一、Које је време летења камера?

Камере за време лета (ТоФ) су врста технологије детекције дубине која мери растојање између камере и објеката у сцени користећи време потребно светлости да путује до објеката и назад до камере. Обично се користе у различитим апликацијама као што су проширена стварност, роботика, 3Д скенирање, препознавање покрета и још много тога.

ТоФ камерераде тако што емитују светлосни сигнал, обично инфрацрвено светло, и мере време потребно да се сигнал одбије након ударања у објекте у сцени. Ово мерење времена се затим користи за израчунавање удаљености до објеката, креирајући мапу дубине или 3Д приказ сцене.

Време летења камера

У поређењу са другим технологијама за детекцију дубине, као што су структурирано светло или стерео вид, ТоФ камере нуде неколико предности. Они пружају информације о дубини у реалном времену, имају релативно једноставан дизајн и могу да раде у различитим условима осветљења. ТоФ камере су такође компактне и могу се интегрисати у мање уређаје попут паметних телефона, таблета и носивих уређаја.

Примене ТоФ камера су разноврсне. У проширеној стварности, ТоФ камере могу прецизно детектовати дубину објеката и побољшати реализам виртуелних објеката смештених у стварном свету. У роботици, они омогућавају роботима да сагледају своју околину и ефикасније се крећу кроз препреке. У 3Д скенирању, ТоФ камере могу брзо да сниме геометрију објеката или окружења за различите сврхе као што су виртуелна стварност, играње игара или 3Д штампање. Користе се и у биометријским апликацијама, као што су препознавање лица или препознавање покрета рукама.

二、Компоненте камера за време лета

Камере за време лета (ТоФ).састоји се од неколико кључних компоненти које раде заједно како би омогућиле детекцију дубине и мерење удаљености. Специфичне компоненте могу се разликовати у зависности од дизајна и произвођача, али ево основних елемената који се обично налазе у ТоФ системима камера:

Извор светлости:

ТоФ камере користе извор светлости да емитују светлосни сигнал, обично у облику инфрацрвеног (ИР) светла. Извор светлости може бити ЛЕД (Лигхт-Емиттинг Диоде) или ласерска диода, у зависности од дизајна камере. Емитована светлост путује ка објектима у сцени.

оптика:

Сочиво сакупља рефлектовану светлост и слика околину на сензор слике (мат жижне равни). Оптички пропусни филтер пропушта светлост само исте таласне дужине као и јединица за осветљење. Ово помаже у сузбијању неприкладног светла и смањењу буке.

Сензор слике:

Ово је срце ТОФ камере. Сваки пиксел мери време које је светло требало да путује од јединице за осветљење (ласер или ЛЕД) до објекта и назад до низа фокалне равни.

Временско коло:

Да би прецизно измерио време лета, камери је потребно прецизно временско коло. Ово коло контролише емисију светлосног сигнала и детектује време потребно да светлост путује до објеката и врати се у камеру. Синхронизује процесе емисије и детекције како би се обезбедила прецизна мерења удаљености.

модулација:

НекиТоФ камереуградити технике модулације за побољшање тачности и робусности мерења удаљености. Ове камере модулишу емитовани светлосни сигнал са одређеним шаблоном или фреквенцијом. Модулација помаже у разликовању емитоване светлости од других извора амбијенталног светла и побољшава способност камере да разликује различите објекте у сцени.

Алгоритам за израчунавање дубине:

За претварање мерења времена лета у информације о дубини, ТоФ камере користе софистициране алгоритме. Ови алгоритми анализирају податке о времену примљеним од фотодетектора и израчунавају растојање између камере и објеката у сцени. Алгоритми за израчунавање дубине често укључују компензацију фактора као што су брзина ширења светлости, време одзива сензора и сметње амбијенталног светла.

Излаз података о дубини:

Када се изврши прорачун дубине, ТоФ камера даје излаз података о дубини. Овај излаз може имати облик мапе дубине, облака тачака или 3Д репрезентације сцене. Податке о дубини могу користити апликације и системи како би омогућили различите функционалности као што су праћење објеката, проширена стварност или роботска навигација.

Важно је напоменути да се специфична имплементација и компоненте ТоФ камера могу разликовати код различитих произвођача и модела. Напредак у технологији може да уведе додатне функције и побољшања за побољшање перформанси и могућности ТоФ система камера.

三、Апликације

Аутомобилске апликације

Камере за време летасе користе у помоћним и безбедносним функцијама за напредне аутомобилске апликације као што су активна безбедност пешака, детекција пре судара и унутрашње апликације као што је детекција ван положаја (ООП).

Примена ТоФ камера

Интерфејси човек-машина и игре

As камере за време летапружају слике на удаљености у реалном времену, лако је пратити кретање људи. Ово омогућава нове интеракције са потрошачким уређајима као што су телевизори. Друга тема је коришћење ове врсте камера за интеракцију са играма на конзолама за видео игре. Кинецт сензор друге генерације који је првобитно био укључен у конзолу Ксбок Оне користио је камеру за време лета за снимање домета, омогућавајући природне корисничке интерфејсе и играње игара апликације које користе компјутерски вид и технике препознавања покрета.

Цреативе и Интел такође обезбеђују сличан тип интерактивне камере за мерење времена лета за игре, Сенз3Д засновану на ДептхСенсе 325 камери компаније Софткинетиц. Инфинеон и ПМД технологије омогућавају мале интегрисане 3Д дубинске камере за контролу покретима из близине потрошачких уређаја као што су све-у-једном рачунари и лаптопови (Пиццо флекк и Пиццо монстар камере).

Примена ТоФ камера у игрицама

Камере за паметне телефоне

Неколико паметних телефона укључује камере за време лета. Оне се углавном користе за побољшање квалитета фотографија обезбеђивањем софтвера камере са информацијама о предњем плану и позадини. Први мобилни телефон који користи такву технологију био је ЛГ Г3, објављен почетком 2014.

Примена ТоФ камера у мобилним телефонима

Мерење и машински вид

Друге примене су мерни задаци, нпр. за висину пуњења у силосима. У индустријском машинском виду, камера за време лета помаже да се класификују и лоцирају објекти које користе роботи, као што су предмети који пролазе на покретној траци. Контроле врата могу лако разликовати животиње од људи који долазе до врата.

Роботика

Друга употреба ових камера је област роботике: мобилни роботи могу врло брзо да направе мапу свог окружења, омогућавајући им да избегну препреке или прате водећу особу. Пошто је израчунавање удаљености једноставно, користи се само мала рачунска снага. Пошто се ове камере такође могу користити за мерење удаљености, познато је да тимови за ФИРСТ Роботицс Цомпетитион користе уређаје за аутономне рутине.

Топографија Земље

ТоФ камерекоришћени су за добијање дигиталних модела надморске висине топографије Земљине површине, за студије геоморфологије.

Примена ТоФ камера у геоморфологији