Zréck, wat sinn d'Fluchzäitkameraen?

Time-of-Flight (ToF) Kamerae sinn eng Zort Déiftensensortechnologie, déi d'Distanz tëscht der Kamera an Objeten an der Szen moosst andeems se d'Zäit benotzt, déi d'Liicht brauch fir op d'Objeten an zréck op d'Kamera ze reesen. Si gi meeschtens a verschiddenen Uwendungen wéi Augmented Reality, Robotik, 3D-Scanning, Gestenerkennung a méi benotzt.

ToF Kameraenfunktionéieren andeems e Liichtsignal, typescherweis Infraroutliicht, ausgestraalt gëtt a wéi laang d'Signal dauert, nodeems en Objeten an der Szen getraff huet, zréckgeprallt gëtt. Dës Zäitmiessung gëtt dann benotzt fir d'Distanz zu den Objeten ze berechnen, wouduerch eng Déiftkaart oder eng 3D-Representatioun vun der Szen erstallt gëtt.

D'Zäit vun de Fluchkameraen

Am Verglach mat aneren Déiftenerkennungstechnologien, wéi strukturéiert Liicht oder Stereovisioun, bidden ToF-Kameraen e puer Virdeeler. Si liwweren Echtzäit-Déifteninformatiounen, hunn en relativ einfachen Design a kënnen ënner verschiddene Liichtverhältnisser funktionéieren. ToF-Kamerae si kompakt a kënnen an méi kleng Apparater wéi Smartphones, Tablets a tragbar Apparater integréiert ginn.

D'Uwendungsméiglechkeete vun ToF-Kamerae si villfälteg. An der augmentéierter Realitéit kënnen ToF-Kamerae d'Déift vun Objeten präzis detektéieren an de Realismus vu virtuelle Objeten, déi an der realer Welt placéiert sinn, verbesseren. An der Robotik erméiglechen se Roboter, hir Ëmgéigend ze gesinn an Hindernisser méi effektiv ze navigéieren. Beim 3D-Scannen kënnen ToF-Kamerae séier d'Geometrie vun Objeten oder Ëmfeld fir verschidden Zwecker wéi virtuell Realitéit, Spiller oder 3D-Drécken erfassen. Si ginn och a biometreschen Uwendungen agesat, wéi Gesiichtserkennung oder Handgestenerkennung.

二,Komponenten vun Zäitkameraen

Fluchzäitkameraen (ToF)bestinn aus verschiddene Schlësselkomponenten, déi zesumme schaffen, fir Déiftenerkennung a Distanzmiessung z'erméiglechen. Déi spezifesch Komponenten kënne jee no Design a Produzent variéieren, awer hei sinn déi fundamental Elementer, déi typescherweis an ToF-Kamerasystemer fonnt ginn:

Liichtquell:

ToF-Kamerae benotzen eng Liichtquell fir e Liichtsignal auszestrahlen, normalerweis a Form vun Infraroutliicht (IR). D'Liichtquell kann eng LED (Light-Emitting Diode) oder eng Laserdiod sinn, ofhängeg vum Design vun der Kamera. Dat ausgestraalt Liicht reest a Richtung vun den Objeten an der Szen.

Optik:

Eng Lëns sammelt dat reflektéiert Liicht a stellt d'Ëmwelt op de Bildsensor (Bakplanarray) duer. En optesche Bandpassfilter léisst nëmme Liicht mat der selwechter Wellelängt wéi d'Beliichtungseenheet duerch. Dëst hëlleft net relevant Liicht z'ënnerdrécken a Rauschen ze reduzéieren.

Bildsensor:

Dëst ass den Häerz vun der TOF-Kamera. All Pixel moosst d'Zäit, déi d'Liicht gebraucht huet, fir vun der Beliichtungseenheet (Laser oder LED) zum Objet an zréck an de Brennplang ze reesen.

Zäitschaltung:

Fir d'Fluchzäit genee ze moossen, brauch d'Kamera eng präzis Zäitschaltung. Dës Schaltung kontrolléiert d'Emissioun vum Liichtsignal a erkennt d'Zäit, déi d'Liicht brauch, fir op d'Objeten ze kommen an zréck an d'Kamera ze kommen. Si synchroniséiert d'Emissiouns- an d'Detektiounsprozesser, fir eng korrekt Distanzmiessung ze garantéieren.

Modulatioun:

E puerToF Kameraenintegréieren Modulatiounstechniken fir d'Genauegkeet an d'Robustheet vun Distanzmiessungen ze verbesseren. Dës Kameraen moduléieren dat emittéiert Liichtsignal mat engem spezifesche Muster oder enger spezifescher Frequenz. D'Modulatioun hëlleft dat emittéiert Liicht vun aneren Ëmfeldliichtquellen z'ënnerscheeden an verbessert d'Fäegkeet vun der Kamera, tëscht verschiddenen Objeten an der Szen z'ënnerscheeden.

