Hvað eru flugtímamyndavélar?

Flugtímamyndavélar (ToF) eru tegund dýptarskynjunartækni sem mælir fjarlægðina milli myndavélarinnar og hluta í umhverfinu með því að nota þann tíma sem það tekur ljós að ferðast að hlutunum og til baka til myndavélarinnar. Þær eru almennt notaðar í ýmsum forritum eins og viðbótarveruleika, vélmenni, þrívíddarskönnun, bendingagreiningu og fleira.

ToF myndavélarvirka með því að senda frá sér ljósmerki, oftast innrautt ljós, og mæla þann tíma sem það tekur merkið að endurkastast eftir að hafa lent á hlutum á vettvangi. Þessi tímamæling er síðan notuð til að reikna út fjarlægðina að hlutunum, búa til dýptarkort eða þrívíddarmynd af vettvangi.

Tíminn sem flugmyndavélarnar voru notaðar

Í samanburði við aðrar dýptarskynjunartækni eins og skipulagt ljós eða stereósjón, bjóða ToF myndavélar upp á nokkra kosti. Þær veita upplýsingar um dýpt í rauntíma, eru tiltölulega einfaldar í hönnun og geta virkað við ýmsar birtuskilyrði. ToF myndavélar eru einnig nettar og hægt er að samþætta þær í minni tæki eins og snjallsíma, spjaldtölvur og snjalltæki.

Notkunarmöguleikar ToF-myndavéla eru fjölbreyttir. Í aukinni veruleika geta ToF-myndavélar greint dýpt hluta nákvæmlega og bætt raunsæi sýndarhluta sem staðsettir eru í hinum raunverulega heimi. Í vélmennafræði gera þær vélmennum kleift að skynja umhverfi sitt og sigla á skilvirkari hátt í gegnum hindranir. Í þrívíddarskönnun geta ToF-myndavélar fljótt fangað rúmfræði hluta eða umhverfis í ýmsum tilgangi eins og sýndarveruleika, tölvuleikjum eða þrívíddarprentun. Þær eru einnig notaðar í líffræðilegum forritum, svo sem andlitsgreiningu eða handahreyfingargreiningu.

二,Íhlutir tímaflugmyndavéla

Flugtímamyndavélar (ToF)samanstanda af nokkrum lykilþáttum sem vinna saman að því að gera dýptarskynjun og fjarlægðarmælingar mögulegar. Sérstakir íhlutir geta verið mismunandi eftir hönnun og framleiðanda en hér eru grunnþættirnir sem finnast venjulega í ToF myndavélakerfum:

Ljósgjafi:

ToF myndavélar nota ljósgjafa til að gefa frá sér ljósmerki, oftast í formi innrauðs (IR) ljóss. Ljósgjafinn getur verið LED (Light-Emitting Diode) eða leysigeisladíóða, allt eftir hönnun myndavélarinnar. Ljósið sem losnar ferðast að hlutunum í umhverfinu.

Ljósfræði:

Linsa safnar endurkastað ljós og myndar umhverfið á myndflöguna (fókusfleti). Ljósbandsía hleypir aðeins ljósi með sömu bylgjulengd og lýsingareiningin. Þetta hjálpar til við að bæla niður óviðeigandi ljós og draga úr suði.

Myndnemi:

Þetta er hjarta TOF myndavélarinnar. Hver pixla mælir þann tíma sem ljósið hefur ferðast frá lýsingareiningunni (leysi eða LED) að hlutnum og aftur til brenniplansins.

Tímasetningarrásir:

Til að mæla flugtímann nákvæmlega þarf myndavélin nákvæma tímasetningarrás. Þessi rás stýrir ljósgeislun og nemur þann tíma sem það tekur ljósið að ferðast að hlutunum og snúa aftur til myndavélarinnar. Hún samstillir ljósgeislunar- og skynjunarferlið til að tryggja nákvæmar fjarlægðarmælingar.

Mótun:

SumirToF myndavélarfella inn mótunartækni til að bæta nákvæmni og áreiðanleika fjarlægðarmælinga. Þessar myndavélar móta ljósmerkið með ákveðnu mynstri eða tíðni. Mótunin hjálpar til við að greina ljósið frá öðrum umhverfisljósgjöfum og eykur getu myndavélarinnar til að greina á milli mismunandi hluta í umhverfinu.

