Zer da hegaldi-ordu kamerak?

Hegaldi-denbora (ToF) kamerak sakonera-sentsore mota bat dira, kameraren eta eszenako objektuen arteko distantzia neurtzen dutenak, argiak objektuetara bidaiatzeko eta kamerara itzultzeko behar duen denbora erabiliz. Hainbat aplikaziotan erabiltzen dira, hala nola errealitate areagotuan, robotikan, 3D eskaneatzean, keinuen ezagutzan eta abarretan.

ToF kamerakArgi-seinale bat igorriz funtzionatzen dute, normalean infragorri argia, eta eszenako objektuak jo ondoren seinaleak errebotatzeko behar duen denbora neurtuz. Denbora-neurketa hori objektuetara dagoen distantzia kalkulatzeko erabiltzen da, sakonera-mapa bat edo eszenaren 3D irudikapen bat sortuz.

Hegaldiaren denborako kamerak

Sakonera-sentsoreko beste teknologia batzuekin alderatuta, hala nola argi egituratua edo ikusmen estereoa, ToF kamerek hainbat abantaila eskaintzen dituzte. Denbora errealeko sakonera-informazioa ematen dute, diseinu nahiko sinplea dute eta hainbat argiztapen-baldintzatan funtziona dezakete. ToF kamerak trinkoak dira eta gailu txikiagoetan integra daitezke, hala nola telefonoetan, tabletetan eta gailu eramangarrietan.

ToF kameren aplikazioak anitzak dira. Errealitate areagotuan, ToF kamerek objektuen sakonera zehatz-mehatz detektatu dezakete eta mundu errealean kokatutako objektu birtualen errealismoa hobetu. Robotikan, robotei ingurunea hautematea eta oztopoak modu eraginkorragoan gainditzea ahalbidetzen diete. 3D eskaneatzean, ToF kamerek objektuen edo inguruneen geometria azkar har dezakete hainbat helburutarako, hala nola errealitate birtualean, jokoetan edo 3D inprimaketan. Aplikazio biometrikoetan ere erabiltzen dira, hala nola aurpegi-ezagutzan edo esku-keinuen ezagutzan.

二、Hegaldi-denbora kameren osagaiak

Hegaldi-denboraren (ToF) kamerakSakonera detektatzeko eta distantzia neurtzeko elkarrekin lan egiten duten hainbat osagai nagusik osatzen dute. Osagai espezifikoak alda daitezke diseinuaren eta fabrikatzailearen arabera, baina hona hemen ToF kamera sistemetan aurkitzen diren oinarrizko elementuak:

Argi iturria:

ToF kamerek argi-iturri bat erabiltzen dute argi-seinale bat igortzeko, normalean infragorri (IR) argi moduan. Argi-iturria LED (Argi Igorle Diodo) bat edo laser diodo bat izan daiteke, kameraren diseinuaren arabera. Igorritako argia eszenako objektuetarantz bidaiatzen du.

Optika:

Lente batek islatutako argia biltzen du eta ingurunea irudi-sentsorean (plano fokaleko matrizea) irudikatzen du. Banda-paseko iragazki optiko batek argiztapen-unitatearen uhin-luzera berdina duen argia bakarrik pasatzen du. Horrek argi ez-pertinentea kentzen eta zarata murrizten laguntzen du.

Irudi-sentsorea:

TOF kameraren bihotza da hau. Pixel bakoitzak argiak argiztapen unitatetik (laserra edo LEDa) objektura eta plano fokaleko matrizeara itzultzeko behar izan duen denbora neurtzen du.

Denboraren zirkuitua:

Hegaldi-denbora zehatz-mehatz neurtzeko, kamerak denbora-zirkuitu zehatzak behar ditu. Zirkuitu honek argi-seinalearen igorpena kontrolatzen du eta argiak objektuetara iritsi eta kamerara itzultzeko behar duen denbora detektatzen du. Igorpen- eta detekzio-prozesuak sinkronizatzen ditu distantzia-neurketa zehatzak bermatzeko.

Modulazioa:

BatzukToF kamerakModulazio teknikak txertatzen dituzte distantzia neurketen zehaztasuna eta sendotasuna hobetzeko. Kamera hauek igorritako argi-seinalea eredu edo maiztasun espezifiko batekin modulatzen dute. Modulazioak igorritako argia inguruko beste argi-iturrietatik bereizten laguntzen du eta kamerak eszenako objektu desberdinak bereizteko duen gaitasuna hobetzen du.

