Attēla sensors:

Šī ir TOF kameras sirds. Katrs pikselis mēra laiku, kad gaisma ir vajadzīga, lai ceļotu no apgaismojuma vienības (lāzera vai LED) uz objektu un atpakaļ uz fokusa plaknes masīvu.

Laika shēma:

Lai precīzi izmērītu lidojuma laiku, kamerai nepieciešama precīza laika shēma. Šī shēma kontrolē gaismas signāla emisiju un nosaka laiku, kas nepieciešams, lai gaisma varētu pārvietoties uz objektiem un atgriezties kamerā. Tas sinhronizē emisijas un noteikšanas procesus, lai nodrošinātu precīzus attāluma mērījumus.

Modulācija:

Kaut kāTOF kamerasIekļaujiet modulācijas paņēmienus, lai uzlabotu attāluma mērījumu precizitāti un noturību. Šīs kameras modulē izstaroto gaismas signālu ar noteiktu modeli vai frekvenci. Modulācija palīdz atšķirt izstaroto gaismu no citiem apkārtējās gaismas avotiem un uzlabo kameras spēju atšķirt dažādus ainas objektus.

Dziļuma aprēķina algoritms:

Lai mainītu lidojuma laika mērījumus dziļuma informācijā, TOF kameras izmanto izsmalcinātus algoritmus. Šie algoritmi analizē laika grafika datus, kas saņemti no fotodetektora, un aprēķina attālumu starp kameru un objektiem, kas atrodas skatuves. Dziļuma aprēķina algoritmi bieži ietver kompensāciju tādiem faktoriem kā gaismas izplatīšanās ātrums, sensora reakcijas laiks un apkārtējās gaismas traucējumi.

Dziļuma datu izvade:

Kad dziļuma aprēķins ir veikts, TOF kamera nodrošina dziļuma datu izvadi. Šī izvade var izpausties kā dziļas kartes, punktu mākonis vai ainas 3D attēlojums. Lietojumprogrammas un sistēmas var izmantot dziļuma datus, lai nodrošinātu dažādas funkcijas, piemēram, objektu izsekošanu, papildināto realitāti vai robotu navigāciju.

Ir svarīgi atzīmēt, ka TOF kameru īpašā ieviešana un komponenti dažādiem ražotājiem un modeļiem var atšķirties. Tehnoloģiju sasniegumi var ieviest papildu funkcijas un uzlabojumus, lai uzlabotu TOF kameru sistēmu veiktspēju un iespējas.

三、 Pieteikumi

Automobiļu lietojumprogrammas

Lidojuma laika kamerastiek izmantoti palīdzības un drošības funkcijās uzlabotām automobiļu lietojumprogrammām, piemēram, aktīvai gājēju drošībai, iepriekšēja noteikšanai un iekštelpu lietojumprogrammai, piemēram, ārpus pozīcijas (OOP) noteikšanai.

TOF kameru pielietojums

Cilvēka un mašīnas saskarnes un spēles

As lidojuma laika kamerasNodrošiniet attāluma attēlus reālā laikā, ir viegli izsekot cilvēku kustībām. Tas ļauj jaunai mijiedarbībai ar patērētāju ierīcēm, piemēram, televizoriem. Vēl viena tēma ir izmantot šāda veida kameras, lai mijiedarbotos ar spēlēm videospēļu konsolēs. Otrās paaudzes Kinect sensors, kas sākotnēji tika iekļauts Xbox One konsolē Lietojumprogrammas, izmantojot datoru redzi un žestu atpazīšanas paņēmienus.

Radošais un Intel nodrošina arī līdzīga veida interaktīvu žestu laika kameru spēļu kamerai-Senz3D, pamatojoties uz Softkinetic dziļuma 325 kameru. Infineon un PMD tehnoloģijas ļauj nelielām integrētām 3D dziļuma kamerām, lai veiktu cieša diapazona žestu kontroli tādām patērētāju ierīcēm kā visaptverošs personāls un klēpjdatori (Picco Flexx un Picco Monstar kameras).

TOF kameru pielietojums spēlēs

Viedtālruņu kameras

Vairākos viedtālruņos ietilpst lidojuma laika kameras. Tos galvenokārt izmanto, lai uzlabotu fotoattēlu kvalitāti, nodrošinot kameras programmatūru ar informāciju par priekšplānu un fonu. Pirmais mobilais tālrunis, kas izmantoja šādu tehnoloģiju, bija LG G3, kas tika izlaists 2014. gada sākumā.

TOF kameru pielietojums mobilajos tālruņos

Mērīšana un mašīnas redze

Citas lietojumprogrammas ir mērīšanas uzdevumi, piemēram, pildījuma augstumam tvertnēs. Industriālās mašīnas redzējumā lidojuma laika kamera palīdz klasificēt un atrast objektus, ko izmanto roboti, piemēram, priekšmeti, kas iet uz konveijera. Durvju vadība var viegli atšķirt dzīvniekus un cilvēkus, kas sasniedz durvis.

Robotika

Vēl viena šo kameru izmantošana ir robotikas lauks: mobilie roboti ļoti ātri var izveidot apkārtnes karti, ļaujot viņiem izvairīties no šķēršļiem vai sekot vadošajai personai. Tā kā attāluma aprēķins ir vienkāršs, tiek izmantota tikai maza skaitļošanas jauda. Tā kā šīs kameras var izmantot arī attāluma mērīšanai, ir zināms, ka pirmās robotikas sacensību komandas izmanto ierīces autonomai kārtībai.

Zemes topogrāfija

TOF kamerasir izmantoti, lai iegūtu Zemes virsmas topogrāfijas digitālo pacēluma modeļus ģeomorfoloģijas pētījumiem.

TOF kameru pielietojums ģeomorfoloģijā