一、ഫ്ലൈറ്റ് ക്യാമറകളുടെ സമയം എന്താണ്?

ടൈം-ഓഫ്-ഫ്ലൈറ്റ് (ToF) ക്യാമറകൾ ഒരു തരം ഡെപ്ത് സെൻസിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയാണ്, അത് വസ്തുക്കളിലേക്കും തിരികെ ക്യാമറയിലേക്കും പ്രകാശം സഞ്ചരിക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം ഉപയോഗിച്ച് ദൃശ്യത്തിലെ ക്യാമറയും വസ്തുക്കളും തമ്മിലുള്ള ദൂരം അളക്കുന്നു. ഓഗ്മെൻ്റഡ് റിയാലിറ്റി, റോബോട്ടിക്സ്, 3D സ്കാനിംഗ്, ജെസ്റ്റർ റെക്കഗ്നിഷൻ എന്നിവയും അതിലേറെയും പോലുള്ള വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ അവ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ToF ക്യാമറകൾഒരു ലൈറ്റ് സിഗ്നൽ, സാധാരണയായി ഇൻഫ്രാറെഡ് ലൈറ്റ് പുറപ്പെടുവിച്ചും, സീനിലെ ഒബ്ജക്റ്റുകളിൽ തട്ടിയ ശേഷം സിഗ്നൽ തിരിച്ചുവരാൻ എടുക്കുന്ന സമയം അളക്കുന്നതിലൂടെയും പ്രവർത്തിക്കുക. ഈ സമയ അളവെടുപ്പ്, ഒബ്‌ജക്‌റ്റുകളിലേക്കുള്ള ദൂരം കണക്കാക്കാനും ഒരു ഡെപ്ത് മാപ്പ് അല്ലെങ്കിൽ സീനിൻ്റെ 3D പ്രാതിനിധ്യം സൃഷ്‌ടിക്കാനും ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഫ്ലൈറ്റ് ക്യാമറകളുടെ കാലം

ഘടനാപരമായ ലൈറ്റ് അല്ലെങ്കിൽ സ്റ്റീരിയോ വിഷൻ പോലുള്ള മറ്റ് ഡെപ്ത് സെൻസിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ToF ക്യാമറകൾ നിരവധി ഗുണങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു. അവ തത്സമയ ഡെപ്ത് വിവരങ്ങൾ നൽകുന്നു, താരതമ്യേന ലളിതമായ രൂപകൽപ്പനയുണ്ട്, കൂടാതെ വിവിധ ലൈറ്റിംഗ് അവസ്ഥകളിൽ പ്രവർത്തിക്കാനും കഴിയും. ToF ക്യാമറകളും ഒതുക്കമുള്ളതും സ്‌മാർട്ട്‌ഫോണുകൾ, ടാബ്‌ലെറ്റുകൾ, ധരിക്കാവുന്ന ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിങ്ങനെയുള്ള ചെറിയ ഉപകരണങ്ങളിലേക്ക് സംയോജിപ്പിക്കാനും കഴിയും.

ToF ക്യാമറകളുടെ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ വൈവിധ്യപൂർണ്ണമാണ്. ആഗ്‌മെൻ്റഡ് റിയാലിറ്റിയിൽ, ടോഫ് ക്യാമറകൾക്ക് ഒബ്‌ജക്റ്റുകളുടെ ആഴം കൃത്യമായി കണ്ടെത്താനും യഥാർത്ഥ ലോകത്ത് സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്ന വെർച്വൽ ഒബ്‌ജക്റ്റുകളുടെ റിയലിസം മെച്ചപ്പെടുത്താനും കഴിയും. റോബോട്ടിക്സിൽ, അവ റോബോട്ടുകളെ അവരുടെ ചുറ്റുപാടുകൾ മനസ്സിലാക്കാനും തടസ്സങ്ങൾ കൂടുതൽ ഫലപ്രദമായി നാവിഗേറ്റ് ചെയ്യാനും പ്രാപ്തമാക്കുന്നു. 3D സ്കാനിംഗിൽ, ToF ക്യാമറകൾക്ക് വെർച്വൽ റിയാലിറ്റി, ഗെയിമിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ 3D പ്രിൻ്റിംഗ് പോലുള്ള വിവിധ ആവശ്യങ്ങൾക്കായി ഒബ്‌ജക്റ്റുകളുടെയോ പരിതസ്ഥിതികളുടെയോ ജ്യാമിതി വേഗത്തിൽ ക്യാപ്‌ചർ ചെയ്യാൻ കഴിയും. ഫേഷ്യൽ റെക്കഗ്നിഷൻ അല്ലെങ്കിൽ ഹാൻഡ് ജെസ്റ്റർ റെക്കഗ്നിഷൻ പോലുള്ള ബയോമെട്രിക് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും അവ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

