一、 Hva er tid for flykameraer?

Time-of-flight (TOF) -kameraer er en type dybdesenserende teknologi som måler avstanden mellom kameraet og objekter i scenen ved å bruke tiden det tar for lys å reise til objektene og tilbake til kameraet. De brukes ofte i forskjellige applikasjoner som augmented reality, robotikk, 3D -skanning, gestgjenkjenning og mer.

TOF -kameraerArbeid ved å avgi et lyssignal, typisk infrarødt lys, og måle tiden det tar for signalet å sprette tilbake etter å ha truffet gjenstander i scenen. Denne gangen blir deretter brukt til å beregne avstanden til objektene, og skape et dybdekart eller en 3D -representasjon av scenen.

Tidspunktet for flykameraer

Sammenlignet med andre dybdesenserende teknologier som strukturert lys eller stereosyn, tilbyr TOF-kameraer flere fordeler. De gir informasjon om dybde i sanntid, har en relativt enkel design og kan fungere under forskjellige lysforhold. TOF -kameraer er også kompakte og kan integreres i mindre enheter som smarttelefoner, nettbrett og bærbare enheter.

Bruksområdene til TOF -kameraer er forskjellige. I utvidet virkelighet kan TOF -kameraer nøyaktig oppdage dybden til objekter og forbedre realismen til virtuelle objekter plassert i den virkelige verden. I robotikk gjør de at roboter kan oppfatte omgivelsene og navigere i hindringer mer effektivt. I 3D -skanning kan TOF -kameraer raskt fange opp geometrien til objekter eller miljøer for forskjellige formål som virtual reality, gaming eller 3D -utskrift. De brukes også i biometriske applikasjoner, for eksempel ansiktsgjenkjenning eller håndbevegelsesgjenkjenning.

二、Komponenter av tid for flykameraer

Time-of-flight (TOF) kameraerbestår av flere viktige komponenter som fungerer sammen for å muliggjøre dybdesensering og avstandsmåling. De spesifikke komponentene kan variere avhengig av design og produsent, men her er de grunnleggende elementene som vanligvis finnes i TOF -kamerasystemer:

Lyskilde:

TOF -kameraer bruker en lyskilde for å avgi et lyssignal, vanligvis i form av infrarødt (IR) lys. Lyskilden kan være en LED (lysemitterende diode) eller en laserdiode, avhengig av kameraets design. Det utsendte lyset reiser mot gjenstandene i scenen.

Optikk:

En linse samler det reflekterte lyset og bildene miljøet på bildesensoren (fokalplan -array). Et optisk båndpassfilter passerer bare lyset med samme bølgelengde som belysningsenheten. Dette hjelper til med å undertrykke ikke-relevant lys og redusere støy.

Bildesensor:

Dette er hjertet til TOF -kameraet. Hver piksel måler tiden lyset har tatt for å reise fra lysenheten (laser eller LED) til objektet og tilbake til fokalplan -arrayen.

Timingkretser:

For å måle tiden for flyging nøyaktig, trenger kameraet presis timingkretser. Denne kretsløpet kontrollerer utslippet av lyssignalet og oppdager tiden det tar for lyset å reise til objektene og gå tilbake til kameraet. Den synkroniserer utslipps- og deteksjonsprosessene for å sikre nøyaktige avstandsmålinger.

Modulasjon:

NoenTOF -kameraerInnarbeide modulasjonsteknikker for å forbedre nøyaktigheten og robustheten til avstandsmålinger. Disse kameraene modulerer det utsendte lyssignalet med et spesifikt mønster eller frekvens. Modulasjonen er med på å skille det utsendte lyset fra andre omgivelseslyskilder og forbedrer kameraets evne til å skille mellom forskjellige gjenstander i scenen.

