Çfarë janë kamerat e kohës së fluturimit?

Kamerat me kohëzgjatje fluturimi (ToF) janë një lloj teknologjie që mat distancën midis kamerës dhe objekteve në skenë duke përdorur kohën që i duhet dritës për të udhëtuar te objektet dhe për t'u kthyer te kamera. Ato përdoren zakonisht në aplikacione të ndryshme si realiteti i shtuar, robotika, skanimi 3D, njohja e gjesteve dhe të tjera.

Kamerat ToFpunojnë duke emetuar një sinjal drite, zakonisht dritë infra të kuqe, dhe duke matur kohën që duhet që sinjali të kthehet mbrapsht pasi godet objektet në skenë. Kjo matje kohore përdoret më pas për të llogaritur distancën nga objektet, duke krijuar një hartë thellësie ose një përfaqësim 3D të skenës.

Kamerat e kohës së fluturimit

Krahasuar me teknologjitë e tjera të ndjeshmërisë së thellësisë, si drita e strukturuar ose vizioni stereo, kamerat ToF ofrojnë disa përparësi. Ato ofrojnë informacion në kohë reale për thellësinë, kanë një dizajn relativisht të thjeshtë dhe mund të funksionojnë në kushte të ndryshme ndriçimi. Kamerat ToF janë gjithashtu kompakte dhe mund të integrohen në pajisje më të vogla si telefonat inteligjentë, tabletët dhe pajisjet që vishen.

Zbatimet e kamerave ToF janë të larmishme. Në realitetin e shtuar, kamerat ToF mund të zbulojnë me saktësi thellësinë e objekteve dhe të përmirësojnë realizmin e objekteve virtuale të vendosura në botën reale. Në robotikë, ato u mundësojnë robotëve të perceptojnë mjedisin përreth tyre dhe të lundrojnë nëpër pengesa në mënyrë më efektive. Në skanimin 3D, kamerat ToF mund të kapin shpejt gjeometrinë e objekteve ose mjediseve për qëllime të ndryshme si realiteti virtual, lojërat ose printimi 3D. Ato përdoren gjithashtu në aplikacione biometrike, të tilla si njohja e fytyrës ose njohja e gjesteve të dorës.

ju,Komponentët e kamerave të kohës së fluturimit

Kamerat e kohës së fluturimit (ToF)përbëhet nga disa komponentë kryesorë që punojnë së bashku për të mundësuar ndjesinë e thellësisë dhe matjen e distancës. Komponentët specifikë mund të ndryshojnë në varësi të dizajnit dhe prodhuesit, por këtu janë elementët themelorë që gjenden zakonisht në sistemet e kamerave ToF:

Burimi i dritës:

Kamerat ToF përdorin një burim drite për të emetuar një sinjal drite, zakonisht në formën e dritës infra të kuqe (IR). Burimi i dritës mund të jetë një LED (Diodë që Emiton Dritë) ose një diodë lazeri, varësisht nga dizajni i kamerës. Drita e emetuar udhëton drejt objekteve në skenë.

Optika:

Një lente mbledh dritën e reflektuar dhe e imazhon mjedisin në sensorin e imazhit (grupi i planit fokal). Një filtër optik me brez kalimi kalon vetëm dritën me të njëjtën gjatësi vale si njësia e ndriçimit. Kjo ndihmon në shtypjen e dritës së panevojshme dhe në zvogëlimin e zhurmës.

Sensori i imazhit:

Kjo është zemra e kamerës TOF. Çdo piksel mat kohën që i duhet dritës për të udhëtuar nga njësia e ndriçimit (lazer ose LED) te objekti dhe përsëri në rrjetin e planit fokal.

Qarqet kohore:

Për të matur me saktësi kohën e fluturimit, kamera ka nevojë për qark të saktë të kohëzimit. Ky qark kontrollon emetimin e sinjalit të dritës dhe zbulon kohën që i duhet dritës për të udhëtuar drejt objekteve dhe për t'u kthyer në kamera. Ai sinkronizon proceset e emetimit dhe të zbulimit për të siguruar matje të sakta të distancës.

Modulimi:

DisaKamerat ToFpërfshijnë teknika modulimi për të përmirësuar saktësinë dhe qëndrueshmërinë e matjeve të distancës. Këto kamera modulojnë sinjalin e dritës së emetuar me një model ose frekuencë specifike. Modulimi ndihmon në dallimin e dritës së emetuar nga burimet e tjera të dritës së ambientit dhe rrit aftësinë e kamerës për të dalluar objektet e ndryshme në skenë.

