一、Нислэгийн камерын цаг хэд вэ?

Нислэгийн цаг (ToF) камер нь гэрэл нь объектууд руу шилжиж, камер руу буцаж очих хугацааг ашиглан камер ба объектын хоорондох зайг хэмждэг гүн мэдрэгч технологийн нэг төрөл юм. Тэдгээрийг ихэвчлэн нэмэгдүүлсэн бодит байдал, робот техник, 3D сканнер, дохио зангаа таних гэх мэт төрөл бүрийн хэрэглээнд ашигладаг.

ToF камеруудихэвчлэн хэт улаан туяаны гэрлийн дохиог ялгаруулж, үзэгдэлд байгаа объектуудыг мөргөсний дараа дохио буцаж ирэх хугацааг хэмжих замаар ажиллана. Дараа нь энэ хугацааны хэмжилтийг объект хүртэлх зайг тооцоолоход ашиглан гүний зураглал эсвэл үзэгдлийн 3D дүрслэлийг бий болгоно.

Нислэгийн камерын цаг

ТоФ камерууд нь бүтэцлэгдсэн гэрэл эсвэл стерео хараа зэрэг гүн мэдрэгчтэй бусад технологитой харьцуулахад хэд хэдэн давуу талтай байдаг. Тэд бодит цагийн гүний мэдээллийг өгдөг, харьцангуй энгийн загвартай, янз бүрийн гэрэлтүүлгийн нөхцөлд ажиллах боломжтой. ToF камерууд нь бас авсаархан бөгөөд ухаалаг утас, таблет, зүүж болох төхөөрөмж зэрэг жижиг төхөөрөмжүүдэд нэгтгэгдэж болно.

ToF камерын хэрэглээ нь олон янз байдаг. Өргөтгөсөн бодит байдалд ToF камер нь объектын гүнийг нарийн тодорхойлж, бодит ертөнцөд байрлуулсан виртуал объектуудын бодит байдлыг сайжруулж чаддаг. Робот техникийн хувьд тэд роботуудад хүрээлэн буй орчныг таньж, саад бэрхшээлийг илүү үр дүнтэй даван туулах боломжийг олгодог. 3D сканнердах үед ToF камер нь виртуал бодит байдал, тоглоом тоглох, 3D хэвлэх гэх мэт янз бүрийн зорилгоор объект эсвэл орчны геометрийг хурдан авах боломжтой. Эдгээрийг мөн нүүр царай таних эсвэл гар дохио таних зэрэг биометрийн хэрэглээнд ашигладаг.

二、Нислэгийн камерын цаг хугацааны бүрэлдэхүүн хэсэг

Нислэгийн цаг (ToF) камергүн мэдрэгч болон зайны хэмжилтийг идэвхжүүлэхийн тулд хамтран ажилладаг хэд хэдэн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрдэнэ. Тусгай бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь дизайн, үйлдвэрлэгчээс хамаарч өөр өөр байж болох ч энд ихэвчлэн ToF камерын системд байдаг үндсэн элементүүд байдаг:

Гэрлийн эх үүсвэр:

ToF камер нь ихэвчлэн хэт улаан туяаны (IR) гэрлийн хэлбэрээр гэрлийн дохиог гаргахын тулд гэрлийн эх үүсвэрийг ашигладаг. Гэрлийн эх үүсвэр нь камерын загвараас хамааран LED (гэрэл ялгаруулах диод) эсвэл лазер диод байж болно. Гарч буй гэрэл нь дүр зураг дээрх объектууд руу чиглэнэ.

Оптик:

Линз нь туссан гэрлийг цуглуулж, орчныг дүрс мэдрэгч (фокусын хавтгай массив) дээр дүрсэлдэг. Оптик дамжуулагч шүүлтүүр нь зөвхөн гэрэлтүүлгийн нэгжтэй ижил долгионы урттай гэрлийг дамжуулдаг. Энэ нь тохирохгүй гэрлийг дарж, дуу чимээг багасгахад тусалдаг.

Зургийн мэдрэгч:

Энэ бол TOF камерын зүрх юм. Пиксел бүр нь гэрэлтүүлгийн нэгжээс (лазер эсвэл LED) объект руу буцаж, фокусын хавтгай массив руу шилжихэд гэрэл зарцуулсан хугацааг хэмждэг.

Цагийн хэлхээ:

Нислэгийн цагийг зөв хэмжихийн тулд камерт цаг хугацааны нарийн хэлхээ хэрэгтэй. Энэхүү хэлхээ нь гэрлийн дохионы ялгаралтыг хянадаг бөгөөд гэрэл нь объектууд руу шилжиж, камер руу буцаж ирэхэд шаардагдах хугацааг илрүүлдэг. Энэ нь зайны үнэн зөв хэмжилтийг хангахын тулд ялгаруулалт, илрүүлэх процессыг синхрончилдог.

Модуляци:

ЗаримToF камеруудзайны хэмжилтийн нарийвчлал, бат бөх байдлыг сайжруулахын тулд модуляцын техникийг нэгтгэх. Эдгээр камерууд нь тодорхой хэв маяг эсвэл давтамжтайгаар ялгарах гэрлийн дохиог зохицуулдаг. Модуляци нь ялгарах гэрлийг бусад орчны гэрлийн эх үүсвэрээс ялгахад тусалж, камерын дүр зураг дээрх өөр өөр объектуудыг ялгах чадварыг сайжруулдаг.

