一、 Який час польотних камер?

Камери часу польоту (TOF)-це тип технології зондування глибини, яка вимірює відстань між камерою та предметами на сцені, використовуючи час, необхідний для проїзду до об'єктів і назад до камери. Вони зазвичай використовуються в різних додатках, таких як розширена реальність, робототехніка, 3D -сканування, розпізнавання жестів тощо.

Камери TOFРобота, випромінюючи світловий сигнал, як правило, інфрачервоне світло, і вимірюючи час, який потрібно, щоб сигнал відскочив назад після удару предметів у сцені. Потім вимірювання часу використовується для обчислення відстані до об’єктів, створення карти глибини або 3D -представлення сцени.

Час польотних камер

Порівняно з іншими технологіями зондування глибини, такими як структуровані світло або стерео зорові, камери TOF пропонують кілька переваг. Вони надають інформацію про глибину в режимі реального часу, мають відносно просту конструкцію і можуть працювати в різних умовах освітлення. Камери TOF також компактні і можуть бути інтегровані в менші пристрої, такі як смартфони, планшети та носячі пристрої.

Застосування камер TOF різноманітні. У розширеній реальності камери TOF можуть точно виявити глибину об'єктів та покращити реалізм віртуальних об'єктів, розміщених у реальному світі. У робототехніці вони дозволяють роботам сприймати своє оточення та ефективніше орієнтуватися на перешкоди. У 3D -скануванні камери TOF можуть швидко зафіксувати геометрію об'єктів чи середовищ для різних цілей, таких як віртуальна реальність, ігри або 3D -друк. Вони також використовуються в біометричних додатках, таких як розпізнавання обличчя або розпізнавання жестів руки.

二、Компоненти часу польотних камер

Камери часу (TOF)складаються з декількох ключових компонентів, які працюють разом, щоб забезпечити зондування глибини та вимірювання відстані. Конкретні компоненти можуть змінюватися залежно від проектування та виробника, але ось основні елементи, як правило, зустрічаються в системах камер TOF:

Джерело світла:

Камери TOF використовують джерело світла для випромінювання світлого сигналу, як правило, у вигляді інфрачервоного (ІР) світла. Джерелом світла може бути світлодіод (діод, що випромінює світло) або лазерний діод, залежно від дизайну камери. Високове світло рухається до предметів на сцені.

Оптика:

Об'єктив збирає відбите світло і зображує середовище на датчик зображення (масив фокусної площини). Оптичний смуговий фільтр проходить лише світло з тією ж довжиною хвилі, що і одиниця освітлення. Це допомагає придушити недоброзичливе світло і зменшити шум.

Датчик зображення:

Це серце камери TOF. Кожен піксель вимірює час, який світло потребує руху з освітленого блоку (лазер або світлодіод) до об'єкта і назад до масиву фокусної площини.

Схема часу:

Щоб точно виміряти час польоту, камера потребує точної схеми часу. Ця схема керує випромінюванням світлового сигналу і виявляє час, необхідний для того, щоб світло рухався до об'єктів і повернутися до камери. Він синхронізує процеси випромінювання та виявлення для забезпечення точних вимірювань відстані.

Модуляція:

ДещоКамери TOFВключіть методи модуляції для підвищення точності та надійності вимірювань відстані. Ці камери модулюють випромінований світловий сигнал із певною схемою або частотою. Модуляція допомагає відрізнити випромінюване світло від інших джерел навколишнього світла та посилює здатність камери диференціювати різні об'єкти на сцені.

Алгоритм розрахунку глибини:

Щоб перетворити вимірювання часу польоту в інформацію про глибину, камери TOF використовують складні алгоритми. Ці алгоритми аналізують дані про час, отримані від фотоприймача, та обчислюють відстань між камерою та об'єктами на сцені. Алгоритми розрахунку глибини часто передбачають компенсацію таких факторів, як швидкість поширення світла, час реакції датчика та перешкоди навколишнього світла.

Дані глибини:

Після проведення розрахунку глибини камера TOF забезпечує вихід даних глибини. Цей вихід може мати форму глибинної карти, точкової хмари або 3D -представлення сцени. Дані про глибину можуть використовуватися програмами та системами для забезпечення різних функціональних можливостей, таких як відстеження об'єктів, розширена реальність або робототехнічна навігація.

Важливо зазначити, що конкретна реалізація та компоненти камер TOF можуть змінюватись у різних виробниках та моделях. Удосконалення технологій може впровадити додаткові функції та вдосконалення для підвищення продуктивності та можливостей систем камер TOF.

三、 Застосування

Автомобільні програми

Камери часу польотувикористовуються під функціями допомоги та безпеки для вдосконалених автомобільних застосувань, таких як активна безпека пішоходів, виявлення препарату та внутрішні програми, такі як виявлення поза положенням (OOP).

Застосування камер TOF

Інтерфейси та ігри людини-машини та ігри

As Камери часу польотуЗабезпечте відстані зображення в режимі реального часу, легко відстежувати рухи людини. Це дозволяє нової взаємодії з споживчими пристроями, такими як телевізори. Інша тема-використовувати цей тип камер для взаємодії з іграми на консолі відеоігор. Датчик Kinect другого покоління спочатку включений до консолі Xbox One, використовував камеру часу для її діапазону, що дозволяє природним інтерфейсам користувачів та іграм програми з використанням комп'ютерного зору та методів розпізнавання жестів.

Creative та Intel також забезпечують аналогічний тип інтерактивної камери жесту для польоту для ігор, Senz3D на основі камери Softkinetic глибини 325. Technologies Infineon та PMD забезпечують крихітні інтегровані камери 3D-глибини для контролю жестів для споживчих пристроїв, таких як ПК та ноутбуки PICCO FLEXX та PICCO Monstar).

Застосування камер TOF в іграх

Камери смартфонів

Кілька смартфонів включають камери з часом польоту. Вони в основному використовуються для покращення якості фотографій, надаючи програмному забезпеченню камери інформацію про передній план та фону. Першим мобільним телефоном, який використовував таку технологію, був LG G3, випущений на початку 2014 року.

Застосування камер TOF у мобільних телефонах

Вимірювання та машинне зору

Інші програми - це завдання вимірювання, наприклад, для висоти заповнення силосів. У Vision Industrial Machine камера часу польоту допомагає класифікувати та знайти об'єкти для використання роботами, такі як предмети, що проходять на конвеєрі. Керування дверима може легко розрізняти між тваринами та людьми, що дістаються до дверей.

Робототехніка

Ще одне використання цих камер - це поле робототехніки: мобільні роботи можуть дуже швидко створити карту свого оточення, що дозволяє їм уникати перешкод або слідувати провідній людині. Оскільки обчислення відстані простий, використовується лише невелика обчислювальна потужність. Оскільки ці камери також можуть бути використані для вимірювання відстані, команди для перших змагань з робототехніки, як відомо, використовують пристрої для автономних процедур.

Земляна топографія

Камери TOFвикористовувались для отримання цифрових моделей висоти топографії земної поверхні для досліджень геоморфології.

Застосування камер TOF в геоморфології