Bir, Uçuş kameralarının vaxtı nədir?

Uçuş Zamanı (ToF) kameraları, işığın obyektlərə və geri kameraya keçməsi üçün lazım olan vaxtdan istifadə edərək kamera ilə səhnədəki obyektlər arasındakı məsafəni ölçən bir növ dərinlik sensoru texnologiyasıdır. Onlar genişlənmiş reallıq, robototexnika, 3D skanlama, jest tanıma və daha çox kimi müxtəlif tətbiqlərdə geniş istifadə olunur.

ToF kameralarıadətən infraqırmızı işıq kimi işıq siqnalı yaymaqla və səhnədəki obyektlərə dəydikdən sonra siqnalın geri qayıtması üçün lazım olan vaxtı ölçməklə işləyir. Bu zaman ölçməsi daha sonra obyektlərə olan məsafəni hesablamaq, dərinlik xəritəsi və ya səhnənin 3D təsvirini yaratmaq üçün istifadə olunur.

Uçuş kameralarının vaxtı

Strukturlaşdırılmış işıq və ya stereo görmə kimi digər dərinlik ölçmə texnologiyaları ilə müqayisədə ToF kameraları bir sıra üstünlüklər təklif edir. Onlar real vaxt rejimində dərinlik məlumatı verir, nisbətən sadə dizayna malikdir və müxtəlif işıqlandırma şəraitində işləyə bilir. ToF kameraları həmçinin kompaktdır və smartfonlar, planşetlər və geyilə bilən cihazlar kimi kiçik cihazlara inteqrasiya edilə bilər.

ToF kameralarının tətbiq sahələri müxtəlifdir. Genişləndirilmiş reallıqda ToF kameraları obyektlərin dərinliyini dəqiq aşkarlaya və real dünyada yerləşdirilən virtual obyektlərin realizmini artıra bilər. Robototexnikada onlar robotlara ətraf mühiti qavramağa və maneələri daha effektiv şəkildə idarə etməyə imkan verir. 3D skanlamada ToF kameraları virtual reallıq, oyun və ya 3D çap kimi müxtəlif məqsədlər üçün obyektlərin və ya mühitlərin həndəsəsini tez bir zamanda çəkə bilər. Onlar həmçinin üz tanıma və ya əl jestlərinin tanınması kimi biometrik tətbiqlərdə də istifadə olunur.

二、Uçuş kameralarının vaxt komponentləri

Uçuş vaxtı (ToF) kameralarıdərinlik sensoru və məsafə ölçməsini təmin etmək üçün birlikdə işləyən bir neçə əsas komponentdən ibarətdir. Xüsusi komponentlər dizayndan və istehsalçıdan asılı olaraq dəyişə bilər, lakin ToF kamera sistemlərində adətən rast gəlinən əsas elementlər bunlardır:

İşıq mənbəyi:

ToF kameraları, adətən infraqırmızı (İQ) işıq şəklində işıq siqnalı yaymaq üçün işıq mənbəyindən istifadə edir. İşıq mənbəyi kameranın dizaynından asılı olaraq LED (İşıq Yayan Diod) və ya lazer diodu ola bilər. Yayılan işıq səhnədəki obyektlərə doğru hərəkət edir.

Optika:

Linza əks olunmuş işığı toplayır və ətraf mühiti görüntü sensoruna (fokus müstəvisi massivi) yerləşdirir. Optik zolaqlı filtr yalnız işıqlandırma cihazı ilə eyni dalğa uzunluğunda işığı ötürür. Bu, əlaqəsiz işığı yatırmağa və səs-küyü azaltmağa kömək edir.

Şəkil sensoru:

Bu, TOF kamerasının ürəyidir. Hər piksel işığın işıqlandırma qurğusundan (lazer və ya LED) obyektə və geri fokus müstəvisi massivinə keçməsi üçün sərf etdiyi vaxtı ölçür.

Zamanlama Dövrəsi:

Uçuş vaxtını dəqiq ölçmək üçün kameranın dəqiq zamanlama dövrəsinə ehtiyacı var. Bu dövrə işıq siqnalının yayılmasını idarə edir və işığın obyektlərə çatması və kameraya qayıtması üçün lazım olan vaxtı aşkarlayır. Dəqiq məsafə ölçmələrini təmin etmək üçün şüalanma və aşkarlama proseslərini sinxronlaşdırır.

Modulyasiya:

BəziləriToF kameralarıMəsafə ölçmələrinin dəqiqliyini və möhkəmliyini artırmaq üçün modulyasiya üsullarını tətbiq edir. Bu kameralar yayılan işıq siqnalını müəyyən bir nümunə və ya tezliklə modulyasiya edir. Modulyasiya yayılan işığı digər ətraf işıq mənbələrindən ayırmağa kömək edir və kameranın səhnədəki müxtəlif obyektləri fərqləndirmək qabiliyyətini artırır.