Гүн тооцооллын алгоритм:

Нислэгийн цагийн хэмжилтийг гүний мэдээлэл болгон хувиргахын тулд ToF камер нь нарийн алгоритмуудыг ашигладаг. Эдгээр алгоритмууд нь фотодетектороос хүлээн авсан цаг хугацааны өгөгдөлд дүн шинжилгээ хийж, камер болон үзэгдэл дэх объектуудын хоорондох зайг тооцоолдог. Гүн тооцоолох алгоритмууд нь ихэвчлэн гэрлийн тархалтын хурд, мэдрэгчийн хариу өгөх хугацаа, орчны гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо зэрэг хүчин зүйлсийг нөхөх үүрэгтэй.

Гүн өгөгдлийн гаралт:

Гүн тооцоог хийсний дараа ToF камер нь гүний өгөгдлийн гаралтыг өгдөг. Энэ гаралт нь гүний зураглал, цэгийн үүл эсвэл үзэгдлийн 3D дүрслэл хэлбэрээр байж болно. Гүн өгөгдлийг програмууд болон системүүд ашиглан объектыг хянах, сайжруулсан бодит байдал эсвэл робот навигаци гэх мэт янз бүрийн функцуудыг идэвхжүүлж болно.

ToF камерын тодорхой хэрэгжилт, бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь өөр өөр үйлдвэрлэгч, загвараас хамаарч өөр өөр байж болохыг анхаарах нь чухал юм. Технологийн дэвшил нь ToF камерын системийн гүйцэтгэл, чадавхийг сайжруулах нэмэлт функц, сайжруулалтыг нэвтрүүлж болно.

三、Програм

Автомашины хэрэглээ

Нислэгийн цагийн камерууднь идэвхтэй явган зорчигчийн аюулгүй байдал, ослын өмнөх илрүүлэлт, байрлалаас гадуур (OOP) илрүүлэх гэх мэт дотоод хэрэглээний программуудад туслах болон аюулгүй байдлын функцүүдэд ашиглагддаг.

ToF камерын хэрэглээ

Хүн-машины интерфейс ба тоглоом

As нислэгийн цагийн камеруудБодит цаг хугацаанд зайны зургийг үзүүлэх, хүний ​​хөдөлгөөнийг хянахад хялбар. Энэ нь телевиз гэх мэт хэрэглэгчийн төхөөрөмжүүдтэй шинэ харилцах боломжийг олгодог. Өөр нэг сэдэв бол видео тоглоомын консол дээрх тоглоомуудтай харилцахын тулд ийм төрлийн камер ашиглах явдал юм. Xbox One консолд анх багтсан хоёр дахь үеийн Kinect мэдрэгч нь нислэгийн цагны камерыг өөрийн хүрээний дүрслэлд ашиглаж, байгалийн хэрэглэгчийн интерфэйс болон тоглоом тоглох боломжийг олгосон. компьютерийн хараа, дохио зангаа таних арга техникийг ашиглан програмууд.

Creative болон Intel нь Softkinetic-ийн DepthSense 325 камер дээр суурилсан Senz3D-ийг тоглоом тоглоход зориулагдсан ижил төрлийн дохионы нислэгийн камерыг санал болгодог. Infineon болон PMD Technologies нь бүгд нэгдмэл компьютер, зөөврийн компьютер (Picco flexx болон Picco monstar камер) зэрэг хэрэглэгчийн төхөөрөмжүүдийг ойрын зайн дохиогоор удирдахад зориулсан жижиг нэгдсэн 3D гүний камеруудыг идэвхжүүлдэг.

Тоглоомонд ToF камер ашиглах

Ухаалаг гар утасны камерууд

Хэд хэдэн ухаалаг гар утсанд нислэгийн цагны камер багтдаг. Эдгээрийг камерын программ хангамжийг урд болон дэвсгэрийн талаарх мэдээллээр хангах замаар зургийн чанарыг сайжруулахад голчлон ашигладаг. Ийм технологийг ашигласан анхны гар утас бол 2014 оны эхээр гарсан LG G3 юм.

Гар утсан дээрх ToF камерын хэрэглээ

Хэмжилт ба машины хараа

Бусад хэрэглээ нь хэмжилтийн даалгавар, жишээлбэл, силос дахь дүүргэлтийн өндрийг хэмжих явдал юм. Аж үйлдвэрийн машины харааны хувьд нислэгийн цагийн камер нь туузан дамжуулагчаар өнгөрч буй зүйлс гэх мэт роботуудад ашиглах объектуудыг ангилж, байршлыг тогтооход тусалдаг. Хаалганы удирдлага нь хаалганд хүрч буй амьтан, хүн хоёрыг хялбархан ялгаж чаддаг.

Робот техник

Эдгээр камерын өөр нэг хэрэглээ бол робот техникийн салбар юм: Хөдөлгөөнт роботууд нь хүрээлэн буй орчны газрын зургийг маш хурдан гаргаж, саад бэрхшээлээс зайлсхийх эсвэл удирдагч хүнийг дагах боломжийг олгодог. Зайны тооцоолол нь энгийн тул бага хэмжээний тооцооллын хүчийг ашигладаг. Эдгээр камерууд нь зайг хэмжихэд бас ашиглагдах боломжтой тул FIRST Robotics Competition-ын багууд төхөөрөмжийг бие даасан горимд ашигладаг болохыг мэддэг.

Дэлхийн топограф

ToF камеруудГеоморфологийн судалгаанд зориулж дэлхийн гадаргуугийн топографийн тоон өндрийн загварыг олж авахад ашигласан.

ToF камерыг геоморфологид ашиглах