二,ഫ്ലൈറ്റ് ക്യാമറകളുടെ സമയ ഘടകങ്ങൾ

ടൈം ഓഫ് ഫ്ലൈറ്റ് (ToF) ക്യാമറകൾഡെപ്ത് സെൻസിംഗും ദൂരം അളക്കലും പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കുന്നതിന് ഒരുമിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുന്ന നിരവധി പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. രൂപകൽപ്പനയെയും നിർമ്മാതാവിനെയും ആശ്രയിച്ച് നിർദ്ദിഷ്ട ഘടകങ്ങൾ വ്യത്യാസപ്പെടാം, എന്നാൽ ToF ക്യാമറ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ സാധാരണയായി കാണപ്പെടുന്ന അടിസ്ഥാന ഘടകങ്ങൾ ഇതാ:

പ്രകാശ സ്രോതസ്സ്:

സാധാരണയായി ഇൻഫ്രാറെഡ് (IR) പ്രകാശത്തിൻ്റെ രൂപത്തിൽ ഒരു പ്രകാശ സിഗ്നൽ പുറപ്പെടുവിക്കാൻ ToF ക്യാമറകൾ ഒരു പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. ക്യാമറയുടെ രൂപകൽപ്പനയെ ആശ്രയിച്ച് പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് LED (ലൈറ്റ്-എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡ്) അല്ലെങ്കിൽ ലേസർ ഡയോഡ് ആകാം. പുറത്തുവിടുന്ന പ്രകാശം ദൃശ്യത്തിലെ വസ്തുക്കളിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു.

ഒപ്റ്റിക്സ്:

ഒരു ലെൻസ് പ്രതിഫലിച്ച പ്രകാശത്തെ ശേഖരിക്കുകയും പരിസ്ഥിതിയെ ഇമേജ് സെൻസറിലേക്ക് (ഫോക്കൽ പ്ലെയിൻ അറേ) ചിത്രീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു ഒപ്റ്റിക്കൽ ബാൻഡ്-പാസ് ഫിൽട്ടർ ലൈറ്റിംഗ് യൂണിറ്റിൻ്റെ അതേ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള പ്രകാശത്തെ മാത്രമേ കടത്തിവിടുകയുള്ളൂ. ഇത് പ്രസക്തമല്ലാത്ത പ്രകാശത്തെ അടിച്ചമർത്താനും ശബ്ദം കുറയ്ക്കാനും സഹായിക്കുന്നു.

ഇമേജ് സെൻസർ:

ഇതാണ് TOF ക്യാമറയുടെ ഹൃദയം. ഓരോ പിക്സലും പ്രകാശം ലൈറ്റിംഗ് യൂണിറ്റിൽ നിന്ന് (ലേസർ അല്ലെങ്കിൽ എൽഇഡി) വസ്തുവിലേക്കും തിരികെ ഫോക്കൽ പ്ലെയിൻ അറേയിലേക്കും സഞ്ചരിക്കാൻ എടുത്ത സമയം അളക്കുന്നു.

