Бир, Учуунун камераларынын убактысы канча?

Учуу убактысын өлчөөчү (ToF) камералар – бул жарыктын объектилерге жана кайра камерага өтүү убактысын колдонуу менен камера менен көрүнүштөгү объектилердин ортосундагы аралыкты өлчөөчү тереңдикти сезүүчү технологиянын бир түрү. Алар көбүнчө кеңейтилген чындык, робототехника, 3D сканерлөө, жаңсоолорду таануу жана башка ар кандай колдонмолордо колдонулат.

ToF камераларыжарык сигналын, адатта инфракызыл жарыкты чыгаруу жана көрүнүштөгү объектилерге тийгенден кийин сигналдын кайра кайтып келүү убактысын өлчөө менен иштейт. Бул убакытты өлчөө андан кийин объектилерге чейинки аралыкты эсептөө, тереңдик картасын же көрүнүштүн 3D көрүнүшүн түзүү үчүн колдонулат.

Учуу камераларынын убактысы

Түзүлгөн жарык же стерео көрүү сыяктуу башка тереңдикти сезүүчү технологияларга салыштырмалуу, ToF камералары бир катар артыкчылыктарды сунуштайт. Алар реалдуу убакыттагы тереңдик маалыматын берет, салыштырмалуу жөнөкөй дизайнга ээ жана ар кандай жарыктандыруу шарттарында иштей алат. ToF камералары ошондой эле компакттуу жана смартфондор, планшеттер жана кийилүүчү түзмөктөр сыяктуу кичинекей түзмөктөргө интеграцияланышы мүмкүн.

ToF камераларынын колдонулушу ар түрдүү. Кеңейтилген реалдуулукта ToF камералары объектилердин тереңдигин так аныктап, реалдуу дүйнөдө жайгаштырылган виртуалдык объектилердин реалдуулугун жакшырта алат. Робототехникада алар роботторго айлана-чөйрөнү кабылдоого жана тоскоолдуктарды натыйжалуураак багыттоого мүмкүндүк берет. 3D сканерлөөдө ToF камералары виртуалдык реалдуулук, оюн ойноо же 3D басып чыгаруу сыяктуу ар кандай максаттар үчүн объектилердин же чөйрөлөрдүн геометриясын тез тарта алат. Алар ошондой эле биометрикалык колдонмолордо, мисалы, бетти таануу же кол жаңсоолорун таануу үчүн колдонулат.

二、Учуунун убактысын чагылдырган камералардын компоненттери

Учуу убактысын өлчөөчү (ToF) камералартереңдикти сезүүнү жана аралыкты өлчөө үчүн биргелешип иштеген бир нече негизги компоненттерден турат. Конкреттүү компоненттер дизайнга жана өндүрүүчүгө жараша өзгөрүшү мүмкүн, бирок ToF камера системаларында көбүнчө кездешүүчү негизги элементтер төмөнкүлөр:

Жарык булагы:

ToF камералары жарык сигналын чыгаруу үчүн жарык булагын колдонушат, адатта инфракызыл (ИК) жарык түрүндө болот. Жарык булагы камеранын дизайнына жараша LED (жарык чыгаруучу диод) же лазердик диод болушу мүмкүн. Чыгарылган жарык көрүнүштөгү объектилерге карай жылат.

Оптика:

Линза чагылган жарыкты чогултуп, айлана-чөйрөнү сүрөт сенсоруна (фокалдык тегиздик массиви) чагылдырат. Оптикалык тилкелүү өткөргүч чыпка жарыкты жарык берүүчү бирдик менен бирдей толкун узундугунда гана өткөрөт. Бул тиешеси жок жарыкты басууга жана ызы-чууну азайтууга жардам берет.

Сүрөт сенсору:

Бул TOF камерасынын жүрөгү. Ар бир пиксель жарыктын жарыктандыруу бирдигинен (лазер же LED) объектке жана андан кийин фокустук тегиздик массивине жетүү үчүн кеткен убакытты өлчөйт.

Убакыт схемасы:

Учуу убактысын так өлчөө үчүн камерага так убакыт схемасы керек. Бул схема жарык сигналынын эмиссиясын көзөмөлдөйт жана жарыктын объектилерге жетип, камерага кайтып келүү убактысын аныктайт. Ал аралыкты так өлчөө үчүн эмиссия жана аныктоо процесстерин синхрондоштурат.

Модуляция:

Кээ бирToF камераларыаралыкты өлчөөнүн тактыгын жана бекемдигин жогорулатуу үчүн модуляция ыкмаларын камтыйт. Бул камералар чыгарылган жарык сигналын белгилүү бир үлгү же жыштык менен модуляциялайт. Модуляция чыгарылган жарыкты башка айлана-чөйрөнүн жарык булактарынан айырмалоого жардам берет жана камеранын көрүнүштөгү ар кандай объектилерди айырмалоо жөндөмүн жогорулатат.

Тереңдикти эсептөө алгоритми:

Учуу убактысын өлчөөлөрдү тереңдик маалыматына айландыруу үчүн ToF камералары татаал алгоритмдерди колдонушат. Бул алгоритмдер фотодетектордон алынган убакыт маалыматтарын талдап, камера менен көрүнүштөгү объектилердин ортосундагы аралыкты эсептейт. Тереңдикти эсептөө алгоритмдери көбүнчө жарыктын таралуу ылдамдыгы, сенсордун жооп берүү убактысы жана айлана-чөйрөдөгү жарыктын интерференциясы сыяктуу факторлорду компенсациялоону камтыйт.

