一、 Qual é a hora das câmeras de vôo?

As câmeras de tempo de voo (TOF) são um tipo de tecnologia de detecção de profundidade que mede a distância entre a câmera e os objetos na cena usando o tempo necessário para que a luz viaje para os objetos e volte para a câmera. Eles são comumente usados ​​em várias aplicações, como realidade aumentada, robótica, varredura 3D, reconhecimento de gestos e muito mais.

TOF câmerasTrabalhe emitindo um sinal de luz, normalmente luz infravermelha e medindo o tempo necessário para que o sinal se recupere depois de atingir objetos na cena. Essa medição de tempo é usada para calcular a distância dos objetos, criando um mapa de profundidade ou uma representação 3D da cena.

A hora das câmeras de vôo

Comparado a outras tecnologias de detecção de profundidade, como luz estruturada ou visão estéreo, as câmeras TOF oferecem várias vantagens. Eles fornecem informações de profundidade em tempo real, têm um design relativamente simples e podem trabalhar em várias condições de iluminação. As câmeras TOF também são compactas e podem ser integradas em dispositivos menores, como smartphones, tablets e dispositivos vestíveis.

As aplicações das câmeras TOF são diversas. Na realidade aumentada, as câmeras TOF podem detectar com precisão a profundidade dos objetos e melhorar o realismo dos objetos virtuais colocados no mundo real. Na robótica, eles permitem que os robôs percebam seus arredores e navegam em obstáculos com mais eficácia. Na digitalização 3D, as câmeras TOF podem capturar rapidamente a geometria de objetos ou ambientes para vários propósitos, como realidade virtual, jogos ou impressão 3D. Eles também são usados ​​em aplicações biométricas, como reconhecimento facial ou reconhecimento de gestos manuais.

二、Componentes do tempo das câmeras de vôo

Câmeras de tempo de voo (TOF)consistem em vários componentes -chave que trabalham juntos para permitir a detecção de profundidade e a medição da distância. Os componentes específicos podem variar dependendo do design e do fabricante, mas aqui estão os elementos fundamentais normalmente encontrados nos sistemas de câmera TOF:

Fonte de luz:

As câmeras TOF usam uma fonte de luz para emitir um sinal de luz, geralmente na forma de luz infravermelha (IR). A fonte de luz pode ser um LED (diodo emissor de luz) ou um diodo a laser, dependendo do design da câmera. A luz emitida viaja em direção aos objetos na cena.

Óptica:

Uma lente reúne a luz refletida e imagens o ambiente no sensor de imagem (matriz de plano focal). Um filtro de passagem de banda óptica passa apenas a luz com o mesmo comprimento de onda que a unidade de iluminação. Isso ajuda a suprimir a luz não pertinente e reduzir o ruído.

Sensor de imagem:

Este é o coração da câmera TOF. Cada pixel mede o tempo que a luz levou para viajar da unidade de iluminação (laser ou LED) para o objeto e voltar para a matriz de planos focais.

Circuito de tempo:

Para medir com precisão o tempo de voo, a câmera precisa de circuitos de tempo preciso. Este circuito controla a emissão do sinal de luz e detecta o tempo necessário para a luz viajar para os objetos e retornar à câmera. Ele sincroniza os processos de emissão e detecção para garantir medições de distância precisas.

Modulação:

AlgunsTOF câmerasIncorpore técnicas de modulação para melhorar a precisão e a robustez das medições de distância. Essas câmeras modulam o sinal de luz emitido com um padrão ou frequência específica. A modulação ajuda a distinguir a luz emitida de outras fontes de luz ambiente e aprimora a capacidade da câmera de diferenciar entre diferentes objetos na cena.

Algoritmo de cálculo de profundidade:

Para converter as medições de tempo de voo em informações de profundidade, as câmeras TOF utilizam algoritmos sofisticados. Esses algoritmos analisam os dados de tempo recebidos do fotodetector e calculam a distância entre a câmera e os objetos na cena. Os algoritmos de cálculo de profundidade geralmente envolvem compensação por fatores como velocidade de propagação da luz, tempo de resposta do sensor e interferência da luz ambiente.

Saída de dados de profundidade:

Depois que o cálculo da profundidade é realizado, a câmera TOF fornece saída de dados de profundidade. Essa saída pode assumir a forma de um mapa de profundidade, uma nuvem de pontos ou uma representação 3D da cena. Os dados de profundidade podem ser usados ​​por aplicativos e sistemas para permitir várias funcionalidades, como rastreamento de objetos, realidade aumentada ou navegação robótica.

É importante observar que a implementação e os componentes específicos das câmeras TOF podem variar entre diferentes fabricantes e modelos. Os avanços na tecnologia podem introduzir recursos e aprimoramentos adicionais para melhorar o desempenho e as capacidades dos sistemas de câmera TOF.

三、 Aplicações

Aplicações automotivas

Câmeras de tempo de voosão usados ​​em funções de assistência e segurança para aplicações automotivas avançadas, como segurança ativa de pedestres, detecção de pré-rosh e aplicações internas, como detecção fora da posição (OOP).

A aplicação de câmeras TOF

Interfaces e jogos de sequinas humanas

As Câmeras de tempo de vooForneça imagens à distância em tempo real, é fácil rastrear movimentos dos seres humanos. Isso permite novas interações com dispositivos de consumo, como televisões. Outro tópico é usar esse tipo de câmeras para interagir com os jogos nos consoles de videogames. O sensor Kinect de segunda geração incluído originalmente no console Xbox One usou uma câmera de tempo de voo para sua imagem, permitindo interfaces e jogos naturais do usuário Aplicativos usando técnicas de visão computacional e reconhecimento de gestos.

Creative e Intel também fornecem um tipo semelhante de câmera interativa de tempo de voo para jogos, o Senz3D com base na câmera de softginetic. As tecnologias Infineon e PMD permitem pequenas câmeras de profundidade 3D integradas para controle de gestos de curto alcance de dispositivos de consumo, como PCs e laptops all-in-one (Picco Flexx e Picco Monstar Cameras).

A aplicação de câmeras TOF em jogos

Câmeras de smartphone

Vários smartphones incluem câmeras de tempo de voo. Eles são usados ​​principalmente para melhorar a qualidade das fotos, fornecendo ao software da câmera informações sobre primeiro plano e plano de fundo. O primeiro telefone celular a empregar essa tecnologia foi o LG G3, lançado no início de 2014.

A aplicação de câmeras TOF em telefones celulares

Medição e visão de máquina

Outras aplicações são tarefas de medição, por exemplo, a altura de preenchimento em silos. Na visão industrial da máquina, a câmera de tempo de voo ajuda a classificar e localizar objetos para uso por robôs, como itens que passam por um transportador. Os controles das portas podem distinguir facilmente entre animais e humanos que chegam à porta.

Robótica

Outro uso dessas câmeras é o campo da robótica: os robôs móveis podem construir um mapa de seus arredores muito rapidamente, permitindo que eles evitem obstáculos ou seguir uma pessoa líder. Como o cálculo da distância é simples, apenas pouca energia computacional é usada. Como essas câmeras também podem ser usadas para medir a distância, sabe -se que as equipes da Primeira Competição de Robótica usam os dispositivos para rotinas autônomas.

Topografia da Terra

TOF câmerasforam usados ​​para obter modelos de elevação digital da topografia da superfície da Terra, para estudos em geomorfologia.

A aplicação de câmeras TOF em geomorfologia