ടൈമിംഗ് സർക്യൂട്ട്:

ഫ്ലൈറ്റിൻ്റെ സമയം കൃത്യമായി അളക്കാൻ, ക്യാമറയ്ക്ക് കൃത്യമായ ടൈമിംഗ് സർക്യൂട്ട് ആവശ്യമാണ്. ഈ സർക്യൂട്ടറി പ്രകാശ സിഗ്നലിൻ്റെ ഉദ്വമനം നിയന്ത്രിക്കുകയും പ്രകാശം വസ്തുക്കളിലേക്ക് സഞ്ചരിച്ച് ക്യാമറയിലേക്ക് മടങ്ങാൻ എടുക്കുന്ന സമയം കണ്ടെത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. കൃത്യമായ ദൂര അളവുകൾ ഉറപ്പാക്കാൻ ഇത് എമിഷൻ, ഡിറ്റക്ഷൻ പ്രക്രിയകൾ സമന്വയിപ്പിക്കുന്നു.

മോഡുലേഷൻ:

ചിലത്ToF ക്യാമറകൾദൂര അളവുകളുടെ കൃത്യതയും ദൃഢതയും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് മോഡുലേഷൻ ടെക്നിക്കുകൾ ഉൾപ്പെടുത്തുക. ഈ ക്യാമറകൾ ഒരു പ്രത്യേക പാറ്റേൺ അല്ലെങ്കിൽ ഫ്രീക്വൻസി ഉപയോഗിച്ച് എമിറ്റഡ് ലൈറ്റ് സിഗ്നലിനെ മോഡുലേറ്റ് ചെയ്യുന്നു. മറ്റ് ആംബിയൻ്റ് ലൈറ്റ് സ്രോതസ്സുകളിൽ നിന്ന് പുറത്തുവിടുന്ന പ്രകാശത്തെ വേർതിരിച്ചറിയാൻ മോഡുലേഷൻ സഹായിക്കുന്നു, ദൃശ്യത്തിലെ വ്യത്യസ്ത വസ്തുക്കൾ തമ്മിൽ വേർതിരിച്ചറിയാനുള്ള ക്യാമറയുടെ കഴിവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

ആഴം കണക്കുകൂട്ടൽ അൽഗോരിതം:

ഫ്ലൈറ്റ് സമയത്തിൻ്റെ അളവുകൾ ആഴത്തിലുള്ള വിവരങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്നതിന്, ToF ക്യാമറകൾ അത്യാധുനിക അൽഗോരിതങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഈ അൽഗോരിതങ്ങൾ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിൽ നിന്ന് ലഭിച്ച സമയ ഡാറ്റ വിശകലനം ചെയ്യുകയും ക്യാമറയും ദൃശ്യത്തിലെ വസ്തുക്കളും തമ്മിലുള്ള ദൂരം കണക്കാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പ്രകാശപ്രചരണ വേഗത, സെൻസർ പ്രതികരണ സമയം, ആംബിയൻ്റ് ലൈറ്റ് ഇടപെടൽ തുടങ്ങിയ ഘടകങ്ങൾക്ക് നഷ്ടപരിഹാരം നൽകുന്നത് ഡെപ്ത് കണക്കുകൂട്ടൽ അൽഗോരിതങ്ങളിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു.

ഡെപ്ത് ഡാറ്റ ഔട്ട്പുട്ട്:

ഡെപ്ത് കണക്കുകൂട്ടൽ നടത്തിക്കഴിഞ്ഞാൽ, ToF ക്യാമറ ഡെപ്ത് ഡാറ്റ ഔട്ട്പുട്ട് നൽകുന്നു. ഈ ഔട്ട്‌പുട്ടിന് ഒരു ഡെപ്ത് മാപ്പ്, ഒരു പോയിൻ്റ് ക്ലൗഡ് അല്ലെങ്കിൽ സീനിൻ്റെ ഒരു 3D പ്രാതിനിധ്യം എന്നിവ എടുക്കാം. ഒബ്‌ജക്റ്റ് ട്രാക്കിംഗ്, ഓഗ്‌മെൻ്റഡ് റിയാലിറ്റി അല്ലെങ്കിൽ റോബോട്ടിക് നാവിഗേഷൻ പോലുള്ള വിവിധ പ്രവർത്തനങ്ങൾ പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കാൻ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കും സിസ്റ്റങ്ങൾക്കും ഡെപ്‌ത് ഡാറ്റ ഉപയോഗിക്കാനാകും.

