Нэг, Нислэгийн камерын цаг хэд вэ?

Нислэгийн хугацаа (ToF) камер нь гэрэл объектууд руу болон камер руу буцаж очиход шаардагдах хугацааг ашиглан камер болон үзэгдэл дэх объектуудын хоорондох зайг хэмждэг гүн мэдрэгч технологийн нэг төрөл юм. Эдгээрийг өргөтгөсөн бодит байдал, робот техник, 3D сканнердах, дохио зангаа таних гэх мэт янз бүрийн хэрэглээнд өргөн ашигладаг.

ToF камеруудЭнэ нь ихэвчлэн хэт улаан туяаны гэрэл ялгаруулж, дүрслэл дэх объектуудтай мөргөлдсөний дараа дохио буцаж ирэх хугацааг хэмжих замаар ажилладаг. Энэ хугацааны хэмжилтийг дараа нь объектууд хүртэлх зайг тооцоолох, гүний газрын зураг эсвэл дүрслэлийн 3 хэмжээст дүрслэлийг бий болгоход ашигладаг.

Нислэгийн камерын цаг

Бүтцийн гэрэл эсвэл стерео хараа гэх мэт бусад гүн мэдрэгч технологиудтай харьцуулахад ToF камерууд нь хэд хэдэн давуу талтай. Эдгээр нь бодит цагийн гүний мэдээллийг өгдөг, харьцангуй энгийн загвартай бөгөөд янз бүрийн гэрэлтүүлгийн нөхцөлд ажиллах боломжтой. ToF камерууд нь авсаархан бөгөөд ухаалаг утас, таблет, өмсдөг төхөөрөмж зэрэг жижиг төхөөрөмжүүдэд нэгтгэгдэж болно.

ToF камеруудын хэрэглээ нь олон янз байдаг. Өргөтгөсөн бодит байдалд ToF камерууд нь объектын гүнийг нарийн тодорхойлж, бодит ертөнцөд байрлуулсан виртуал объектуудын бодит байдлыг сайжруулж чаддаг. Робот техникийн хувьд эдгээр нь роботуудад хүрээлэн буй орчноо мэдэрч, саад бэрхшээлийг илүү үр дүнтэй даван туулах боломжийг олгодог. 3D сканнердахдаа ToF камерууд нь виртуал бодит байдал, тоглоом эсвэл 3D хэвлэх зэрэг янз бүрийн зорилгоор объект эсвэл орчны геометрийг хурдан буулгаж чаддаг. Тэдгээрийг мөн нүүр царай таних эсвэл гарын дохио зангаа таних зэрэг биометрийн хэрэглээнд ашигладаг.

二、Нислэгийн цагийн камерын бүрэлдэхүүн хэсгүүд

Нислэгийн цаг (ToF) камеруудгүн мэдрэгч болон зайг хэмжих боломжийг олгодог хэд хэдэн гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрдэнэ. Тодорхой бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь загвар болон үйлдвэрлэгчээс хамааран өөр өөр байж болох боловч ToF камерын системд ихэвчлэн байдаг үндсэн элементүүдийг энд оруулав.

Гэрлийн эх үүсвэр:

ToF камерууд нь гэрлийн дохиог гаргахын тулд гэрлийн эх үүсвэр ашигладаг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн хэт улаан туяаны (IR) гэрэл хэлбэрээр байдаг. Гэрлийн эх үүсвэр нь камерын загвараас хамааран LED (Гэрэл ялгаруулдаг диод) эсвэл лазер диод байж болно. Ялгарсан гэрэл нь дүр зураг дээрх объектууд руу чиглэдэг.

Оптик:

Линз нь ойсон гэрлийг цуглуулж, орчныг дүрс мэдрэгч (фокусын хавтгайн массив) дээр дүрсэлдэг. Оптик зурвасын дамжуулалтын шүүлтүүр нь зөвхөн гэрэлтүүлгийн төхөөрөмжтэй ижил долгионы урттай гэрлийг дамжуулдаг. Энэ нь хамааралгүй гэрлийг дарж, дуу чимээг бууруулахад тусалдаг.

Зургийн мэдрэгч:

Энэ бол TOF камерын гол цөм юм. Пиксел бүр нь гэрэлтүүлгийн төхөөрөмжөөс (лазер эсвэл LED) объект руу болон фокусын хавтгайн массив руу буцаж очиход гэрэл хэр удаан хугацаа зарцуулсныг хэмждэг.

Цаг хугацааны хэлхээ:

Нислэгийн хугацааг зөв хэмжихийн тулд камерт нарийн цаг хугацааны хэлхээ хэрэгтэй. Энэхүү хэлхээ нь гэрлийн дохионы ялгаралтыг хянаж, гэрэл объектууд руу хүрч, камер руу буцаж ирэхэд шаардагдах хугацааг илрүүлдэг. Энэ нь зайн хэмжилтийг зөв хийхийн тулд ялгаралт болон илрүүлэх процессуудыг синхрончилдог.

Модуляци:

Зарим ньToF камеруудЗайны хэмжилтийн нарийвчлал болон бат бөх чанарыг сайжруулахын тулд модуляцийн техникийг нэгтгэдэг. Эдгээр камерууд нь ялгарч буй гэрлийн дохиог тодорхой хэв маяг эсвэл давтамжаар модуляцладаг. Модуляци нь ялгарч буй гэрлийг бусад орчны гэрлийн эх үүсвэрээс ялгахад тусалдаг бөгөөд камерын үзэгдэл дэх өөр өөр объектуудыг ялгах чадварыг сайжруулдаг.

