一、 Aký je čas letových kamier?

Kamery s časovým letom (TOF) sú typom technológie snímania hĺbky, ktorá meria vzdialenosť medzi kamerou a objektmi v scéne pomocou času, ktorý potrebuje svetlo, aby sa svetlo cestovalo k objektom a späť k fotoaparátu. Bežne sa používajú v rôznych aplikáciách, ako je rozšírená realita, robotika, 3D skenovanie, rozpoznávanie gest a ďalšie.

Tof fotoaparátyPracujte tak, že emitujete svetelný signál, zvyčajne infračervené svetlo a meranie času potrebného na to, aby sa signál odrazil späť po zasiahnutí objektov na scéne. Tento čas sa potom používa na výpočet vzdialenosti od objektov, vytvorenie hĺbkovej mapy alebo 3D znázornenia scény.

Čas letových kamier

V porovnaní s inými technológiami snímania hĺbky, ako sú štruktúrované svetlo alebo stereofónne videnie, ponúkajú TOF fotoaparáty niekoľko výhod. Poskytujú informácie o hĺbke v reálnom čase, majú relatívne jednoduchý dizajn a môžu pracovať v rôznych svetelných podmienkach. TOF fotoaparáty sú tiež kompaktné a môžu byť integrované do menších zariadení, ako sú smartfóny, tablety a nositeľné zariadenia.

Aplikácie kamier TOF sú rozmanité. V rozšírenej realite môžu fotoaparáty ToF presne zistiť hĺbku objektov a zlepšiť realizmus virtuálnych objektov umiestnených v skutočnom svete. V robotike umožňujú robotom vnímať svoje okolie a efektívnejšie prekážať. V 3D skenovaní môžu fotoaparáty TOF rýchlo zachytiť geometriu objektov alebo prostredí na rôzne účely, ako sú virtuálna realita, hranie alebo 3D tlač. Používajú sa tiež v biometrických aplikáciách, ako je rozpoznávanie tváre alebo rozpoznávanie gesta rúk.

二、Komponenty času letových kamier

Kamery s časom letu (TOF)pozostáva z niekoľkých kľúčových komponentov, ktoré spolupracujú, aby umožnili snímanie hĺbky a meranie vzdialenosti. Konkrétne komponenty sa môžu líšiť v závislosti od návrhu a výrobcu, ale tu sú základné prvky, ktoré sa zvyčajne nachádzajú v systémoch TOF Camera:

Zdroj svetla:

Kamery TOF používajú zdroj svetla na vyžarovanie svetelného signálu, zvyčajne vo forme infračerveného (IR) svetla. Zdroj svetla môže byť v závislosti od návrhu fotoaparátu diódou LED (dióda emitujúca svetlo) alebo laserovou diódou. Emitované svetlo prechádza smerom k objektom v scéne.

Optika:

Šošovka zhromažďuje odrazené svetlo a obrázky prostredia na snímači obrazu (pole ohniskovej roviny). Optický filter pásmového priechodu prechádza iba svetlom s rovnakou vlnovou dĺžkou ako osvetľovacia jednotka. To pomáha potláčať nevýrazné svetlo a znižovať hluk.

Obrazový senzor:

Toto je srdce fotoaparátu Tof. Každý pixel meria čas, ktorý svetlo urobilo na cestovanie z osvetľovacej jednotky (laser alebo LED) k objektu a späť do ohniskového rovinného poľa.

Časové obvody:

Na presné meranie času letu potrebuje fotoaparát presné časovacie obvody. Tieto obvody riadia emisiu svetelného signálu a detekuje čas potrebný na to, aby svetlo cestovalo k objektom a vrátilo sa do fotoaparátu. Synchronizuje emisné a detekčné procesy, aby sa zabezpečilo presné merania vzdialenosti.

Modulácia:

NiečoTof fotoaparátyZahrňte modulačné techniky na zlepšenie presnosti a robustnosti meraní vzdialenosti. Tieto kamery modulujú emitovaný svetelný signál so špecifickým vzorom alebo frekvenciou. Modulácia pomáha rozlišovať vyžarované svetlo od iných zdrojov okolitého svetla a zvyšuje schopnosť fotoaparátu rozlišovať medzi rôznymi objektmi v scéne.