Reiknirit fyrir dýptarútreikning:

Til að umbreyta flugtímamælingum í dýptarupplýsingar nota ToF myndavélar háþróaða reiknirit. Þessi reiknirit greina tímasetningargögnin sem berast frá ljósnemanum og reikna út fjarlægðina milli myndavélarinnar og hluta á vettvangi. Reikniritin fyrir dýptarútreikninga fela oft í sér að bæta upp fyrir þætti eins og ljósútbreiðsluhraða, svörunartíma skynjara og truflanir frá umhverfisljósi.

Úttak dýptargagna:

Þegar dýptarútreikningurinn hefur verið framkvæmdur sendir ToF myndavélin dýptargögnin. Þessi úttak getur verið í formi dýptarkorts, punktskýs eða þrívíddarmyndar af umhverfinu. Forrit og kerfi geta notað dýptargögnin til að virkja ýmsa virkni eins og hlutarakningu, viðbótarveruleika eða vélræna leiðsögn.

Mikilvægt er að hafa í huga að útfærsla og íhlutir ToF-myndavéla geta verið mismunandi eftir framleiðendum og gerðum. Tækniframfarir geta leitt til viðbótareiginleika og úrbóta til að bæta afköst og getu ToF-myndavélakerfa.

三、Umsóknir

Bifreiðaforrit

Flugtímamyndavélareru notaðar í aðstoðar- og öryggisaðgerðum fyrir háþróaða bílaiðnað eins og virka öryggi gangandi vegfarenda, árekstrarforvarnarkerfi og innanhússforrit eins og utanaðkomandi staðsetningargreiningu (OOP).

Notkun ToF myndavéla

Mann-vélaviðmót og tölvuleikir

As tímamyndavélar fyrir flugMeð því að veita fjarlægðarmyndir í rauntíma er auðvelt að fylgjast með hreyfingum manna. Þetta gerir kleift að hafa samskipti við neytendatæki eins og sjónvörp. Annað efni er að nota þessa tegund myndavéla til að hafa samskipti við leiki á leikjatölvum. Önnur kynslóð Kinect skynjarans, sem upphaflega fylgdi Xbox One leikjatölvunni, notaði tímamælingarmyndavél fyrir fjarlægðarmyndatöku sína, sem gerir kleift að nota náttúruleg notendaviðmót og leikjaforrit með tölvusjón og bendingagreiningartækni.

Creative og Intel bjóða einnig upp á svipaða gerð af gagnvirkri bendinga-tímaflugsmyndavél fyrir tölvuleiki, Senz3D sem byggir á DepthSense 325 myndavélinni frá Softkinetic. Infineon og PMD Technologies gera kleift að nota litlar, samþættar þrívíddar dýptarmyndavélar fyrir bendingastjórnun í návígi á neytendatækja eins og fjölnota tölvum og fartölvum (Picco flexx og Picco monstar myndavélar).

Notkun ToF myndavéla í leikjum

Snjallsímamyndavélar

Nokkrir snjallsímar eru með myndavélum sem taka tímamælingar. Þessar eru aðallega notaðar til að bæta gæði mynda með því að veita hugbúnaði myndavélarinnar upplýsingar um forgrunn og bakgrunn. Fyrsti farsíminn sem notaði slíka tækni var LG G3, sem kom út snemma árs 2014.

Notkun ToF myndavéla í farsímum

Mælingar og vélræn sjón

Önnur notkunarsvið eru mælingar, t.d. á fyllingarhæð í sílóum. Í iðnaðarvélasjón hjálpar tímamælingarmyndavélin við að flokka og staðsetja hluti sem vélmenni nota, eins og hluti sem fara framhjá á færibandi. Hurðarstýringar geta auðveldlega greint á milli dýra og manna sem ná að hurðinni.

Vélmenni

Önnur notkun þessara myndavéla er á sviði vélfærafræði: Færanlegir vélmenni geta mjög fljótt búið til kort af umhverfi sínu, sem gerir þeim kleift að forðast hindranir eða elta leiðandi einstakling. Þar sem fjarlægðarútreikningurinn er einfaldur er aðeins lítil reiknivél notuð. Þar sem þessar myndavélar er einnig hægt að nota til að mæla fjarlægð, hafa lið í FIRST Robotics Competition verið þekkt fyrir að nota tækin fyrir sjálfstæðar æfingar.

Landslag jarðar

ToF myndavélarhafa verið notuð til að fá stafrænar hæðarlíkön af yfirborði jarðar, fyrir rannsóknir í jarðmyndunarfræði.

Notkun ToF myndavéla í jarðmyndunarfræði