X'inhu l-ħin tat-titjira tal-kameras?

Kameras time-of-flight (ToF) huma tip ta' teknoloġija li tkejjel il-fond li tkejjel id-distanza bejn il-kamera u l-oġġetti fix-xena billi tuża l-ħin li jieħu d-dawl biex jivvjaġġa lejn l-oġġetti u lura lejn il-kamera. Dawn jintużaw komunement f'diversi applikazzjonijiet bħar-realtà miżjuda, ir-robotika, l-iskannjar 3D, ir-rikonoxximent tal-ġesti, u aktar.

Kameras ToFjaħdmu billi joħorġu sinjal tad-dawl, tipikament dawl infra-aħmar, u jkejlu l-ħin li jieħu biex is-sinjal jerġa' lura wara li jolqot oġġetti fix-xena. Dan il-kejl tal-ħin imbagħad jintuża biex jiġi kkalkulat id-distanza għall-oġġetti, u b'hekk tinħoloq mappa tal-fond jew rappreżentazzjoni 3D tax-xena.

Il-kameras tal-ħin tat-titjira

Meta mqabbla ma' teknoloġiji oħra li jiskopru l-fond bħad-dawl strutturat jew il-viżjoni stereo, il-kameras ToF joffru diversi vantaġġi. Jipprovdu informazzjoni dwar il-fond f'ħin reali, għandhom disinn relattivament sempliċi, u jistgħu jaħdmu f'diversi kundizzjonijiet tad-dawl. Il-kameras ToF huma wkoll kompatti u jistgħu jiġu integrati f'apparati iżgħar bħal smartphones, tablets, u apparati li jintlibsu.

L-applikazzjonijiet tal-kameras ToF huma diversi. Fir-realtà miżjuda, il-kameras ToF jistgħu jiskopru b'mod preċiż il-fond tal-oġġetti u jtejbu r-realiżmu tal-oġġetti virtwali mqiegħda fid-dinja reali. Fir-robotika, jippermettu lir-robots jipperċepixxu l-inħawi ta' madwarhom u jinnavigaw l-ostakli b'mod aktar effettiv. Fl-iskannjar 3D, il-kameras ToF jistgħu jaqbdu malajr il-ġeometrija tal-oġġetti jew l-ambjenti għal diversi skopijiet bħar-realtà virtwali, il-logħob, jew l-istampar 3D. Jintużaw ukoll f'applikazzjonijiet bijometriċi, bħar-rikonoxximent tal-wiċċ jew ir-rikonoxximent tal-ġesti tal-idejn.

二、Komponenti tal-kameras tal-ħin tat-titjira

Kameras tal-ħin tat-titjira (ToF)jikkonsistu f'diversi komponenti ewlenin li jaħdmu flimkien biex jippermettu s-sensing tal-fond u l-kejl tad-distanza. Il-komponenti speċifiċi jistgħu jvarjaw skont id-disinn u l-manifattur, iżda hawn huma l-elementi fundamentali li tipikament jinstabu fis-sistemi tal-kameras ToF:

Sors tad-Dawl:

Il-kameras ToF jużaw sors ta' dawl biex jarmu sinjal tad-dawl, ġeneralment fil-forma ta' dawl infra-aħmar (IR). Is-sors tad-dawl jista' jkun LED (Light-Emitting Diode) jew laser diode, skont id-disinn tal-kamera. Id-dawl emess jivvjaġġa lejn l-oġġetti fix-xena.

Ottika:

Lenti tiġbor id-dawl rifless u timmaġina l-ambjent fuq is-senser tal-immaġni (firxa tal-pjan fokali). Filtru ottiku band-pass jgħaddi biss id-dawl bl-istess wavelength bħall-unità tal-illuminazzjoni. Dan jgħin biex jissopprimi d-dawl mhux pertinenti u jnaqqas l-istorbju.

Sensor tal-immaġni:

Dan huwa l-qalba tal-kamera TOF. Kull pixel ikejjel il-ħin li d-dawl ħa biex jivvjaġġa mill-unità ta' illuminazzjoni (lejżer jew LED) għall-oġġett u lura għall-firxa tal-pjan fokali.

Ċirkwit tal-Ħin:

Biex il-ħin tat-titjira jitkejjel b'mod preċiż, il-kamera teħtieġ ċirkwitarju ta' ħin preċiż. Dan iċ-ċirkwitarju jikkontrolla l-emissjoni tas-sinjal tad-dawl u jiskopri l-ħin li jieħu d-dawl biex jivvjaġġa lejn l-oġġetti u jirritorna lejn il-kamera. Jissinkronizza l-proċessi ta' emissjoni u skoperta biex jiżgura kejl preċiż tad-distanza.

Modulazzjoni:

Xi wħudKameras ToFjinkorporaw tekniki ta' modulazzjoni biex itejbu l-eżattezza u r-robustezza tal-kejl tad-distanza. Dawn il-kameras jimmodulaw is-sinjal tad-dawl emess b'mudell jew frekwenza speċifika. Il-modulazzjoni tgħin biex tiddistingwi d-dawl emess minn sorsi oħra ta' dawl ambjentali u ttejjeb il-kapaċità tal-kamera li tiddistingwi bejn oġġetti differenti fix-xena.