ToF ക്യാമറകളുടെ നിർദ്ദിഷ്‌ട നിർവ്വഹണവും ഘടകങ്ങളും വ്യത്യസ്ത നിർമ്മാതാക്കളിലും മോഡലുകളിലും വ്യത്യാസപ്പെടാം എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്. ടോഫ് ക്യാമറ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ പ്രകടനവും കഴിവുകളും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് സാങ്കേതികവിദ്യയിലെ പുരോഗതികൾ അധിക സവിശേഷതകളും മെച്ചപ്പെടുത്തലുകളും അവതരിപ്പിച്ചേക്കാം.

三、അപ്ലിക്കേഷനുകൾ

ഓട്ടോമോട്ടീവ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ

ഫ്ലൈറ്റ് സമയം ക്യാമറകൾആക്റ്റീവ് കാൽനട സുരക്ഷ, പ്രീക്രാഷ് ഡിറ്റക്ഷൻ, ഔട്ട്-ഓഫ്-പോസിഷൻ (OOP) ഡിറ്റക്ഷൻ പോലുള്ള ഇൻഡോർ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ തുടങ്ങിയ നൂതന ഓട്ടോമോട്ടീവ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കുള്ള സഹായത്തിലും സുരക്ഷാ പ്രവർത്തനങ്ങളിലും ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ToF ക്യാമറകളുടെ പ്രയോഗം

മനുഷ്യ-മെഷീൻ ഇൻ്റർഫേസുകളും ഗെയിമിംഗും

As ഫ്ലൈറ്റ് സമയം ക്യാമറകൾതത്സമയം ദൂര ചിത്രങ്ങൾ നൽകുക, മനുഷ്യരുടെ ചലനങ്ങൾ ട്രാക്ക് ചെയ്യുന്നത് എളുപ്പമാണ്. ഇത് ടെലിവിഷൻ പോലുള്ള ഉപഭോക്തൃ ഉപകരണങ്ങളുമായി പുതിയ ഇടപെടലുകൾ അനുവദിക്കുന്നു. വീഡിയോ ഗെയിം കൺസോളുകളിലെ ഗെയിമുകളുമായി സംവദിക്കാൻ ഇത്തരത്തിലുള്ള ക്യാമറകൾ ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ് മറ്റൊരു വിഷയം. Xbox One കൺസോളിൽ ആദ്യം ഉൾപ്പെടുത്തിയിരുന്ന രണ്ടാം തലമുറ Kinect സെൻസർ അതിൻ്റെ റേഞ്ച് ഇമേജിംഗിനായി ഒരു ടൈം-ഓഫ്-ഫ്ലൈറ്റ് ക്യാമറ ഉപയോഗിച്ചു, ഇത് സ്വാഭാവിക ഉപയോക്തൃ ഇൻ്റർഫേസുകളും ഗെയിമിംഗും പ്രാപ്തമാക്കുന്നു. കമ്പ്യൂട്ടർ വിഷൻ, ജെസ്റ്റർ റെക്കഗ്നിഷൻ ടെക്നിക്കുകൾ എന്നിവ ഉപയോഗിക്കുന്ന ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ.

ക്രിയേറ്റീവും ഇൻ്റലും ഗെയിമിംഗിനായി സമാനമായ തരത്തിലുള്ള ഇൻ്ററാക്ടീവ് ജെസ്റ്റർ ടൈം ഓഫ് ഫ്ലൈറ്റ് ക്യാമറയും നൽകുന്നു, Softkinetic-ൻ്റെ DepthSense 325 ക്യാമറയെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള Senz3D. Infineon, PMD ടെക്‌നോളജീസ്, ഓൾ-ഇൻ-വൺ PC-കൾ, ലാപ്‌ടോപ്പുകൾ (Picco flexx, Picco monstar ക്യാമറകൾ) പോലുള്ള ഉപഭോക്തൃ ഉപകരണങ്ങളുടെ ക്ലോസ്-റേഞ്ച് ജെസ്ചർ നിയന്ത്രണത്തിനായി ചെറിയ സംയോജിത 3D ഡെപ്ത് ക്യാമറകൾ പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കുന്നു.

