一、Jaký je čas letu kamer?

Kamery s časem letu (ToF) jsou typem technologie hloubkového snímání, která měří vzdálenost mezi fotoaparátem a objekty ve scéně pomocí doby, kterou světlo potřebuje k cestě k objektům a zpět ke kameře.Běžně se používají v různých aplikacích, jako je rozšířená realita, robotika, 3D skenování, rozpoznávání gest a další.

ToF kameryfungují tak, že vydávají světelný signál, obvykle infračervené světlo, a měří čas, za který se signál odrazí po dopadu na objekty ve scéně.Toto měření času se pak používá k výpočtu vzdálenosti k objektům, vytvoření hloubkové mapy nebo 3D reprezentace scény.

Čas letových kamer

Ve srovnání s jinými technologiemi hloubkového snímání, jako je strukturované světlo nebo stereo vidění, kamery ToF nabízejí několik výhod.Poskytují informace o hloubce v reálném čase, mají relativně jednoduchý design a mohou pracovat v různých světelných podmínkách.Kamery ToF jsou také kompaktní a lze je integrovat do menších zařízení, jako jsou smartphony, tablety a nositelná zařízení.

Aplikace kamer ToF jsou rozmanité.V rozšířené realitě dokážou kamery ToF přesně detekovat hloubku objektů a zlepšit realističnost virtuálních objektů umístěných v reálném světě.V robotice umožňují robotům vnímat své okolí a efektivněji se pohybovat po překážkách.Při 3D skenování mohou kamery ToF rychle zachytit geometrii objektů nebo prostředí pro různé účely, jako je virtuální realita, hraní her nebo 3D tisk.Používají se také v biometrických aplikacích, jako je rozpoznávání obličeje nebo rozpoznávání gest rukou.

二,Komponenty časových letových kamer

Kamery s dobou letu (ToF).sestává z několika klíčových komponent, které spolupracují a umožňují snímání hloubky a měření vzdálenosti.Konkrétní součásti se mohou lišit v závislosti na designu a výrobci, ale zde jsou základní prvky, které se obvykle vyskytují v kamerových systémech ToF:

Zdroj světla:

Kamery ToF využívají světelný zdroj k vyzařování světelného signálu, obvykle ve formě infračerveného (IR) světla.Světelným zdrojem může být LED (Light-Emitting Diode) nebo laserová dioda v závislosti na konstrukci kamery.Vyzařované světlo putuje směrem k objektům ve scéně.

Optika:

Čočka shromažďuje odražené světlo a zobrazuje okolní prostředí na obrazový snímač (pole ohniskové roviny).Optický pásmový filtr propouští světlo pouze se stejnou vlnovou délkou jako osvětlovací jednotka.To pomáhá potlačit nepatřičné světlo a snížit hluk.

Obrazový snímač:

To je srdce kamery TOF.Každý pixel měří čas, který světlo trvalo cestu z osvětlovací jednotky (laser nebo LED) k objektu a zpět do pole ohniskové roviny.

Časovací obvod:

Pro přesné měření doby letu potřebuje kamera přesné časovací obvody.Tento obvod řídí vyzařování světelného signálu a detekuje dobu, kterou světlo trvá, než se dostane k objektům a vrátí se do kamery.Synchronizuje procesy vyzařování a detekce, aby byla zajištěna přesná měření vzdálenosti.

Modulace:

NějakýToF kameryzačlenit modulační techniky pro zlepšení přesnosti a robustnosti měření vzdáleností.Tyto kamery modulují vyzařovaný světelný signál se specifickým vzorem nebo frekvencí.Modulace pomáhá odlišit vyzařované světlo od jiných zdrojů okolního světla a zlepšuje schopnost kamery rozlišovat mezi různými objekty ve scéně.

