Як, вақти камераҳои парвоз чанд аст?

Камераҳои вақти парвоз (ToF) як навъи технологияи муайянкунандаи умқ мебошанд, ки масофаи байни камера ва ашёи саҳнаро бо истифода аз вақти лозима барои расидани нур ба ашё ва бозгашт ба камера чен мекунанд. Онҳо одатан дар барномаҳои гуногун, аз қабили воқеияти васеъшуда, робототехника, сканкунии 3D, шинохти имову ишора ва ғайра истифода мешаванд.

Камераҳои ToFкор бо партофтани сигнали рӯшноӣ, ки одатан нури инфрасурх аст ва чен кардани вақти лозима барои баргардонидани сигнал пас аз бархӯрд ба ашё дар саҳна анҷом дода мешавад. Сипас ин ченкунии вақт барои ҳисоб кардани масофа то ашё истифода мешавад, харитаи умқ ё намояндагии сеченакаи саҳнаро эҷод мекунад.

Вақти камераҳои парвоз

Дар муқоиса бо дигар технологияҳои ҳассоскунандаи умқ, ба монанди рӯшноии сохторӣ ё биниши стерео, камераҳои ToF якчанд бартариҳо доранд. Онҳо маълумоти умқи вақти воқеиро пешниҳод мекунанд, тарҳи нисбатан содда доранд ва метавонанд дар шароити гуногуни рӯшноӣ кор кунанд. Камераҳои ToF инчунин паймонанд ва метавонанд ба дастгоҳҳои хурдтар ба монанди смартфонҳо, планшетҳо ва дастгоҳҳои пӯшидашаванда муттаҳид карда шаванд.

Барномаҳои камераҳои ToF гуногунанд. Дар воқеияти афзоишёфта, камераҳои ToF метавонанд умқи ашёро дақиқ муайян кунанд ва воқеияти ашёи виртуалиро, ки дар ҷаҳони воқеӣ ҷойгир шудаанд, беҳтар созанд. Дар робототехника, онҳо ба роботҳо имкон медиҳанд, ки муҳити атрофро дарк кунанд ва дар монеаҳо самараноктар ҳаракат кунанд. Дар сканкунии 3D, камераҳои ToF метавонанд геометрияи ашё ё муҳитҳоро барои мақсадҳои гуногун ба монанди воқеияти виртуалӣ, бозӣ ё чопи 3D зуд сабт кунанд. Онҳо инчунин дар барномаҳои биометрӣ, ба монанди шинохти чеҳра ё шинохти имову ишораи даст истифода мешаванд.

二、Компонентҳои камераҳои вақти парвоз

Камераҳои вақти парвоз (ToF)аз якчанд ҷузъҳои калидӣ иборат аст, ки якҷоя барои имкон додани санҷиши умқ ва ченкунии масофа кор мекунанд. Ҷузъҳои мушаххас вобаста ба тарҳ ва истеҳсолкунанда метавонанд фарқ кунанд, аммо дар ин ҷо унсурҳои асосӣ, ки одатан дар системаҳои камераи ToF мавҷуданд, оварда шудаанд:

Манбаи рӯшноӣ:

Камераҳои ToF барои баровардани сигнали рӯшноӣ, одатан дар шакли нури инфрасурх (IR), аз манбаи рӯшноӣ истифода мебаранд. Манбаи рӯшноӣ вобаста ба тарҳи камера метавонад LED (диоди рӯшноӣ) ё диоди лазерӣ бошад. Нури паҳншуда ба самти ашёи саҳна ҳаракат мекунад.

Оптика:

Линза нури инъикосшударо ҷамъ мекунад ва муҳити атрофро ба сенсори тасвир (массиви ҳамвории фокусӣ) аксбардорӣ мекунад. Филтри банди оптикӣ нурро танҳо бо дарозии мавҷе, ки воҳиди равшанӣ дорад, мегузаронад. Ин ба пахш кардани нури ғайрифаъол ва кам кардани садо мусоидат мекунад.

Сенсори тасвир:

Ин қалби камераи TOF аст. Ҳар як пиксел вақтеро чен мекунад, ки нур аз воҳиди равшанкунанда (лазер ё LED) ба объект ва бозгашт ба массиви сатҳи фокусӣ сафар кардааст.

Схемаи вақт:

Барои чен кардани дақиқи вақти парвоз, камера ба схемаи дақиқи вақт ниёз дорад. Ин схема партоби сигнали рӯшноиро назорат мекунад ва вақти лозимиро барои расидан ба объектҳо ва бозгашт ба камера муайян мекунад. Он равандҳои партоб ва ошкоркуниро ҳамоҳанг мекунад, то андозагирии дақиқи масофаро таъмин кунад.

Модуляция:

БаъзеҳоКамераҳои ToFусулҳои модулятсияро барои беҳтар кардани дақиқӣ ва устувории андозагирии масофа истифода мебаранд. Ин камераҳо сигнали нури партофташударо бо як намуна ё басомади мушаххас модулятсия мекунанд. Модуляция барои фарқ кардани нури партофташуда аз дигар манбаъҳои нури атроф кӯмак мекунад ва қобилияти камераро барои фарқ кардани ашёҳои гуногун дар саҳна беҳтар мекунад.

