一、 Uçuş kameralarının zamanı nedir?

Uçuş zamanı (TOF) kameralar, ışığın nesnelere ve kameraya geri dönmesi için gereken süreyi kullanarak kamera ve nesneler arasındaki mesafeyi ölçen bir tür derinlik algılama teknolojisidir. Artırılmış gerçeklik, robotik, 3D tarama, jest tanıma ve daha fazlası gibi çeşitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılırlar.

TOF KameralarBir ışık sinyali, tipik olarak kızılötesi ışık yayarak ve sahnede nesnelere çarptıktan sonra sinyalin geri dönmesi için gereken süreyi ölçerek çalışın. Bu kez ölçüm daha sonra nesnelere olan mesafeyi hesaplamak, bir derinlik haritası veya sahnenin 3D gösterimi oluşturmak için kullanılır.

Uçuş kameralarının zamanı

Yapılandırılmış ışık veya stereo vizyon gibi diğer derinlik algılama teknolojilerine kıyasla, TOF kameraları çeşitli avantajlar sunar. Gerçek zamanlı derinlik bilgileri sağlarlar, nispeten basit bir tasarıma sahiptirler ve çeşitli aydınlatma koşullarında çalışabilirler. TOF kameralar da kompakttır ve akıllı telefonlar, tabletler ve giyilebilir cihazlar gibi daha küçük cihazlara entegre edilebilir.

TOF kameralarının uygulamaları çeşitlidir. Artırılmış gerçeklikte, kameralar nesnelerin derinliğini doğru bir şekilde tespit edebilir ve gerçek dünyaya yerleştirilen sanal nesnelerin gerçekçiliğini geliştirebilir. Robotiklerde, robotların çevrelerini algılamalarını ve engelleri daha etkili bir şekilde gezdirmelerini sağlarlar. 3D taramada TOF kameralar, sanal gerçeklik, oyun veya 3D baskı gibi çeşitli amaçlar için nesnelerin veya ortamların geometrisini hızlı bir şekilde yakalayabilir. Ayrıca yüz tanıma veya el hareketi tanıma gibi biyometrik uygulamalarda da kullanılırlar.

二、Uçuş Kameralarının Zamanının Bileşenleri

Uçuş Zamanı (TOF) KameralarDerinlik algılama ve mesafe ölçümü sağlamak için birlikte çalışan birkaç temel bileşenden oluşur. Belirli bileşenler tasarıma ve üreticiye bağlı olarak değişebilir, ancak burada tipik olarak TOF kamera sistemlerinde bulunan temel unsurlar:

Işık kaynağı:

TOF kameralar, genellikle kızılötesi (IR) ışık şeklinde bir ışık sinyali yaymak için bir ışık kaynağı kullanır. Işık kaynağı, kameranın tasarımına bağlı olarak bir LED (ışık yayan diyot) veya bir lazer diyot olabilir. Yayılan ışık, sahnedeki nesnelere doğru seyahat eder.

Optik:

Bir lens yansıyan ışığı toplar ve ortamı görüntü sensörüne (odak düzlemi dizisi) üzerine görüntüler. Bir optik bant geçiren filtre, ışığı yalnızca aydınlatma ünitesiyle aynı dalga boyunda geçirir. Bu, sağlam olmayan ışığı baskılamaya ve gürültüyü azaltmaya yardımcı olur.

Görüntü Sensörü:

Bu tof kameranın kalbi. Her piksel, ışığın aydınlatma ünitesinden (lazer veya LED) nesneye seyahat etmek için ve odak düzlemi dizisine geri döndüğü zamanı ölçer.

Zamanlama devresi:

Uçuş süresini doğru bir şekilde ölçmek için, kameranın hassas zamanlama devresine ihtiyacı vardır. Bu devre, ışık sinyalinin emisyonunu kontrol eder ve ışığın nesnelere gitmesi ve kameraya dönmesi için gereken süreyi algılar. Doğru mesafe ölçümlerini sağlamak için emisyon ve algılama işlemlerini senkronize eder.

Modülasyon:

BazıTOF KameralarMesafe ölçümlerinin doğruluğunu ve sağlamlığını artırmak için modülasyon tekniklerini birleştirin. Bu kameralar yayılan ışık sinyalini belirli bir desen veya frekansla modüle eder. Modülasyon, yayılan ışığı diğer ortam ışık kaynaklarından ayırt etmeye yardımcı olur ve kameranın sahnedeki farklı nesneler arasında ayrım yapma yeteneğini geliştirir.

