一、Çfarë është koha e kamerave të fluturimit?

Kamerat e kohës së fluturimit (ToF) janë një lloj teknologjie e sensorit të thellësisë që mat distancën midis kamerës dhe objekteve në skenë duke përdorur kohën që i duhet dritës që të kalojë te objektet dhe të kthehet në kamerë. Ato përdoren zakonisht në aplikacione të ndryshme si realiteti i shtuar, robotika, skanimi 3D, njohja e gjesteve dhe më shumë.

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

Koha e kamerave të fluturimit

Krahasuar me teknologjitë e tjera të sensorit të thellësisë si drita e strukturuar ose vizioni stereo, kamerat ToF ofrojnë disa përparësi. Ato ofrojnë informacion për thellësinë në kohë reale, kanë një dizajn relativisht të thjeshtë dhe mund të punojnë 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.

Aplikimet e kamerave ToF janë të ndryshme. 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, ata u mundësojnë robotëve të perceptojnë rrethinën e tyre dhe të lundrojnë pengesat 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 duarve.

ju,Përbërësit e kohës së kamerave të fluturimit

Kamerat e kohës së fluturimit (ToF).përbëhet nga disa komponentë kyç që punojnë së bashku për të mundësuar sensorin e thellësisë dhe matjen e distancës. Komponentët specifikë mund të ndryshojnë në varësi të dizajnit dhe prodhuesit, por këtu janë elementët themelorë që zakonisht gjenden 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 lëshon dritë) ose një diodë lazer, në varësi të dizajnit të kamerës. Drita e emetuar udhëton drejt objekteve në skenë.

Optika:

Një lente mbledh dritën e reflektuar dhe imazhet e mjedisit në sensorin e imazhit (varg rrafshi fokal). Një filtër optik brez-kalimi e kalon dritën vetëm me të njëjtën gjatësi vale si njësia e ndriçimit. Kjo ndihmon në shtypjen e dritës jo-përkatëse dhe 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 (lazeri ose LED) te objekti dhe për t'u kthyer në grupin e planit fokal.

Qarku i kohës:

Për të matur me saktësi kohën e fluturimit, kamera ka nevojë për qark të saktë të kohës. 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 kamerë. Ai sinkronizon proceset e emetimit dhe zbulimit për të siguruar matje të sakta të distancës.

Modulimi:

DisaKamerat ToFtë përfshijë 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 llogaritin distancën midis kamerës dhe objekteve në skenë. Algoritmet e llogaritjes së thellësisë shpesh përfshijnë kompensimin e faktorëve 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 siguron daljen e të dhënave të thellësisë. Ky dalje mund të marrë formën e një harte thellësie, një re pikash ose një paraqitje 3D të skenës. Të dhënat e thellësisë mund të përdoren nga aplikacionet dhe sistemet për të mundësuar funksione të ndryshme si gjurmimi i objekteve, realiteti i shtuar ose navigimi robotik.

Është e rëndësishme të theksohet se zbatimi dhe përbërësit specifik të kamerave ToF mund të ndryshojnë nga prodhues dhe modele të ndryshëm. Përparimet në teknologji mund të sjellin veçori dhe përmirësime shtesë për të përmirësuar performancën dhe aftësitë e sistemeve të kamerave ToF.

三、Aplikimet

Aplikacionet e automobilave

Kamerat e kohës së fluturimitpërdoren në funksionet e asistencës dhe sigurisë për aplikacionet e avancuara të automobilave si siguria aktive e këmbësorëve, zbulimi i përplasjes para përplasjes dhe aplikacionet e brendshme si zbulimi i pozicionit jashtë (OOP).

Aplikimi i kamerave ToF

Ndërfaqet njeri-makinë dhe lojërat

As kamerat e kohës së fluturimitsiguroni imazhe në distancë në kohë reale, është e lehtë të gjurmoni lëvizjet e njerëzve. Kjo lejon ndërveprime të reja me pajisjet e konsumatorit si televizorët. Një temë tjetër është përdorimi i këtij lloji të kamerave për të bashkëvepruar me lojërat në konzolat e lojërave video. Sensori i gjeneratës së dytë Kinect i përfshirë fillimisht me tastierën Xbox One përdori një kamerë të kohës së fluturimit për imazhin e gamës së saj, duke mundësuar ndërfaqet natyrore të përdoruesit dhe lojërat aplikacione që përdorin teknikat e vizionit kompjuterik dhe të njohjes së gjesteve.

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

Aplikimi i kamerave ToF në lojëra

Kamerat e smartfonëve

Disa telefona inteligjentë përfshijnë kamera për kohën e fluturimit. Këto përdoren kryesisht për të përmirësuar cilësinë e fotografive duke i ofruar softuerit të kamerës informacione rreth planit të parë dhe sfondit. Telefoni i parë celular që përdori një teknologji të tillë ishte LG G3, i lëshuar në fillim të vitit 2014.

Aplikimi i kamerave ToF në telefonat celularë

Matja dhe vizioni i makinës

Aplikime të tjera janë detyrat matëse, p.sh. për lartësinë e mbushjes në kapanone. Në vizionin e makinerive industriale, kamera e kohës së fluturimit ndihmon në klasifikimin dhe lokalizimin e objekteve për t'u përdorur nga robotët, siç janë sendet që kalojnë në një transportues. Kontrollet e derës mund të dallojnë lehtësisht midis kafshëve dhe njerëzve që arrijnë te dera.

Robotika

Një përdorim tjetër i këtyre kamerave është fusha e robotikës: Robotët celularë mund të krijojnë një hartë të mjedisit të tyre shumë shpejt, duke u mundësuar atyre të shmangin pengesat ose të ndjekin një person udhëheqës. Duke qenë se llogaritja e distancës është e thjeshtë, përdoret vetëm pak fuqi llogaritëse. Meqenëse këto kamera mund të përdoren gjithashtu për të matur distancën, ekipet për Konkursin e FIRST Robotics janë të njohura që përdorin pajisjet për rutina autonome.

Topografia e tokës

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

Aplikimi i kamerave ToF në gjeomorfologji