Sakonera Kalkulatzeko Algoritmoa:

Hegaldi-denboraren neurketak sakonera-informazio bihurtzeko, ToF kamerek algoritmo sofistikatuak erabiltzen dituzte. Algoritmo hauek fotodetektagailutik jasotako denbora-datuak aztertzen dituzte eta kameraren eta eszenako objektuen arteko distantzia kalkulatzen dute. Sakonera kalkulatzeko algoritmoek askotan argiaren hedapen-abiadura, sentsorearen erantzun-denbora eta inguruko argiaren interferentzia bezalako faktoreak konpentsatzea dakarte.

Sakonera Datuen Irteera:

Sakonera kalkulatu ondoren, ToF kamerak sakonera-datuen irteera ematen du. Irteera horrek sakonera-mapa, puntu-hodei edo eszenaren 3D irudikapen baten forma har dezake. Sakonera-datuak aplikazioek eta sistemek erabil ditzakete hainbat funtzionalitate gaitzeko, hala nola objektuen jarraipena, errealitate areagotua edo nabigazio robotikoa.

Garrantzitsua da kontuan izatea ToF kameren inplementazio eta osagai espezifikoak alda daitezkeela fabrikatzaile eta modeloen arabera. Teknologiaren aurrerapenek funtzio eta hobekuntza gehigarriak ekar ditzakete ToF kamera sistemen errendimendua eta gaitasunak hobetzeko.

三、Aplikazioak

Automobilgintzako aplikazioak

Hegaldi-denboraren kameraklaguntza eta segurtasun funtzioetan erabiltzen dira automobilgintzako aplikazio aurreratuetarako, hala nola oinezkoen segurtasun aktiboan, talka aurreko detekzioan eta barruko aplikazioetan, hala nola posizioz kanpo (OOP) detekzioan.

ToF kameren aplikazioa

Giza-makina interfazeak eta jokoak

As hegaldi-denbora kamerakDenbora errealeko distantzia-irudiak emanez, erraza da gizakien mugimenduak jarraitzea. Horri esker, telebistak bezalako kontsumitzaileen gailuekin elkarreragin berriak egin daitezke. Beste gai bat kamera mota hau erabiltzea da bideo-joko kontsoletako jokoekin elkarreragiteko. Xbox One kontsolarekin batera zetorren bigarren belaunaldiko Kinect sentsoreak hegaldi-denbora kamera bat erabiltzen zuen bere distantzia-irudietarako, erabiltzaile-interfaze naturalak eta joko-aplikazioak ahalbidetuz ikusmen artifiziala eta keinuak ezagutzeko teknikak erabiliz.

Creative-k eta Intel-ek antzeko keinu-denbora hegaldiko kamera interaktibo mota bat ere eskaintzen dute jokoetarako, Softkinetic-en DepthSense 325 kameran oinarritutako Senz3D. Infineon-ek eta PMD Technologies-ek 3D sakonera-kamera txiki integratu batzuk ahalbidetzen dituzte kontsumitzaileen gailuen keinu-kontrolerako, hala nola ordenagailu eramangarri eta ordenagailu guztiak batean (Picco flexx eta Picco monstar kamerak).

ToF kameren aplikazioa jokoetan

Smartphone kamerak

Hainbat telefonok denbora-hegaldiko kamerak dituzte. Hauek batez ere argazkien kalitatea hobetzeko erabiltzen dira, kameraren softwareari aurreko planoari eta atzeko planoari buruzko informazioa emanez. Teknologia hori erabili zuen lehen telefono mugikorra LG G3 izan zen, 2014 hasieran kaleratua.

ToF kameren aplikazioa telefono mugikorretan

Neurketa eta ikusmen artifiziala

Beste aplikazio batzuk neurketa-zereginak dira, adibidez, siloetako betetze-altuera. Industria-ikusmen artifizialean, hegaldi-denboraren kamerak robotek erabiltzeko objektuak sailkatzen eta kokatzen laguntzen du, hala nola, garraiatzaile batean igarotzen diren elementuak. Ateko kontrolek erraz bereiz ditzakete atera iristen diren animaliak eta gizakiak.

Robotika

Kamera hauen beste erabilera bat robotikaren arloa da: robot mugikorrek inguruko mapa oso azkar eraiki dezakete, oztopoak saihesteko edo aurretik doan pertsona bati jarraitzeko aukera emanez. Distantzia kalkulatzea erraza denez, kalkulu-ahalmen txikia erabiltzen da. Kamera hauek distantzia neurtzeko ere erabil daitezkeenez, FIRST Robotics Competition-eko taldeek gailuak errutina autonomoetarako erabiltzen dituztela jakina da.

Lurraren topografia

ToF kamerakGeomorfologiako ikerketetarako Lurraren gainazaleko topografiaren kota-eredu digitalak lortzeko erabili dira.

ToF kameren aplikazioa geomorfologian