Тереңдик маалыматтарынын чыгышы:

Тереңдикти эсептөө жүргүзүлгөндөн кийин, ToF камерасы тереңдик маалыматтарын чыгарат. Бул чыгаруу тереңдик картасы, чекит булуту же көрүнүштүн 3D чагылдырылышы түрүндө болушу мүмкүн. Тереңдик маалыматтары тиркемелер жана системалар тарабынан объекттерди көзөмөлдөө, кеңейтилген чындык же роботтук навигация сыяктуу ар кандай функцияларды иштетүү үчүн колдонулушу мүмкүн.

ToF камераларынын конкреттүү ишке ашырылышы жана компоненттери ар кандай өндүрүүчүлөрдө жана моделдерде ар кандай болушу мүмкүн экенин белгилей кетүү маанилүү. Технологиянын жетишкендиктери ToF камера системаларынын иштешин жана мүмкүнчүлүктөрүн жакшыртуу үчүн кошумча функцияларды жана жакшыртууларды киргизиши мүмкүн.

三、 Тиркемелер

Автоунаа колдонмолору

Учуу убактысын өлчөөчү камераларактивдүү жөө жүргүнчүлөрдүн коопсуздугу, кырсыкка чейинки аныктоо жана абалдан чыгуу (OOP) сыяктуу имараттын ичиндеги колдонмолор сыяктуу өнүккөн автоунаа колдонмолору үчүн жардам жана коопсуздук функцияларында колдонулат.

ToF камераларын колдонуу

Адам-машина интерфейстери жана оюндар

As учуу убактысын өлчөөчү камералараралыктын сүрөттөрүн реалдуу убакыт режиминде берүү менен, адамдардын кыймылын көзөмөлдөө оңой. Бул телевизор сыяктуу керектөөчү түзмөктөр менен жаңы өз ара аракеттенүүгө мүмкүндүк берет. Дагы бир тема - бул типтеги камераларды видео оюн консолдорундагы оюндар менен өз ара аракеттенүү үчүн колдонуу. Xbox One консолуна башында кошулган экинчи муундагы Kinect сенсору аралыкты сүрөткө тартуу үчүн учуу убактысын көрсөткөн камераны колдонгон, бул компьютердик көрүү жана жаңсоолорду таануу ыкмаларын колдонгон табигый колдонуучу интерфейстерин жана оюн тиркемелерин иштетүүгө мүмкүндүк берген.

Creative жана Intel ошондой эле оюндар үчүн ушул сыяктуу интерактивдүү жаңсоо убактысын көрсөтүүчү камераны, Softkinetic компаниясынын DepthSense 325 камерасына негизделген Senz3Dди сунушташат. Infineon жана PMD Technologies компаниялары "бардыгы бир жерде" компьютерлери жана ноутбуктары (Picco flexx жана Picco monstar камералары) сыяктуу керектөөчү түзмөктөрдү жакын аралыктан жаңсоо менен башкаруу үчүн кичинекей интеграцияланган 3D тереңдик камераларын иштетет.

Оюндарда ToF камераларын колдонуу

Смартфон камералары

Бир нече смартфондордо учуу убактысын көрсөткөн камералар бар. Булар негизинен камера программасына алдыңкы жана арткы план жөнүндө маалымат берүү менен сүрөттөрдүн сапатын жакшыртуу үчүн колдонулат. Мындай технологияны колдонгон биринчи уюлдук телефон 2014-жылдын башында чыгарылган LG G3 болгон.

ToF камераларын уюлдук телефондордо колдонуу

Өлчөө жана машиналык көрүү

Башка колдонмолор өлчөө тапшырмалары, мисалы, силостордогу толтуруу бийиктиги. Өнөр жай машиналык көрүүсүндө учуу убактысын өлчөөчү камера роботтор тарабынан колдонула турган объектилерди, мисалы, конвейерден өтүп бараткан буюмдарды классификациялоого жана табууга жардам берет. Эшиктин башкаруу элементтери эшикке жеткен жаныбарлар менен адамдарды оңой айырмалай алат.

Робототехника

Бул камералардын дагы бир колдонулушу робототехника тармагы болуп саналат: мобилдик роботтор айлана-чөйрөсүнүн картасын абдан тез түзө алышат, бул аларга тоскоолдуктардан качууга же алдыдагы адамды ээрчүүгө мүмкүндүк берет. Аралыкты эсептөө жөнөкөй болгондуктан, эсептөө күчү аз гана колдонулат. Бул камераларды аралыкты өлчөө үчүн да колдонсо боло тургандыктан, FIRST Robotics Competition командалары бул түзмөктөрдү автономдуу программалар үчүн колдонушканы белгилүү.

Жердин топографиясы

ToF камераларыгеоморфологияны изилдөө үчүн Жердин бетинин топографиясынын санариптик бийиктик моделдерин алууда колдонулган.

ToF камераларын геоморфологияда колдонуу