Twadde, Wat binne flechttiidkamera's?

Time-of-flight (ToF) kamera's binne in soarte djipte-deteksjetechnology dy't de ôfstân tusken de kamera en objekten yn 'e sêne mjit troch de tiid te brûken dy't it duorret foar ljocht om nei de objekten en werom nei de kamera te reizgjen. Se wurde faak brûkt yn ferskate tapassingen lykas augmented reality, robotika, 3D-scannen, gebarenherkenning en mear.

ToF-kamera'swurkje troch in ljochtsinjaal út te stjoeren, typysk ynfraread ljocht, en de tiid te mjitten dy't it duorret foardat it sinjaal weromkaatst nei't it objekten yn 'e sêne rekke hat. Dizze tiidsmeting wurdt dan brûkt om de ôfstân ta de objekten te berekkenjen, wêrtroch in djiptekaart of in 3D-werjefte fan 'e sêne makke wurdt.

De tiid fan flechtkamera's

Yn ferliking mei oare djipte-deteksjetechnologyen lykas strukturearre ljocht of stereofisy, biede ToF-kamera's ferskate foardielen. Se leverje djipte-ynformaasje yn realtime, hawwe in relatyf ienfâldich ûntwerp en kinne wurkje yn ferskate ljochtomstannichheden. ToF-kamera's binne ek kompakt en kinne yntegrearre wurde yn lytsere apparaten lykas smartphones, tablets en draachbere apparaten.

De tapassingen fan ToF-kamera's binne ferskaat. Yn augmented reality kinne ToF-kamera's de djipte fan objekten sekuer detektearje en it realisme fan firtuele objekten yn 'e echte wrâld ferbetterje. Yn robotika stelle se robots yn steat om har omjouwing waar te nimmen en obstakels effektiver te navigearjen. Yn 3D-scannen kinne ToF-kamera's de geometry fan objekten of omjouwings fluch fêstlizze foar ferskate doelen lykas firtuele realiteit, gaming of 3D-printsjen. Se wurde ek brûkt yn biometryske tapassingen, lykas gesichtsherkenning of hângebearherkenning.

二,Komponinten fan flechttiidkamera's

Time-of-flight (ToF) kamera'sbesteane út ferskate wichtige komponinten dy't gearwurkje om djiptedeteksje en ôfstânsmjitting mooglik te meitsjen. De spesifike komponinten kinne ferskille ôfhinklik fan it ûntwerp en de fabrikant, mar hjir binne de fûnemintele eleminten dy't typysk fûn wurde yn ToF-kamerasystemen:

Ljochtboarne:

ToF-kamera's brûke in ljochtboarne om in ljochtsinjaal út te stjoeren, meastal yn 'e foarm fan ynfraread (IR) ljocht. De ljochtboarne kin in LED (Light-Emitting Diode) of in laserdiode wêze, ôfhinklik fan it ûntwerp fan 'e kamera. It útstjoerde ljocht reizget nei de objekten yn 'e sêne.

Optyk:

In lens sammelet it reflektearre ljocht en ôfbyldingt de omjouwing op 'e ôfbyldingssensor (fokale plane array). In optysk bandpassfilter lit allinich ljocht troch mei deselde golflingte as de ferljochtingsienheid. Dit helpt net-relevant ljocht te ûnderdrukken en rûs te ferminderjen.

Ofbyldingssensor:

Dit is it hert fan 'e TOF-kamera. Elke piksel mjit de tiid dy't it ljocht nedich hat om fan 'e ferljochtingsienheid (laser of LED) nei it objekt en werom nei de fokale flakmatrix te reizgjen.

Timingcircuitry:

Om de flechttiid sekuer te mjitten, hat de kamera in krekte timingschakeling nedich. Dizze schakeling kontrolearret de útstjoering fan it ljochtsignaal en detektearret de tiid dy't it duorret foar it ljocht om nei de objekten te reizgjen en werom te gean nei de kamera. It syngronisearret de útstjoerings- en deteksjeprosessen om krekte ôfstânsmjittingen te garandearjen.

Modulaasje:

GuonToF-kamera'sbrûke modulaasjetechniken om de krektens en robuustheid fan ôfstânsmjittingen te ferbetterjen. Dizze kamera's modulearje it útstjoerde ljochtsignaal mei in spesifyk patroan of frekwinsje. De modulaasje helpt it útstjoerde ljocht te ûnderskieden fan oare omjouwingsljochtboarnen en ferbetteret it fermogen fan 'e kamera om ûnderskied te meitsjen tusken ferskate objekten yn 'e sêne.