Algoritmu tal-Kalkolu tal-Fond:

Biex jikkonvertu l-kejl tal-ħin tat-titjira f'informazzjoni dwar il-fond, il-kameras ToF jużaw algoritmi sofistikati. Dawn l-algoritmi janalizzaw id-dejta tal-ħin li jaslu mill-fotoditekter u jikkalkulaw id-distanza bejn il-kamera u l-oġġetti fix-xena. L-algoritmi tal-kalkolu tal-fond ħafna drabi jinvolvu l-kumpens għal fatturi bħall-veloċità tal-propagazzjoni tad-dawl, il-ħin tar-rispons tas-sensur, u l-interferenza tad-dawl ambjentali.

Ħruġ tad-Dejta tal-Fond:

Ladarba jitwettaq il-kalkolu tal-fond, il-kamera ToF tipprovdi output tad-dejta tal-fond. Dan l-output jista' jieħu l-forma ta' mappa tal-fond, sħaba ta' punti, jew rappreżentazzjoni 3D tax-xena. Id-dejta tal-fond tista' tintuża minn applikazzjonijiet u sistemi biex jippermettu diversi funzjonalitajiet bħat-traċċar tal-oġġetti, ir-realtà miżjuda, jew in-navigazzjoni robotika.

Huwa importanti li wieħed jinnota li l-implimentazzjoni speċifika u l-komponenti tal-kameras ToF jistgħu jvarjaw skont il-manifatturi u l-mudelli differenti. L-avvanzi fit-teknoloġija jistgħu jintroduċu karatteristiċi u titjib addizzjonali biex itejbu l-prestazzjoni u l-kapaċitajiet tas-sistemi tal-kameras ToF.

三、Applikazzjonijiet

Applikazzjonijiet tal-karozzi

Kameras tal-ħin tat-titjirajintużaw f'funzjonijiet ta' assistenza u sigurtà għal applikazzjonijiet awtomotivi avvanzati bħas-sigurtà attiva tal-persuni mexjin, id-detezzjoni qabel il-ħabta u applikazzjonijiet fuq ġewwa bħad-detezzjoni barra mill-pożizzjoni (OOP).

L-applikazzjoni tal-kameras ToF

Interfejsijiet bejn il-bniedem u l-magna u l-logħob

As kameras tal-ħin tat-titjiraBilli jipprovdu immaġnijiet mid-distanza f'ħin reali, huwa faċli li jiġu traċċati l-movimenti tal-bnedmin. Dan jippermetti interazzjonijiet ġodda ma' apparati tal-konsumatur bħat-televiżjonijiet. Suġġett ieħor huwa l-użu ta' dan it-tip ta' kameras biex jinteraġixxu ma' logħob fuq consoles tal-logħob tal-vidjo. Is-senser Kinect tat-tieni ġenerazzjoni li kien inkluż oriġinarjament mal-console Xbox One uża kamera time-of-flight għall-immaġini tal-firxa tiegħu, li ppermettiet interfaces naturali għall-utent u applikazzjonijiet tal-logħob bl-użu ta' tekniki ta' viżjoni bil-kompjuter u rikonoxximent tal-ġesti.

Creative u Intel jipprovdu wkoll tip simili ta’ kamera interattiva b’ġesti li tieħu ħsieb il-ħin tat-titjira għal-logħob, is-Senz3D ibbażata fuq il-kamera DepthSense 325 ta’ Softkinetic. Infineon u PMD Technologies jippermettu kameras żgħar integrati 3D tal-fond għall-kontroll tal-ġesti fuq medda qasira ta’ apparati tal-konsumatur bħal PCs u laptops all-in-one (kameras Picco flexx u Picco monstar).

L-applikazzjoni tal-kameras ToF fil-logħob

Kameras tal-ismartphones

Diversi smartphones jinkludu kameras time-of-flight. Dawn jintużaw prinċipalment biex itejbu l-kwalità tar-ritratti billi jipprovdu lis-softwer tal-kamera b'informazzjoni dwar l-ewwel pjan u l-isfond. L-ewwel mowbajl li uża din it-teknoloġija kien l-LG G3, li ħareġ fil-bidu tal-2014.

L-applikazzjoni tal-kameras ToF fit-telefowns ċellulari

Kejl u viżjoni bil-magna

Applikazzjonijiet oħra huma kompiti ta' kejl, eż. għall-għoli tal-mili fis-silos. Fil-viżjoni bil-magna industrijali, il-kamera time-of-flight tgħin biex tikklassifika u tillokalizza oġġetti għall-użu mir-robots, bħal oġġetti li jgħaddu fuq conveyor. Il-kontrolli tal-bibien jistgħu jiddistingwu faċilment bejn annimali u bnedmin li jaslu sal-bieb.

Robotika

Użu ieħor ta’ dawn il-kameras huwa l-qasam tar-robotika: Robots mobbli jistgħu jibnu mappa tal-inħawi tagħhom malajr ħafna, u b’hekk ikunu jistgħu jevitaw ostakli jew isegwu persuna li tkun qed tmexxihom. Peress li l-kalkolu tad-distanza huwa sempliċi, tintuża biss ftit qawwa komputazzjonali. Peress li dawn il-kameras jistgħu jintużaw ukoll biex ikejlu d-distanza, it-timijiet għall-Kompetizzjoni tar-Robotika FIRST huma magħrufa li jużaw l-apparati għal rutini awtonomi.

Topografija tad-Dinja

Kameras ToFintużaw biex jinkisbu mudelli diġitali ta' elevazzjoni tat-topografija tal-wiċċ tad-Dinja, għal studji fil-ġeomorfoloġija.

L-applikazzjoni tal-kameras ToF fil-ġeomorfoloġija