Derinlik Hesaplama Algoritması:

Uçuş süresi ölçümlerini derinlik bilgilerine dönüştürmek için, kameralar sofistike algoritmalar kullanır. Bu algoritmalar, fotodetektörden alınan zamanlama verilerini analiz eder ve kamera ile sahnedeki nesneler arasındaki mesafeyi hesaplar. Derinlik hesaplama algoritmaları genellikle ışık yayma hızı, sensör tepki süresi ve ortam ışık paraziti gibi faktörleri telafi etmeyi içerir.

Derinlik Veri Çıkışı:

Derinlik hesaplaması gerçekleştirildikten sonra, TOF kamera derinlik veri çıkışı sağlar. Bu çıktı, bir derinlik haritası, bir nokta bulutu veya sahnenin 3D temsili şeklini alabilir. Derinlik verileri, nesne izleme, artırılmış gerçeklik veya robotik navigasyon gibi çeşitli işlevleri mümkün kılmak için uygulamalar ve sistemler tarafından kullanılabilir.

TOF kameraların özel uygulamasının ve bileşenlerinin farklı üreticiler ve modeller arasında değişebileceğini belirtmek önemlidir. Teknolojideki gelişmeler, TOF kamera sistemlerinin performansını ve yeteneklerini artırmak için ek özellikler ve geliştirmeler getirebilir.

三、 Uygulamalar

Otomotiv Uygulamaları

Uçuş Zamanı Kameralarıaktif yaya güvenliği, ön kesim tespiti ve konum dışı (OOP) algılama gibi iç mekan uygulamaları gibi gelişmiş otomotiv uygulamaları için yardım ve güvenlik fonksiyonlarında kullanılır.

TOF kameraların uygulaması

İnsan-makine arayüzleri ve oyun

As Uçuş Zamanı KameralarıMesafe görüntüleri gerçek zamanlı olarak sağlayın, insanların hareketlerini izlemek kolaydır. Bu, televizyonlar gibi tüketici cihazlarıyla yeni etkileşimlere izin verir. Başka bir konu, bu tür kameraları video oyunu konsollarındaki oyunlarla etkileşim kurmak için kullanmaktır. Xbox One Console ile birlikte, ikinci nesil Kinect sensörü, menzil görüntülemesi için bir uçuş saati kamera kullandı, doğal kullanıcı arayüzlerini ve oyun oynamayı sağladı. Bilgisayar görme ve jest tanıma tekniklerini kullanan uygulamalar.

Creative ve Intel ayrıca, SoftKlinetic'in derinlik 325 kamerasına dayanan Senz3D olan oyun için benzer bir etkileşimli jest uçuş süresi kamerası sağlar. Infineon ve PMD teknolojileri, hepsi bir arada PC'ler ve dizüstü bilgisayarlar (Picco Flexx ve Picco Monstar kameralar) gibi tüketici cihazlarının yakın menzilli jest kontrolü için küçük entegre 3D derinlik kameralarını mümkün kılar.

Oyunlarda TOF kameraların uygulanması

Akıllı telefon kameraları

Birkaç akıllı telefon, uçuş saati kameraları içerir. Bunlar esas olarak kamera yazılımına ön plan ve arka plan hakkında bilgi sağlayarak fotoğrafların kalitesini artırmak için kullanılır. Bu tür teknolojiyi kullanan ilk cep telefonu, 2014'ün başlarında piyasaya sürülen LG G3'tür.

Cep telefonlarında TOF kameralarının uygulanması

Ölçüm ve makine görüşü

Diğer uygulamalar, örneğin silolarda dolgu yüksekliği için ölçüm görevleridir. Endüstriyel makine görüşünde, uçuş zamanı kamerası, bir konveyörden geçen öğeler gibi robotların kullanımı için nesneleri sınıflandırmaya ve bulmaya yardımcı olur. Kapı kontrolleri, kapıya ulaşan hayvanlar ve insanlar arasında kolayca ayrım yapabilir.

Robot

Bu kameraların bir başka kullanımı da robotik alanıdır: mobil robotlar, çevrelerinin bir haritasını çok hızlı bir şekilde oluşturabilir ve engelleri önlemelerini veya önde gelen bir kişiyi takip etmelerini sağlar. Mesafe hesaplaması basit olduğundan, sadece az hesaplama gücü kullanılır. Bu kameralar mesafeyi ölçmek için de kullanılabileceğinden, ilk robotik yarışlarının otonom rutinler için cihazları kullandığı bilinmektedir.

Toprak topografyası

TOF KameralarJeomorfoloji çalışmalarında Dünya'nın yüzey topografyasının dijital yükseklik modellerini elde etmek için kullanılmıştır.

Geomorfolojide TOF kameraların uygulanması