Djipteberekkeningsalgoritme:

Om de flechttiidmjittingen om te setten yn djipte-ynformaasje, brûke ToF-kamera's ferfine algoritmen. Dizze algoritmen analysearje de timinggegevens dy't ûntfongen binne fan 'e fotodetektor en berekkenje de ôfstân tusken de kamera en de objekten yn 'e sêne. De djipteberekkeningsalgoritmen omfetsje faak it kompensearjen fan faktoaren lykas ljochtferspriedingssnelheid, sensorreaksjetiid en ynterferinsje fan omjouwingsljocht.

Djiptegegevensútfier:

Sadree't de djipteberekkening útfierd is, leveret de ToF-kamera djiptegegevensútfier. Dizze útfier kin de foarm oannimme fan in djiptekaart, in puntwolk, of in 3D-werjefte fan it tafriel. De djiptegegevens kinne brûkt wurde troch applikaasjes en systemen om ferskate funksjonaliteiten mooglik te meitsjen lykas objektfolging, augmented reality, of robotnavigaasje.

It is wichtich om te notearjen dat de spesifike ymplemintaasje en komponinten fan ToF-kamera's kinne ferskille tusken ferskate fabrikanten en modellen. Foarútgong yn technology kin ekstra funksjes en ferbetteringen yntrodusearje om de prestaasjes en mooglikheden fan ToF-kamerasystemen te ferbetterjen.

三, Applikaasjes

Automotive applikaasjes

Kamera's foar flechttiidwurde brûkt yn assistinsje- en feiligensfunksjes foar avansearre auto-tapassingen lykas aktive fuotgongersfeiligens, pre-botsingdeteksje en binnentapassingen lykas out-of-position (OOP) deteksje.

De tapassing fan ToF-kamera's

Minske-masine-ynterfaces en gaming

As kamera's foar flechttiidleverje ôfstânsôfbyldings yn realtime, it is maklik om bewegingen fan minsken te folgjen. Dit makket nije ynteraksjes mei konsuminte-apparaten lykas televyzjes ​​mooglik. In oar ûnderwerp is it brûken fan dit soarte kamera's om te ynteraksje mei spultsjes op fideospultsjekonsoles. De twadde generaasje Kinect-sensor dy't oarspronklik by de Xbox One-konsole kaam, brûkte in time-of-flight-kamera foar syn berikôfbylding, wêrtroch natuerlike brûkersynterfaces en gaming-applikaasjes mooglik waarden mei help fan kompjûterfisy en gebearterkenningstechniken.

Creative en Intel leverje ek in ferlykber type ynteraktive time-of-flight-kamera mei gebaren foar gaming, de Senz3D basearre op 'e DepthSense 325-kamera fan Softkinetic. Infineon en PMD Technologies meitsje lytse yntegreare 3D-djiptekamera's mooglik foar gebarenkontrôle op koarte ôfstân fan konsuminteapparaten lykas all-in-one PC's en laptops (Picco flexx en Picco monstar-kamera's).

De tapassing fan ToF-kamera's yn spultsjes

Smartphone-kamera's

Ferskate smartphones hawwe time-of-flight-kamera's. Dizze wurde benammen brûkt om de kwaliteit fan foto's te ferbetterjen troch de kamerasoftware ynformaasje te jaan oer foargrûn en eftergrûn. De earste mobile tillefoan dy't sokke technology brûkte wie de LG G3, dy't begjin 2014 útbrocht waard.

De tapassing fan ToF-kamera's yn mobile tillefoans

Mjitting en masinefisy

Oare tapassingen binne mjittaken, bygelyks foar de folhichte yn silo's. Yn yndustriële masinefisy helpt de time-of-flight-kamera om objekten te klassifisearjen en te lokalisearjen foar gebrûk troch robots, lykas items dy't op in transportband foarby geane. Doarbetsjinnings kinne maklik ûnderskied meitsje tusken bisten en minsken dy't de doar berikke.

Robotyk

In oar gebrûk fan dizze kamera's is it mêd fan robotika: Mobile robots kinne tige fluch in kaart fan har omjouwing opbouwe, wêrtroch't se obstakels kinne foarkomme of in liedende persoan folgje kinne. Omdat de ôfstânberekkening ienfâldich is, wurdt mar in bytsje rekkenkrêft brûkt. Omdat dizze kamera's ek brûkt wurde kinne om ôfstân te mjitten, is bekend dat teams foar FIRST Robotics Competition de apparaten brûke foar autonome routines.

Ierdtopografy

ToF-kamera'sbinne brûkt om digitale hichtemodellen fan 'e topografy fan it ierdoerflak te krijen, foar stúdzjes yn geomorfology.

De tapassing fan ToF-kamera's yn geomorfology