一、X'inhu l-ħin tal-kameras tat-titjir?

Il-kameras tal-ħin tat-titjira (ToF) huma tip ta’ teknoloġija ta’ depth-sensing li tkejjel id-distanza bejn il-kamera u l-oġġetti fix-xena billi tuża l-ħin li jieħu għad-dawl biex jivvjaġġa lejn l-oġġetti u lura lejn il-kamera. Huma komunement użati f'diversi applikazzjonijiet bħal realtà miżjuda, robotika, skanjar 3D, rikonoxximent tal-ġesti, u aktar.

Kameras ToFtaħdem billi tarmi sinjal tad-dawl, tipikament dawl infra-aħmar, u tkejjel il-ħin li jieħu biex is-sinjal jerġa 'jmur lura wara li jolqot oġġetti fix-xena. Dan il-kejl tal-ħin imbagħad jintuża biex tikkalkula d-distanza għall-oġġetti, u toħloq mappa tal-fond jew rappreżentazzjoni 3D tax-xena.

Il-ħin tal-kameras tat-titjira

Meta mqabbla ma' teknoloġiji oħra li jħossu l-fond bħal dawl strutturat jew viżjoni stereo, il-kameras ToF joffru diversi vantaġġi. Huma jipprovdu informazzjoni fil-fond f'ħin reali, għandhom disinn relattivament sempliċi, u jistgħu jaħdmu f'diversi kundizzjonijiet tad-dawl. Il-kameras ToF huma wkoll kompatti u jistgħu jiġu integrati f'apparat iżgħar bħal smartphones, pilloli, u apparat li jintlibes.

L-applikazzjonijiet tal-kameras ToF huma diversi. Fir-realtà miżjuda, il-kameras ToF jistgħu jiskopru b'mod preċiż il-fond ta 'oġġetti u jtejbu r-realiżmu ta' oġġetti virtwali mqiegħda fid-dinja reali. Fir-robotika, jippermettu lir-robots jipperċepixxu l-madwar tagħhom u jinnavigaw l-ostakli b'mod aktar effettiv. Fl-iskannjar 3D, il-kameras ToF jistgħu jaqbdu malajr il-ġeometrija ta 'oġġetti jew ambjenti għal diversi skopijiet bħal realtà virtwali, logħob, jew stampar 3D. Jintużaw ukoll f'applikazzjonijiet bijometriċi, bħal rikonoxximent tal-wiċċ jew rikonoxximent tal-ġesti tal-idejn.

二、Komponenti tal-ħin tal-kameras tat-titjir

Kameras tal-ħin tat-titjira (ToF).jikkonsistu f'diversi komponenti ewlenin li jaħdmu flimkien biex jippermettu sensing tal-fond u kejl tad-distanza. Il-komponenti speċifiċi jistgħu jvarjaw skont id-disinn u l-manifattur, iżda hawn huma l-elementi fundamentali li tipikament jinstabu fis-sistemi tal-kameras ToF:

Sors tad-Dawl:

Kameras ToF jużaw sors tad-dawl biex jarmu sinjal tad-dawl, ġeneralment fil-forma ta 'dawl infra-aħmar (IR). Is-sors tad-dawl jista 'jkun LED (Light-Emitting Diode) jew dajowd tal-lejżer, skont id-disinn tal-kamera. Id-dawl emess jivvjaġġa lejn l-oġġetti fix-xena.

Ottika:

Lenti tiġbor id-dawl rifless u timmaġina l-ambjent fuq is-sensor tal-immaġni (focal plane array). Filtru ottiku band-pass jgħaddi biss id-dawl bl-istess wavelength bħall-unità ta 'illuminazzjoni. Dan jgħin biex irażżan id-dawl mhux pertinenti u jnaqqas l-istorbju.

Senser tal-immaġni:

Din hija l-qalba tal-kamera TOF. Kull pixel ikejjel il-ħin li d-dawl ħa biex jivvjaġġa mill-unità tal-illuminazzjoni (laser jew LED) għall-oġġett u lura għall-firxa tal-pjan fokali.

Ċirkwiti tal-ħin:

Biex tkejjel il-ħin tat-titjira b'mod preċiż, il-kamera teħtieġ ċirkwiti ta 'ħin preċiż. Dan iċ-ċirkwit jikkontrolla l-emissjoni tas-sinjal tad-dawl u jiskopri l-ħin li jieħu biex id-dawl jivvjaġġa lejn l-oġġetti u jirritorna lejn il-kamera. Jissinkronizza l-proċessi ta 'emissjoni u skoperta biex jiżgura kejl preċiż tad-distanza.

Modulazzjoni:

Xi wħudKameras ToFjinkorpora tekniki ta 'modulazzjoni biex itejbu l-eżattezza u r-robustezza tal-kejl tad-distanza. Dawn il-kameras jimmodulaw is-sinjal tad-dawl emess b'mudell jew frekwenza speċifika. Il-modulazzjoni tgħin biex tiddistingwi d-dawl emess minn sorsi oħra tad-dawl ambjentali u ttejjeb il-kapaċità tal-kamera li tiddistingwi bejn oġġetti differenti fix-xena.