Algoritmus výpočtu hloubky:

K převodu měření doby letu na informace o hloubce využívají kamery ToF sofistikované algoritmy.Tyto algoritmy analyzují časová data přijatá z fotodetektoru a vypočítají vzdálenost mezi kamerou a objekty ve scéně.Algoritmy výpočtu hloubky často zahrnují kompenzaci faktorů, jako je rychlost šíření světla, doba odezvy senzoru a interference okolního světla.

Hloubkový výstup dat:

Jakmile je proveden výpočet hloubky, kamera ToF poskytuje výstup dat o hloubce.Tento výstup může mít podobu hloubkové mapy, mračna bodů nebo 3D reprezentace scény.Údaje o hloubce mohou používat aplikace a systémy k umožnění různých funkcí, jako je sledování objektů, rozšířená realita nebo robotická navigace.

Je důležité si uvědomit, že konkrétní implementace a součásti kamer ToF se mohou u různých výrobců a modelů lišit.Pokrok v technologii může přinést další funkce a vylepšení pro zlepšení výkonu a schopností kamerových systémů ToF.

三、Aplikace

Automobilové aplikace

Kamery s dobou letuse používají v asistenčních a bezpečnostních funkcích pro pokročilé automobilové aplikace, jako je aktivní bezpečnost chodců, detekce před srážkou a vnitřní aplikace, jako je detekce mimo polohu (OOP).

Aplikace kamer ToF

Rozhraní člověk-stroj a hraní her

As průletové kameryposkytují snímky na dálku v reálném čase, je snadné sledovat pohyby lidí.To umožňuje nové interakce se spotřebitelskými zařízeními, jako jsou televizory.Dalším tématem je použití tohoto typu kamer k interakci s hrami na videoherních konzolích. Snímač Kinect druhé generace původně dodávaný s konzolí Xbox One používal kameru s časem letu pro snímání dosahu, což umožňuje přirozené uživatelské rozhraní a hraní her. aplikace využívající techniky počítačového vidění a rozpoznávání gest.

Společnosti Creative a Intel také poskytují podobný typ interaktivní kamery s gestem pro hraní her, Senz3D založenou na kameře DepthSense 325 společnosti Softkinetic.Technologie Infineon a PMD umožňují malé integrované 3D hloubkové kamery pro ovládání gesty na blízko u spotřebitelských zařízení, jako jsou all-in-one PC a notebooky (kamery Picco flexx a Picco Monstar).

Aplikace kamer ToF ve hrách

Fotoaparáty smartphonů

Několik smartphonů obsahuje kamery pro měření času letu.Používají se hlavně ke zlepšení kvality fotografií tím, že softwaru fotoaparátu poskytují informace o popředí a pozadí.Prvním mobilním telefonem, který takovou technologii využíval, byl LG G3, uvedený na trh na začátku roku 2014.

Aplikace kamer ToF v mobilních telefonech

Měření a strojové vidění

Dalšími aplikacemi jsou měřicí úlohy, např. výška plnění v silech.V průmyslovém strojovém vidění pomáhá průletová kamera klasifikovat a lokalizovat objekty pro použití roboty, jako jsou předměty procházející kolem dopravníku.Ovládací prvky dveří dokážou snadno rozlišit mezi zvířaty a lidmi, kteří se dostanou ke dveřím.

Robotika

Dalším využitím těchto kamer je oblast robotiky: Mobilní roboti dokážou velmi rychle sestavit mapu svého okolí, což jim umožní vyhýbat se překážkám nebo následovat vedoucí osobu.Protože výpočet vzdálenosti je jednoduchý, používá se pouze malý výpočetní výkon.Vzhledem k tomu, že tyto kamery lze použít také k měření vzdálenosti, je známo, že týmy FIRST Robotics Competition používají zařízení pro autonomní rutiny.

Topografie Země

ToF kamerybyly použity k získání digitálních výškových modelů topografie zemského povrchu, pro studie v geomorfologii.

Aplikace ToF kamer v geomorfologii