Dybdeberegningsalgoritme:

For å konvertere målingstidene til dybdeinformasjon, bruker TOF-kameraer sofistikerte algoritmer. Disse algoritmene analyserer timingdataene som er mottatt fra fotodetektoren og beregner avstanden mellom kameraet og objektene i scenen. Dybdeberegningsalgoritmene innebærer ofte kompensering for faktorer som lysutbredelseshastighet, sensorresponstid og omgivelseslysforstyrrelser.

Dybdedatautgang:

Når dybdeberegningen er utført, gir TOF -kameraet dybdedatautgang. Denne utgangen kan ha form av et dybdekart, en punktsky eller en 3D -representasjon av scenen. Dybdedataene kan brukes av applikasjoner og systemer for å muliggjøre forskjellige funksjoner som objektsporing, forsterket virkelighet eller robotnavigasjon.

Det er viktig å merke seg at den spesifikke implementeringen og komponentene i TOF -kameraer kan variere mellom forskjellige produsenter og modeller. Fremskritt innen teknologi kan introdusere ytterligere funksjoner og forbedringer for å forbedre ytelsen og mulighetene til TOF -kamerasystemer.

三、 applikasjoner

Automotive applikasjoner

Time-of-flight-kameraerbrukes i assistanse- og sikkerhetsfunksjoner for avanserte bilapplikasjoner som aktiv fotgjengersikkerhet, forhåndsdeteksjon og innendørs applikasjoner som Out-of Position (OOP) deteksjon.

Bruken av TOF -kameraer

Menneskemaskingrensesnitt og spill

As Time-of-flight-kameraerGi avstandsbilder i sanntid, det er lett å spore bevegelser av mennesker. Dette tillater nye interaksjoner med forbrukerenheter som TV -apparater. Et annet emne er å bruke denne typen kameraer for å samhandle med spill på videospillkonsoller. Den andre generasjons Kinect-sensoren opprinnelig inkludert i Xbox One-konsollen brukte et tid på flyging for sin rekkevidde, noe som muliggjør naturlige brukergrensesnitt og spill Bruksområder ved hjelp av datasyn og gestgjenkjenningsteknikker.

Creative og Intel gir også en lignende type interaktiv gest-tid-til-flight-kamera for spill, Senz3D basert på dybden 325-kameraet til Softkinetic. Infineon og PMD-teknologier muliggjør bittesmå integrerte 3D-dybdekameraer for nært hold gestkontroll av forbrukerenheter som alt-i-ett-PC-er og bærbare datamaskiner (Picco Flexx og Picco Monstar-kameraer).

Bruken av TOF -kameraer i spill

Smarttelefonkameraer

Flere smarttelefoner inkluderer kameraer for tid. Disse brukes hovedsakelig til å forbedre kvaliteten på bilder ved å gi kameraprogramvaren informasjon om forgrunnen og bakgrunnen. Den første mobiltelefonen som brukte slik teknologi var LG G3, utgitt tidlig i 2014.

Bruken av TOF -kameraer i mobiltelefoner

Måling og maskinvisjon

Andre applikasjoner er måleoppgaver, for eksempel for fyllhøyden i siloer. I industriell maskinvisjon hjelper tid-til-fly-kameraet til å klassifisere og lokalisere objekter for bruk av roboter, for eksempel gjenstander som går forbi på en transportør. Dørkontroller kan enkelt skille mellom dyr og mennesker som når døren.

Robotikk

En annen bruk av disse kameraene er feltet med robotikk: Mobile roboter kan bygge opp et kart over omgivelsene sine veldig raskt, slik at de kan unngå hindringer eller følge en ledende person. Ettersom avstandsberegningen er enkel, brukes bare lite beregningskraft. Siden disse kameraene også kan brukes til å måle avstand, har lag for første robotkonkurranse vært kjent for å bruke enhetene for autonome rutiner.

Jordtopografi

TOF -kameraerhar blitt brukt for å oppnå digitale høydemodeller av jordens overflatetopografi, for studier i geomorfologi.

Bruken av TOF -kameraer i geomorfologi