Dərinlik Hesablama Alqoritmi:

Uçuş vaxtı ölçmələrini dərinlik məlumatlarına çevirmək üçün ToF kameraları mürəkkəb alqoritmlərdən istifadə edir. Bu alqoritmlər fotodetektordan alınan zamanlama məlumatlarını təhlil edir və kamera ilə səhnədəki obyektlər arasındakı məsafəni hesablayır. Dərinlik hesablama alqoritmləri tez-tez işığın yayılma sürəti, sensorun cavab müddəti və ətraf mühit işığının müdaxiləsi kimi amillərin kompensasiyasını əhatə edir.

Dərinlik Məlumatlarının Çıxışı:

Dərinlik hesablanması aparıldıqdan sonra, ToF kamerası dərinlik məlumatları çıxışı təmin edir. Bu çıxış dərinlik xəritəsi, nöqtə buludu və ya mənzərənin 3D təsviri şəklində ola bilər. Dərinlik məlumatları tətbiqlər və sistemlər tərəfindən obyekt izləmə, genişləndirilmiş reallıq və ya robot naviqasiyası kimi müxtəlif funksiyaları təmin etmək üçün istifadə edilə bilər.

Qeyd etmək vacibdir ki, ToF kameralarının spesifik tətbiqi və komponentləri müxtəlif istehsalçılar və modellər arasında dəyişə bilər. Texnologiyadakı irəliləyişlər ToF kamera sistemlərinin performansını və imkanlarını artırmaq üçün əlavə xüsusiyyətlər və təkmilləşdirmələr təqdim edə bilər.

三、Proqramlar

Avtomobil tətbiqləri

Uçuş vaxtı kameralarıaktiv piyada təhlükəsizliyi, qəza öncəsi aşkarlama və mövqedən kənar (OOP) aşkarlama kimi qapalı məkan tətbiqləri kimi qabaqcıl avtomobil tətbiqləri üçün kömək və təhlükəsizlik funksiyalarında istifadə olunur.

ToF kameralarının tətbiqi

İnsan-maşın interfeysləri və oyunlar

As uçuş vaxtı kameralarıMəsafə görüntülərini real vaxt rejimində təqdim etməklə, insanların hərəkətlərini izləmək asandır. Bu, televizorlar kimi istehlakçı cihazları ilə yeni qarşılıqlı təsirlərə imkan verir. Başqa bir mövzu isə bu tip kameralardan video oyun konsollarında oyunlarla qarşılıqlı əlaqədə olmaq üçün istifadə etməkdir. Xbox One konsoluna daxil olan ikinci nəsil Kinect sensoru, kompüter görmə və jest tanıma texnikalarından istifadə edərək təbii istifadəçi interfeysləri və oyun tətbiqlərini təmin edərək, məsafə görüntüləməsi üçün uçuş vaxtı kamerasından istifadə edirdi.

Creative və Intel şirkətləri həmçinin oyunlar üçün oxşar interaktiv jest uçuş vaxtı kamerası olan Softkinetic-in DepthSense 325 kamerasına əsaslanan Senz3D təqdim edir. Infineon və PMD Technologies şirkətləri "hamısı bir yerdə" kompüterlər və noutbuklar (Picco flexx və Picco monstar kameraları) kimi istehlakçı cihazlarının yaxın məsafədən jest idarəetməsi üçün kiçik inteqrasiya olunmuş 3D dərinlik kameraları təmin edir.

ToF kameralarının oyunlarda tətbiqi

Smartfon kameraları

Bir neçə smartfonda uçuş vaxtını ölçən kameralar var. Bunlar əsasən kamera proqram təminatına ön və arxa plan haqqında məlumat verməklə fotoşəkillərin keyfiyyətini artırmaq üçün istifadə olunur. Bu cür texnologiyadan istifadə edən ilk mobil telefon 2014-cü ilin əvvəllərində buraxılmış LG G3 idi.

ToF kameralarının mobil telefonlarda tətbiqi

Ölçmə və maşın görmə

Digər tətbiqlər ölçmə tapşırıqlarıdır, məsələn, siloslarda doldurma hündürlüyü üçün. Sənaye maşın görmə sistemində uçuş vaxtı kamerası, konveyerdə keçən əşyalar kimi robotlar tərəfindən istifadə üçün obyektləri təsnif etməyə və tapmağa kömək edir. Qapı idarəetmələri qapıya çatan heyvanları və insanları asanlıqla ayırd edə bilir.

Robototexnika

Bu kameraların digər bir istifadəsi robototexnika sahəsidir: Mobil robotlar ətraflarının xəritəsini çox tez bir zamanda yarada bilirlər ki, bu da onlara maneələrdən yayınmağa və ya aparıcı şəxsi izləməyə imkan verir. Məsafənin hesablanması sadə olduğundan, yalnız az hesablama gücü istifadə olunur. Bu kameralardan məsafəni ölçmək üçün də istifadə edilə bildiyindən, FIRST Robotics Yarışması komandalarının cihazları muxtar proqramlar üçün istifadə etdiyi məlumdur.

Yer topoqrafiyası

ToF kameralarıgeomorfologiya sahəsində tədqiqatlar üçün Yer səthinin topoqrafiyasının rəqəmsal yüksəklik modellərini əldə etmək üçün istifadə edilmişdir.

ToF kameralarının geomorfologiyada tətbiqi