ഗെയിമുകളിൽ ToF ക്യാമറകളുടെ പ്രയോഗം

സ്മാർട്ട്ഫോൺ ക്യാമറകൾ

പല സ്മാർട്ട്ഫോണുകളിലും ടൈം ഓഫ് ഫ്ലൈറ്റ് ക്യാമറകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു. മുൻഭാഗത്തെയും പശ്ചാത്തലത്തെയും കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾ ക്യാമറ സോഫ്റ്റ്‌വെയർ നൽകിക്കൊണ്ട് ഫോട്ടോകളുടെ ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനാണ് ഇവ പ്രധാനമായും ഉപയോഗിക്കുന്നത്. അത്തരം സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച ആദ്യത്തെ മൊബൈൽ ഫോൺ 2014-ൻ്റെ തുടക്കത്തിൽ പുറത്തിറങ്ങിയ എൽജി ജി3 ആയിരുന്നു.

മൊബൈൽ ഫോണുകളിൽ ToF ക്യാമറകളുടെ പ്രയോഗം

അളക്കലും യന്ത്ര ദർശനവും

മറ്റ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ മെഷർമെൻ്റ് ടാസ്ക്കുകളാണ്, ഉദാ. വ്യാവസായിക യന്ത്ര ദർശനത്തിൽ, ഒരു കൺവെയറിൽ കടന്നുപോകുന്ന ഇനങ്ങൾ പോലെയുള്ള റോബോട്ടുകളുടെ ഉപയോഗത്തിനായി വസ്തുക്കളെ തരംതിരിക്കാനും കണ്ടെത്താനും ഫ്ലൈറ്റ് ക്യാമറ സഹായിക്കുന്നു. വാതിൽ നിയന്ത്രണങ്ങൾക്ക് മൃഗങ്ങളെയും മനുഷ്യരെയും എളുപ്പത്തിൽ തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയും.

റോബോട്ടിക്സ്

ഈ ക്യാമറകളുടെ മറ്റൊരു ഉപയോഗം റോബോട്ടിക്‌സ് മേഖലയാണ്: മൊബൈൽ റോബോട്ടുകൾക്ക് അവരുടെ ചുറ്റുപാടുകളുടെ ഭൂപടം വളരെ വേഗത്തിൽ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും, തടസ്സങ്ങൾ ഒഴിവാക്കാനോ ഒരു പ്രമുഖ വ്യക്തിയെ പിന്തുടരാനോ അവരെ പ്രാപ്തരാക്കുന്നു. ദൂരം കണക്കുകൂട്ടൽ ലളിതമായതിനാൽ, കുറച്ച് കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ പവർ മാത്രമേ ഉപയോഗിക്കുന്നുള്ളൂ. ദൂരം അളക്കാനും ഈ ക്യാമറകൾ ഉപയോഗിക്കാമെന്നതിനാൽ, ആദ്യ റോബോട്ടിക്‌സ് മത്സരത്തിനായുള്ള ടീമുകൾ സ്വയംഭരണ ദിനചര്യകൾക്കായി ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതായി അറിയപ്പെടുന്നു.

ഭൂമിയുടെ ഭൂപ്രകൃതി

ToF ക്യാമറകൾഭൂമിയുടെ ഉപരിതല ഭൂപ്രകൃതിയുടെ ഡിജിറ്റൽ എലവേഷൻ മോഡലുകൾ ലഭിക്കുന്നതിന്, ജിയോമോർഫോളജിയിലെ പഠനങ്ങൾക്കായി ഉപയോഗിച്ചു.

ജിയോമോർഫോളജിയിൽ ToF ക്യാമറകളുടെ പ്രയോഗം