Algoritmu tal-Kalkolazzjoni tal-Fond:

Biex jikkonvertu l-kejl tal-ħin tat-titjira f'informazzjoni fil-fond, il-kameras ToF jutilizzaw algoritmi sofistikati. Dawn l-algoritmi janalizzaw id-dejta tal-ħin riċevuta mill-fotodetector u jikkalkulaw id-distanza bejn il-kamera u l-oġġetti fix-xena. L-algoritmi tal-kalkolu tal-fond ħafna drabi jinvolvu kumpens għal fatturi bħall-veloċità tal-propagazzjoni tad-dawl, il-ħin tar-rispons tas-sensuri, u l-interferenza tad-dawl ambjentali.

Riżultat tad-Dejta tal-Fond:

Ladarba jitwettaq il-kalkolu tal-fond, il-kamera ToF tipprovdi output tad-dejta tal-fond. Dan l-output jista 'jieħu l-forma ta' mappa tal-fond, sħaba ta 'punti, jew rappreżentazzjoni 3D tax-xena. Id-dejta tal-fond tista’ tintuża minn applikazzjonijiet u sistemi biex jippermettu diversi funzjonalitajiet bħall-intraċċar tal-oġġetti, ir-realtà miżjuda jew in-navigazzjoni robotika.

Huwa importanti li wieħed jinnota li l-implimentazzjoni speċifika u l-komponenti tal-kameras ToF jistgħu jvarjaw minn manifatturi u mudelli differenti. L-avvanzi fit-teknoloġija jistgħu jintroduċu karatteristiċi u titjib addizzjonali biex itejbu l-prestazzjoni u l-kapaċitajiet tas-sistemi tal-kameras ToF.

三、Applikazzjonijiet

Applikazzjonijiet tal-karozzi

Kameras tal-ħin tat-titjirajintużaw f'funzjonijiet ta 'assistenza u sikurezza għal applikazzjonijiet awtomotivi avvanzati bħal sikurezza attiva ta' pedonali, skoperta ta 'qabel il-crash u applikazzjonijiet ta' ġewwa bħall-iskoperta ta 'barra mill-pożizzjoni (OOP).

L-applikazzjoni ta 'kameras ToF

Interfaces bniedem-magna u logħob

As kameras tal-ħin tat-titjirajipprovdu immaġini mill-bogħod f'ħin reali, huwa faċli li jintraċċaw il-movimenti tal-bnedmin. Dan jippermetti interazzjonijiet ġodda ma 'tagħmir tal-konsumatur bħal televiżjonijiet. Suġġett ieħor huwa l-użu ta’ dan it-tip ta’ kameras biex jinteraġixxu mal-logħob fuq konsols tal-logħob tal-vidjo. Is-sensor Kinect tat-tieni ġenerazzjoni inkluż oriġinarjament mal-console Xbox One uża kamera tal-ħin tat-titjira għall-immaġini tal-firxa tiegħu, li ppermettiet interfaces tal-utent naturali u logħob. applikazzjonijiet li jużaw tekniki ta' viżjoni bil-kompjuter u ta' rikonoxximent tal-ġesti.

Creative u Intel jipprovdu wkoll tip simili ta 'kamera interattiva tal-ġesti tal-ħin tat-titjira għal-logħob, is-Senz3D ibbażat fuq il-kamera DepthSense 325 ta' Softkinetic. Teknoloġiji Infineon u PMD jippermettu kameras żgħar integrati 3D tal-fond għall-kontroll tal-ġesti mill-qrib ta 'apparat tal-konsumatur bħal kompjuters u laptops all-in-one (kameras Picco flexx u Picco monstar).

L-applikazzjoni tal-kameras ToF fil-logħob

Kameras tal-ismartphone

Diversi smartphones jinkludu kameras tal-ħin tat-titjira. Dawn jintużaw prinċipalment biex itejbu l-kwalità tar-ritratti billi jipprovdu lis-softwer tal-kamera b'informazzjoni dwar it-tagħrif miksub u l-isfond. L-ewwel mowbajl li uża teknoloġija bħal din kien l-LG G3, rilaxxat kmieni fl-2014.

L-applikazzjoni tal-kameras ToF fit-telefowns ċellulari

Kejl u viżjoni bil-magna

Applikazzjonijiet oħra huma ħidmiet ta' kejl, eż. għall-għoli tal-mili f'silos. Fil-viżjoni tal-magni industrijali, il-kamera tal-ħin tat-titjira tgħin biex tikklassifika u ssib oġġetti għall-użu mir-robots, bħal oġġetti li jgħaddu minn fuq conveyor. Il-kontrolli tal-bibien jistgħu jiddistingwu faċilment bejn l-annimali u l-bnedmin li jilħqu l-bieb.

Robotika

Użu ieħor ta 'dawn il-kameras huwa l-qasam tar-robotika: Robots mobbli jistgħu jibnu mappa ta' madwarhom malajr ħafna, li jippermettilhom jevitaw ostakli jew isegwu persuna ewlenija. Peress li l-kalkolu tad-distanza huwa sempliċi, tintuża ftit qawwa komputazzjonali biss. Peress li dawn il-kameras jistgħu jintużaw ukoll biex ikejlu d-distanza, it-timijiet għall-FIRST Robotics Competition ġew magħrufa li jużaw l-apparati għal rutini awtonomi.

Topografija tad-Dinja

Kameras ToFintużaw biex jinkisbu mudelli ta 'elevazzjoni diġitali tat-topografija tal-wiċċ tad-Dinja, għal studji fil-ġeomorfoloġija.

L-applikazzjoni ta 'kameras ToF fil-ġeomorfoloġija