Algoritmi i Llogaritjes së Thellësisë:

Për të kthyer matjet e kohës së fluturimit në informacion të thellësisë, kamerat ToF përdorin algoritme të sofistikuara. Këto algoritme analizojnë të dhënat e kohës të marra nga fotodetektori dhe llogarisin distancën midis kamerës dhe objekteve në skenë. Algoritmet e llogaritjes së thellësisë shpesh përfshijnë kompensimin për faktorë si shpejtësia e përhapjes së dritës, koha e reagimit të sensorit dhe ndërhyrja e dritës së ambientit.

Dalja e të Dhënave të Thellësisë:

Pasi të kryhet llogaritja e thellësisë, kamera ToF ofron të dhëna dalëse të thellësisë. Këto të dhëna dalëse mund të marrin formën e një harte thellësie, një reje pikash ose një përfaqësimi 3D të skenës. Të dhënat e thellësisë mund të përdoren nga aplikacionet dhe sistemet për të mundësuar funksionalitete të ndryshme si gjurmimi i objekteve, realiteti i shtuar ose navigimi robotik.

Është e rëndësishme të theksohet se zbatimi specifik dhe komponentët e kamerave ToF mund të ndryshojnë në varësi të prodhuesve dhe modeleve të ndryshme. Përparimet në teknologji mund të sjellin veçori dhe përmirësime shtesë për të përmirësuar performancën dhe aftësitë e sistemeve të kamerave ToF.

三、Aplikimet

Aplikime automobilistike

Kamerat e kohës së fluturimitpërdoren në funksionet e asistencës dhe sigurisë për aplikime të avancuara automobilistike, siç është siguria aktive e këmbësorëve, zbulimi para aksidentit dhe aplikime të brendshme si zbulimi i pozicionit të gabuar (OOP).

Zbatimi i kamerave ToF

Ndërfaqet njeri-makinë dhe lojërat

As kamerat e kohës së fluturimitDuke ofruar imazhe në distancë në kohë reale, është e lehtë të gjurmohen lëvizjet e njerëzve. Kjo lejon ndërveprime të reja me pajisjet e konsumatorit, siç janë televizorët. Një temë tjetër është përdorimi i këtij lloji kamerash për të bashkëvepruar me lojërat në konsolat e videolojërave. Sensori Kinect i gjeneratës së dytë, i përfshirë fillimisht me konsolën Xbox One, përdorte një kamerë me kohëzgjatje fluturimi për imazhet e tij të distancës, duke mundësuar ndërfaqe natyrore të përdoruesit dhe aplikacione lojërash duke përdorur teknikat e shikimit kompjuterik dhe njohjes së gjesteve.

Creative dhe Intel ofrojnë gjithashtu një lloj të ngjashëm kamere interaktive me gjeste për lojëra, Senz3D bazuar në kamerën DepthSense 325 të Softkinetic. Infineon dhe PMD Technologies mundësojnë kamera të vogla të integruara 3D për thellësi për kontroll me gjeste në distancë të afërt të pajisjeve të konsumatorit si PC dhe laptopë gjithëpërfshirës (kamerat Picco flexx dhe Picco monstar).

Zbatimi i kamerave ToF në lojëra

Kamerat e telefonave inteligjentë

Disa telefona inteligjentë përfshijnë kamera me funksionin “time-of-fluturim”. Këto përdoren kryesisht për të përmirësuar cilësinë e fotove duke i ofruar softuerit të kamerës informacion në lidhje me planin e parë dhe sfondin. Telefoni i parë celular që përdori një teknologji të tillë ishte LG G3, i lançuar në fillim të vitit 2014.

Zbatimi i kamerave ToF në telefonat celularë

Matja dhe vizioni i makinës

Zbatime të tjera janë detyrat e matjes, p.sh. për lartësinë e mbushjes në silo. Në vizionin industrial të makinës, kamera e kohës së fluturimit ndihmon në klasifikimin dhe lokalizimin e objekteve për përdorim nga robotët, siç janë sendet që kalojnë në një transportues. Kontrollet e dyerve mund të dallojnë lehtësisht midis kafshëve dhe njerëzve që arrijnë te dera.

Robotikë

Një përdorim tjetër i këtyre kamerave është fusha e robotikës: Robotët mobilë mund të ndërtojnë një hartë të mjedisit përreth tyre shumë shpejt, duke i mundësuar atyre të shmangin pengesat ose të ndjekin një person që i udhëheq. Meqenëse llogaritja e distancës është e thjeshtë, përdoret vetëm pak fuqi llogaritëse. Meqenëse këto kamera mund të përdoren edhe për të matur distancën, ekipet për Konkursin FIRST të Robotics janë të njohura për përdorimin e pajisjeve për rutina autonome.

Topografia e Tokës

Kamerat ToFjanë përdorur për të marrë modele dixhitale të lartësisë së topografisë sipërfaqësore të Tokës, për studime në gjeomorfologji.

Zbatimi i kamerave ToF në gjeomorfologji