Што се камери за време на лет?

Камерите со време на лет (ToF) се вид на технологија за мерење на длабочина која го мери растојанието помеѓу камерата и објектите во сцената користејќи го времето потребно светлината да патува до објектите и назад до камерата. Тие најчесто се користат во различни апликации како што се зголемена реалност, роботика, 3D скенирање, препознавање гестови и друго.

ToF камериработат со емитување на светлосен сигнал, обично инфрацрвена светлина, и мерење на времето потребно сигналот да се одбие откако ќе удри во објекти во сцената. Ова мерење на времето потоа се користи за пресметување на растојанието до објектите, создавајќи мапа на длабочина или 3D приказ на сцената.

Камери за време на летот

Во споредба со другите технологии за мерење на длабочина, како што се структурирана светлина или стерео визија, ToF камерите нудат неколку предности. Тие обезбедуваат информации за длабочината во реално време, имаат релативно едноставен дизајн и можат да работат во различни услови на осветлување. ToF камерите се исто така компактни и можат да се интегрираат во помали уреди како што се паметни телефони, таблети и носливи уреди.

Примените на ToF камерите се разновидни. Во зголемената реалност, ToF камерите можат прецизно да ја детектираат длабочината на објектите и да го подобрат реализмот на виртуелните објекти поставени во реалниот свет. Во роботиката, тие им овозможуваат на роботите поефикасно да ја перцепираат околината и да се движат низ пречките. Во 3D скенирањето, ToF камерите можат брзо да ја доловат геометријата на објектите или средини за различни цели како што се виртуелна реалност, игри или 3D печатење. Тие се користат и во биометриски апликации, како што се препознавање на лица или препознавање на гестови на рацете.

ти,Компоненти на камерите за време на лет

Камери со време на лет (ToF)се состои од неколку клучни компоненти кои работат заедно за да овозможат сензорирање на длабочина и мерење на растојание. Специфичните компоненти може да варираат во зависност од дизајнот и производителот, но еве ги основните елементи што обично се наоѓаат во системите со камери ToF:

Извор на светлина:

ToF камерите користат извор на светлина за да емитуваат светлосен сигнал, обично во форма на инфрацрвена (IR) светлина. Изворот на светлина може да биде LED (диода што емитува светлина) или ласерска диода, во зависност од дизајнот на камерата. Емитираната светлина патува кон објектите во сцената.

Оптика:

Објективот ја собира рефлектираната светлина и ја прикажува околината на сензорот за слика (фокусна рамнина). Оптичкиот филтер за пропусен опсег ја пропушта само светлината со иста бранова должина како и единицата за осветлување. Ова помага да се потисне непотребната светлина и да се намали шумот.

Сензор за слика:

Ова е срцето на TOF камерата. Секој пиксел го мери времето потребно светлината да патува од единицата за осветлување (ласер или LED) до објектот и назад до низата на фокусната рамнина.

Коло за мерење на времето:

За прецизно мерење на времето на летот, на камерата ѝ се потребни прецизни кола за мерење на времето. Овие кола ја контролираат емисијата на светлосниот сигнал и го детектираат времето потребно светлината да стигне до објектите и да се врати на камерата. Ги синхронизира процесите на емисија и детекција за да обезбеди точни мерења на растојанието.

Модулација:

НекоиToF камеривклучуваат техники на модулација за подобрување на точноста и робусноста на мерењата на растојанието. Овие камери го модулираат емитираниот светлосен сигнал со специфичен образец или фреквенција. Модулацијата помага да се разликува емитираната светлина од други извори на амбиентална светлина и ја подобрува способноста на камерата да прави разлика помеѓу различни објекти во сцената.

Алгоритам за пресметување на длабочина:

За да ги конвертираат мерењата на времето на лет во информации за длабочина, ToF камерите користат софистицирани алгоритми. Овие алгоритми ги анализираат временските податоци добиени од фотодетекторот и го пресметуваат растојанието помеѓу камерата и објектите во сцената. Алгоритмите за пресметување на длабочината често вклучуваат компензација за фактори како што се брзината на ширење на светлината, времето на одговор на сензорот и пречките од амбиенталната светлина.

Излез на податоци за длабочина:

Откако ќе се изврши пресметката на длабочината, ToF камерата обезбедува излезни податоци за длабочината. Овој излез може да биде во форма на мапа на длабочина, облак од точки или 3D претстава на сцената. Податоците за длабочината можат да се користат од апликации и системи за да се овозможат различни функционалности како што се следење на објекти, зголемена реалност или роботска навигација.

Важно е да се напомене дека специфичната имплементација и компонентите на ToF камерите може да варираат кај различни производители и модели. Напредокот во технологијата може да воведе дополнителни функции и подобрувања за подобрување на перформансите и можностите на ToF системите за камери.

三, Апликации

Автомобилски апликации

Камери за мерење на времето на летСе користат во функции за помош и безбедност за напредни автомобилски апликации како што се активна безбедност на пешаците, откривање пред судир и апликации во затворен простор како откривање на неправилна положба (OOP).

Примената на ToF камерите

Интерфејси човек-машина и игри

As камери за време на летСо обезбедување слики од далечина во реално време, лесно е да се следат движењата на луѓето. Ова овозможува нови интеракции со потрошувачки уреди како што се телевизорите. Друга тема е користењето на овој тип камери за интеракција со игри на конзоли за видео игри. Сензорот Kinect од втората генерација, првично вклучен во конзолата Xbox One, користеше камера со време на лет за снимање на домет, овозможувајќи природни кориснички интерфејси и апликации за игри со користење на компјутерски вид и техники за препознавање гестови.

Creative и Intel исто така нудат сличен тип на интерактивна камера со гестови за време на лет за игри, Senz3D базирана на камерата DepthSense 325 на Softkinetic. Infineon и PMD Technologies овозможуваат мали интегрирани 3D камери за длабочина за контрола на гестови од блиску на потрошувачки уреди како што се „сè-во-едно“ компјутери и лаптопи (камери Picco flexx и Picco monstar).

Примената на ToF камерите во игрите

Камери за паметни телефони

Неколку паметни телефони вклучуваат камери со функција за мерење на времето на лет. Тие главно се користат за подобрување на квалитетот на фотографиите со тоа што на софтверот за камерата му се обезбедуваат информации за преден план и позадина. Првиот мобилен телефон што користел таква технологија беше LG G3, објавен на почетокот на 2014 година.

Примена на ToF камери во мобилни телефони

Мерење и машински вид

Други примени се задачи за мерење, на пр. за висината на полнење во силоси. Во индустрискиот машински вид, камерата за мерење на времето на лет помага во класификацијата и лоцирањето на предметите што ги користат роботите, како што се предметите што минуваат на транспортер. Контролите на вратите можат лесно да разликуваат животни од луѓе што стигнуваат до вратата.

Роботика

Друга употреба на овие камери е во областа на роботиката: мобилните роботи можат многу брзо да изградат мапа на нивната околина, овозможувајќи им да избегнуваат пречки или да следат лице кое ги води. Бидејќи пресметувањето на растојанието е едноставно, се користи само мала компјутерска моќ. Бидејќи овие камери можат да се користат и за мерење на растојание, екипите за натпреварот FIRST Robotics се познати по тоа што ги користат уредите за автономни рутини.

Топографија на Земјата

ToF камерисе користени за добивање дигитални модели на елевација на топографијата на површината на Земјата, за студии во геоморфологијата.

Примена на ToF камери во геоморфологијата