Гүн тооцооллын алгоритм:

Нислэгийн хугацааны хэмжилтийг гүний мэдээлэл болгон хөрвүүлэхийн тулд ToF камерууд нь нарийн төвөгтэй алгоритмуудыг ашигладаг. Эдгээр алгоритмууд нь фотодетектороос хүлээн авсан цагийн өгөгдлийг шинжилж, камер болон үзэгдлийн объектуудын хоорондох зайг тооцоолдог. Гүн тооцоолох алгоритмууд нь ихэвчлэн гэрлийн тархалтын хурд, мэдрэгчийн хариу үйлдэл үзүүлэх хугацаа, орчны гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо зэрэг хүчин зүйлсийг нөхөхийг шаарддаг.

Гүн өгөгдлийн гаралт:

Гүнийг тооцоолсны дараа ToF камер нь гүний өгөгдлийн гаралтыг өгдөг. Энэ гаралт нь гүний газрын зураг, цэгийн үүл эсвэл үзэгдлийн 3 хэмжээст дүрслэл хэлбэрээр байж болно. Гүнийн өгөгдлийг програмууд болон системүүд объект хянах, нэмэгдүүлсэн бодит байдал эсвэл робот навигаци зэрэг янз бүрийн функцуудыг идэвхжүүлэхэд ашиглаж болно.

ToF камеруудын тодорхой хэрэгжилт болон бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь үйлдвэрлэгчид болон загваруудад харилцан адилгүй байж болохыг тэмдэглэх нь чухал юм. Технологийн дэвшил нь ToF камер системийн гүйцэтгэл болон чадавхийг сайжруулах нэмэлт боломжууд болон сайжруулалтыг нэвтрүүлж болзошгүй юм.

三、Програм

Автомашины хэрэглээ

Нислэгийн цагийн камеруудидэвхтэй явган зорчигчийн аюулгүй байдал, мөргөлдөөний өмнөх илрүүлэлт болон байрлалаас гадуурх (OOP) илрүүлэлт зэрэг доторх хэрэглээнд зориулсан туслах болон аюулгүй байдлын функцүүдэд ашиглагддаг.

ToF камеруудын хэрэглээ

Хүн-машин интерфэйс ба тоглоомууд

As нислэгийн цагийн камеруудБодит цаг хугацаанд зайн дүрслэлийг өгөхийн зэрэгцээ хүмүүсийн хөдөлгөөнийг хянах нь хялбар байдаг. Энэ нь телевизор гэх мэт хэрэглэгчийн төхөөрөмжүүдтэй шинэ харилцан үйлчлэлцэх боломжийг олгодог. Өөр нэг сэдэв бол энэ төрлийн камерыг видео тоглоомын консол дээрх тоглоомуудтай харилцахад ашиглах явдал юм. Xbox One консолд анх багтсан хоёр дахь үеийн Kinect мэдрэгч нь нислэгийн цагийн камерыг ашиглан алсаас дүрслэх боломжийг олгож, компьютерийн хараа болон дохио зангаа таних техникийг ашиглан байгалийн хэрэглэгчийн интерфэйс болон тоглоомын програмуудыг идэвхжүүлдэг.

Creative болон Intel компаниуд мөн тоглоомд зориулсан ижил төрлийн интерактив дохио зангаагаар нислэгийн цаг хугацааны камер болох Softkinetic-ийн DepthSense 325 камер дээр суурилсан Senz3D-г санал болгож байна. Infineon болон PMD Technologies нь бүгд нэг дор ажилладаг компьютер болон зөөврийн компьютер (Picco flexx болон Picco monstar камер) зэрэг хэрэглэгчийн төхөөрөмжүүдийг ойрын зайнаас дохио зангаагаар хянах жижиг нэгдсэн 3D гүний камеруудыг бий болгодог.

Тоглоомд ToF камеруудын хэрэглээ

Ухаалаг гар утасны камерууд

Хэд хэдэн ухаалаг гар утас нислэгийн цагийг хэмжигч камертай байдаг. Эдгээрийг голчлон камерын програм хангамжид урд болон арын хэсгийн талаарх мэдээллийг өгөх замаар зургийн чанарыг сайжруулахад ашигладаг. Ийм технологийг ашигласан анхны гар утас нь 2014 оны эхээр гарсан LG G3 байв.

Гар утсанд ToF камеруудын хэрэглээ

Хэмжилт ба машины хараа

Бусад хэрэглээнд хэмжих ажлууд, жишээлбэл, силос дахь дүүргэлтийн өндрийг хэмжих ажил орно. Аж үйлдвэрийн машины хараанд нислэгийн цагийн камер нь конвейерээр өнгөрч буй зүйлс гэх мэт роботуудад ашиглах объектуудыг ангилж, байршлыг тогтооход тусалдаг. Хаалганы удирдлага нь хаалганд хүрч буй амьтан, хүмүүсийг амархан ялгаж чаддаг.

Робот техник

Эдгээр камеруудын өөр нэг хэрэглээ бол робот техникийн салбар юм: Зөөврийн роботууд хүрээлэн буй орчныхоо газрын зургийг маш хурдан бүтээж, саад бэрхшээлээс зайлсхийх эсвэл тэргүүлэгч хүнийг дагах боломжийг олгодог. Зайг тооцоолох нь энгийн тул тооцоолох хүч бага ашиглагддаг. Эдгээр камеруудыг зайг хэмжихэд ашиглаж болох тул FIRST робот техникийн тэмцээний багууд эдгээр төхөөрөмжийг бие даасан дасгал хийхэд ашигладаг гэдгээрээ алдартай.

Дэлхийн топографи

ToF камеруудгеоморфологийн судалгаанд зориулж дэлхийн гадаргуугийн топографийн дижитал өндрийн загваруудыг авахад ашиглагдаж ирсэн.

Геоморфологид ToF камеруудын хэрэглээ