Алгоритми ҳисобкунии умқ:

Барои табдил додани андозагириҳои вақти парвоз ба маълумоти умқ, камераҳои ToF аз алгоритмҳои мураккаб истифода мебаранд. Ин алгоритмҳо маълумоти вақти гирифташударо аз фотодетектор таҳлил мекунанд ва масофаи байни камера ва ашёи саҳнаро ҳисоб мекунанд. Алгоритмҳои ҳисобкунии умқ аксар вақт ҷуброни омилҳоеро ба монанди суръати паҳншавии рӯшноӣ, вақти вокуниши сенсор ва дахолати рӯшноии атроф дар бар мегиранд.

Баромади маълумоти умқ:

Пас аз анҷом додани ҳисобкунии умқ, камераи ToF маълумоти умқро бароварда мекунад. Ин баромад метавонад шакли харитаи умқ, абри нуқта ё намояндагии сеченакаи манзара бошад. Маълумоти умқро барномаҳо ва системаҳо метавонанд барои фаъол кардани функсияҳои гуногун, ба монанди пайгирии объектҳо, воқеияти афзуда ё навигатсияи роботӣ истифода баранд.

Қайд кардан муҳим аст, ки татбиқи мушаххас ва ҷузъҳои камераҳои ToF дар истеҳсолкунандагон ва моделҳои гуногун метавонанд фарқ кунанд. Пешрафтҳо дар технология метавонанд хусусиятҳо ва такмилдиҳии иловагиро барои беҳтар кардани самаранокӣ ва имконоти системаҳои камераҳои ToF муаррифӣ кунанд.

三、Барномаҳо

Барномаҳои автомобилӣ

Камераҳои вақти парвоздар функсияҳои кӯмак ва бехатарӣ барои барномаҳои пешрафтаи автомобилӣ, аз қабили бехатарии фаъоли пиёдагардон, ошкоркунии пеш аз садама ва барномаҳои дарунӣ, ба монанди ошкоркунии берун аз мавқеъ (OOP), истифода мешаванд.

Истифодаи камераҳои ToF

Интерфейсҳои инсон-мошин ва бозӣ

As камераҳои вақти парвозБо пешниҳоди тасвирҳои масофа дар вақти воқеӣ, пайгирии ҳаракатҳои одамон осон аст. Ин имкон медиҳад, ки бо дастгоҳҳои истеъмолӣ, ба монанди телевизорҳо, муоширати нав ба амал оварда шавад. Мавзӯи дигар истифодаи ин намуди камераҳо барои муошират бо бозиҳо дар консолҳои бозиҳои видеоӣ мебошад. Сенсори Kinect, ки насли дуюм аст, ки дар консоли Xbox One мавҷуд буд, аз камераи вақти парвоз барои тасвири масофаи худ истифода мебурд ва интерфейсҳои табиии корбар ва барномаҳои бозиро бо истифода аз усулҳои биниши компютерӣ ва шинохти имову ишора имконпазир мегардонад.

Ширкатҳои Creative ва Intel инчунин як навъи шабеҳи камераи интерактивии имову ишораи парвозро барои бозӣ пешниҳод мекунанд, ки Senz3D-ро дар асоси камераи DepthSense 325-и Softkinetic дар бар мегирад. Infineon ва PMD Technologies имкон медиҳанд, ки камераҳои хурди амиқи сеандозаи ҳамгирошуда барои идоракунии имову ишораи дастгоҳҳои истеъмолӣ ба монанди компютерҳои шахсӣ ва ноутбукҳо (камераҳои Picco flexx ва Picco monstar) дар масофаи наздик идора карда шаванд.

Истифодаи камераҳои ToF дар бозиҳо

Камераҳои смартфон

Якчанд смартфонҳо камераҳои вақти парвозро дар бар мегиранд. Инҳо асосан барои беҳтар кардани сифати аксҳо тавассути пешниҳоди маълумот дар бораи пеш ва пасзамина ба нармафзори камера истифода мешаванд. Аввалин телефони мобилӣ, ки чунин технологияро истифода бурд, LG G3 буд, ки дар аввали соли 2014 бароварда шуд.

Истифодаи камераҳои ToF дар телефонҳои мобилӣ

Андозагирӣ ва биниши мошинӣ

Барномаҳои дигар вазифаҳои ченкунӣ мебошанд, масалан, барои баландии пуркунӣ дар силосҳо. Дар биноии мошинии саноатӣ, камераи вақти парвоз барои тасниф ва ҷойгир кардани ашё барои истифодаи роботҳо, ба монанди ашёе, ки аз конвейер мегузаранд, кӯмак мекунад. Идоракунии дарҳо метавонад ба осонӣ байни ҳайвонот ва одамоне, ки ба дар мерасанд, фарқ кунад.

Робототехника

Истифодаи дигари ин камераҳо соҳаи робототехника мебошад: роботҳои мобилӣ метавонанд харитаи атрофи худро хеле зуд тартиб диҳанд, ки ба онҳо имкон медиҳад, ки аз монеаҳо канорагирӣ кунанд ё аз паси шахси пешсаф раванд. Азбаски ҳисобкунии масофа содда аст, танҳо қувваи ҳисоббарории кам истифода мешавад. Азбаски ин камераҳоро инчунин барои чен кардани масофа истифода бурдан мумкин аст, маълум аст, ки дастаҳои Мусобиқаи FIRST Robotics аз ин дастгоҳҳо барои машқҳои мустақил истифода мебаранд.

Топографияи Замин

Камераҳои ToFбарои ба даст овардани моделҳои рақамии баландии топографияи сатҳи Замин ва барои таҳқиқот дар геоморфология истифода шудаанд.

Истифодаи камераҳои ToF дар геоморфология