Algorithmus fir Déiftberechnung:

Fir d'Fluchzäitmiessungen an Déiftinformatiounen ëmzewandelen, benotzen ToF-Kameraen sophistikéiert Algorithmen. Dës Algorithmen analyséieren d'Zäitdaten, déi vum Photodetektor empfaange ginn, a berechnen d'Distanz tëscht der Kamera an den Objeten an der Szen. D'Déifteberechnungsalgorithmen enthalen dacks d'Kompensatioun vu Faktoren wéi Liichtausbreedungsgeschwindegkeet, Sensorreaktiounszäit an Ëmgéigendsliichtinterferenzen.

Déiftendatenausgab:

Soubal d'Déifteberechnung duerchgefouert ass, liwwert d'ToF-Kamera Déiftendaten. Dësen Output kann a Form vun enger Déiftkaart, enger Punktwollek oder enger 3D-Representatioun vun der Szen sinn. D'Déiftendaten kënne vun Applikatiounen a Systemer benotzt ginn, fir verschidde Funktionalitéiten wéi Objetverfolgung, Augmented Reality oder roboteresch Navigatioun z'erméiglechen.

Et ass wichteg ze bemierken, datt déi spezifesch Implementatioun an d'Komponente vun ToF-Kameraen tëscht verschiddene Produzenten a Modeller variéiere kënnen. Fortschrëtter an der Technologie kënnen zousätzlech Funktiounen an Verbesserungen aféieren, fir d'Performance an d'Fäegkeeten vun ToF-Kamerasystemer ze verbesseren.

三, Applikatiounen

Automobilanwendungen

Fluchzäitkameraenginn an Assistenz- a Sécherheetsfunktioune fir fortgeschratt Automobilapplikatiounen, wéi aktiv Foussgängersécherheet, Pre-Crash-Detektioun an Indoor-Applikatiounen, wéi Out-of-Position (OOP)-Detektioun, benotzt.

D'Applikatioun vun ToF Kameraen

Mënsch-Maschinn-Interface a Spiller

As FluchzäitkameraenFir Distanzbiller a Echtzäit ze liwweren, ass et einfach, d'Beweegunge vu Mënschen ze verfollegen. Dëst erméiglecht nei Interaktioune mat Konsumentenapparater wéi Fernseher. En anert Thema ass d'Benotzung vun dëser Zort vu Kameraen fir mat Spiller op Videospillkonsolen ze interagéieren. De Kinect-Sensor vun der zweeter Generatioun, deen ursprénglech mat der Xbox One Konsol geliwwert gouf, huet eng Time-of-Flight-Kamera fir seng Distanzbildgebung benotzt, wat natierlech Benotzerinterfaces a Spillapplikatioune mat Computervisioun an Gestenerkennungstechniken erméiglecht huet.

Creative an Intel bidden och eng ähnlech Zort vun interaktiver Gesten-Time-of-Flight-Kamera fir Gaming, d'Senz3D baséiert op der DepthSense 325 Kamera vu Softkinetic. Infineon an PMD Technologies erméiglechen kleng integréiert 3D-Déiftekameraen fir d'Gestensteierung a kuerzer Distanz vu Konsumentengeräter wéi All-in-One PCs a Laptops (Picco Flexx a Picco Monstar Kameraen).

D'Uwendung vun ToF-Kameraen a Spiller

Smartphone Kameraen

Verschidde Smartphones hunn Time-of-Flight-Kameraen. Dës gi virun allem benotzt fir d'Qualitéit vu Fotoen ze verbesseren, andeems se der Kamerasoftware Informatiounen iwwer Virdergrond an Hannergrond liwweren. Den éischten Handy, deen esou eng Technologie benotzt huet, war den LG G3, deen Ufank 2014 erauskoum.

D'Applikatioun vun ToF-Kameraen an Handyen

Miessung a Maschinnvisioun

Aner Uwendungen sinn Miessaufgaben, z.B. fir d'Fëllhéicht a Siloen. An der industrieller Maschinnvisioun hëlleft d'Fluchzäitkamera Objeten fir d'Benotzung vu Roboter ze klassifizéieren an ze lokaliséieren, wéi zum Beispill Artikelen, déi op engem Fërderband laanschtfueren. Diersteierunge kënnen einfach tëscht Déieren a Mënschen ënnerscheeden, déi d'Dier erreechen.

Robotik

Eng aner Uwendung vun dëse Kameraen ass am Beräich vun der Robotik: Mobil Roboter kënnen ganz séier eng Kaart vun hirer Ëmgéigend opstellen, sou datt se Hindernisser auswäichen oder enger féierender Persoun verfollegen kënnen. Well d'Distanzberechnung einfach ass, gëtt nëmme wéineg Rechenleistung gebraucht. Well dës Kameraen och fir Distanzmoossname benotzt kënne ginn, sinn d'Équippe vun der FIRST Robotics Competition bekannt dofir, d'Apparater fir autonom Routinen ze benotzen.

Äerdtopographie

ToF Kameraengoufen benotzt fir digital Héichtenmodeller vun der Äerduewerflächentopographie fir Studien an der Geomorphologie ze kréien.

D'Uwendung vun ToF-Kameraen an der Geomorphologie