Algoritmus výpočtu hĺbky:

Aby sa previedli merania času letu na hĺbkové informácie, fotoaparáty TOF využívajú sofistikované algoritmy. Tieto algoritmy analyzujú údaje očasovania prijatých z fotodetektora a vypočítajú vzdialenosť medzi kamerou a objektmi v scéne. Algoritmy výpočtu hĺbky často zahŕňajú kompenzáciu faktorov, ako je rýchlosť šírenia svetla, čas odozvy senzora a rušenie okolitého svetla.

Výstup údajov o hĺbke:

Po vykonaní výpočtu hĺbky poskytuje fotoaparát TOF hĺbkový výstup. Tento výstup môže mať podobu hĺbkovej mapy, bodového oblaku alebo 3D reprezentácie scény. Aplikácie a systémy môžu používať hĺbkové údaje na umožnenie rôznych funkcií, ako je sledovanie objektov, rozšírená realita alebo robotická navigácia.

Je dôležité poznamenať, že konkrétne implementácia a komponenty kamier TOF sa môžu líšiť v závislosti od rôznych výrobcov a modelov. Pokrok v technológii môže predstaviť ďalšie funkcie a vylepšenia na zlepšenie výkonu a schopností systémov TOF fotoaparátov.

三、 Aplikácie

Automobilové aplikácie

Kamerysa používajú v pomoci a bezpečnostných funkciách pre pokročilé automobilové aplikácie, ako je bezpečnosť aktívnej chodcov, detekcia predkrašov a aplikácie v interiéri, ako je detekcia mimo polohy (OOP).

Aplikácia fotoaparátov TOF

Rozhrania ľudských strojov a hier

As kameryPoskytnite obrázky vzdialenosti v reálnom čase, je ľahké sledovať pohyby ľudí. To umožňuje nové interakcie so spotrebiteľskými zariadeniami, ako sú televízory. Ďalšou témou je použitie tohto typu fotoaparátov na interakciu s hrami na konzolách videohier. Senzor Kinect druhej generácie pôvodne zahrnutý v konzole Xbox One používal na zobrazovanie rozsahu časový letový fotoaparát, ktorý umožňuje prirodzené používateľské rozhrania a herné hry Aplikácie využívajúce techniky počítačového videnia a rozpoznávania gest.

Creative and Intel tiež poskytujú podobný typ interaktívneho gesta času na hranie hier, Senz3D na základe hĺbky 325 kamery softKetic. Technologie Infineon a PMD umožňujú malé integrované 3D hĺbkové kamery pre kontrolu gesta blízkeho rozsahu spotrebiteľských zariadení, ako sú počítače a notebooky all-in-one (fotoaparáty PICCO Flexx a Picco Monstar).

Aplikácia kamier TOF v hrách

Kamery smartfónov

Medzi niekoľko smartfónov patrí časové kamery. Tieto sa používajú hlavne na zlepšenie kvality fotografií poskytovaním softvéru fotoaparátu informácie o popredí a pozadí. Prvým mobilným telefónom, ktorý využíval takúto technológiu, bol LG G3, ktorý bol vydaný začiatkom roku 2014.

Aplikácia fotoaparátov TOF v mobilných telefónoch

Meranie a videnie stroja

Ďalšími aplikáciami sú úlohy merania, napr. Pre výšku výplne v silách. V priemyselnom strojovom videní fotoaparát času letu pomáha klasifikovať a lokalizovať objekty na použitie robotmi, ako sú napríklad položky, ktoré prechádzajú na dopravníku. Ovládacie prvky dverí môžu ľahko rozlišovať medzi zvieratami a ľuďmi, ktorí dosiahli dvere.

Robotika

Ďalším použitím týchto kamier je oblasť robotiky: mobilné roboty môžu veľmi rýchlo vybudovať mapu svojho okolia, čo im umožňuje vyhnúť sa prekážkam alebo sledovať vedúcu osobu. Pretože výpočet vzdialenosti je jednoduchý, používa sa iba malý výpočtový výkon. Pretože tieto fotoaparáty sa dajú použiť aj na meranie vzdialenosti, je známe, že tímy pre súťaž prvej robotiky používajú zariadenia pre autonómne rutiny.

Topografia

Tof fotoaparátysa použili na získanie digitálnych modelov vyvýšeniny povrchovej topografie Zeme na štúdium v ​​geomorfológii.

Aplikácia kamier TOF v geomorfológii