一、กล้องถ่ายภาพการบินเวลาเท่าไร?
กล้อง Time-of-flight (ToF) เป็นเทคโนโลยีตรวจจับเชิงลึกประเภทหนึ่งที่วัดระยะห่างระหว่างกล้องกับวัตถุในฉากโดยใช้เวลาที่แสงใช้ในการเดินทางไปยังวัตถุและกลับไปยังกล้องโดยทั่วไปจะใช้ในแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น ความเป็นจริงเสริม หุ่นยนต์ การสแกน 3 มิติ การจดจำท่าทาง และอื่นๆ
กล้อง ToFทำงานโดยการส่งสัญญาณแสง ซึ่งโดยทั่วไปคือแสงอินฟราเรด และวัดเวลาที่สัญญาณจะสะท้อนกลับหลังจากชนวัตถุในที่เกิดเหตุการวัดเวลานี้จะใช้ในการคำนวณระยะทางถึงวัตถุ สร้างแผนที่เชิงลึกหรือการแสดงภาพสามมิติของฉาก
เวลาของกล้องบิน
เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการตรวจจับเชิงลึกอื่นๆ เช่น แสงที่มีโครงสร้างหรือการมองเห็นแบบสเตอริโอ กล้อง ToF มีข้อดีหลายประการให้ข้อมูลเชิงลึกแบบเรียลไทม์ มีการออกแบบที่ค่อนข้างเรียบง่าย และสามารถทำงานในสภาพแสงต่างๆกล้อง ToF ยังมีขนาดกะทัดรัดและสามารถรวมเข้ากับอุปกรณ์ขนาดเล็ก เช่น สมาร์ทโฟน แท็บเล็ต และอุปกรณ์สวมใส่ได้
การใช้งานของกล้อง ToF มีความหลากหลายในความเป็นจริงเสริม กล้อง ToF สามารถตรวจจับความลึกของวัตถุได้อย่างแม่นยำ และปรับปรุงความสมจริงของวัตถุเสมือนที่วางอยู่ในโลกแห่งความเป็นจริงในวิทยาการหุ่นยนต์ ช่วยให้หุ่นยนต์รับรู้สภาพแวดล้อมและนำทางสิ่งกีดขวางได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการสแกน 3 มิติ กล้อง ToF สามารถจับภาพเรขาคณิตของวัตถุหรือสภาพแวดล้อมได้อย่างรวดเร็วเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ เช่น ความเป็นจริงเสมือน การเล่นเกม หรือการพิมพ์ 3 มิตินอกจากนี้ยังใช้ในการใช้งานไบโอเมตริกซ์ เช่น การจดจำใบหน้าหรือการจดจำท่าทางมือ
二、ส่วนประกอบของเวลาของกล้องบิน
กล้องบอกเวลาการบิน (ToF)ประกอบด้วยองค์ประกอบสำคัญหลายประการที่ทำงานร่วมกันเพื่อให้สามารถตรวจจับความลึกและการวัดระยะทางได้ส่วนประกอบเฉพาะอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการออกแบบและผู้ผลิต แต่ต่อไปนี้เป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่พบในระบบกล้อง ToF:
แหล่งกำเนิดแสง:
กล้อง ToF ใช้แหล่งกำเนิดแสงเพื่อส่งสัญญาณแสง ซึ่งโดยปกติจะอยู่ในรูปของแสงอินฟราเรด (IR)แหล่งกำเนิดแสงอาจเป็น LED (Light-Emitting Diode) หรือเลเซอร์ไดโอด ขึ้นอยู่กับการออกแบบของกล้องแสงที่ปล่อยออกมาจะเคลื่อนที่ไปยังวัตถุในฉาก
เลนส์:
เลนส์จะรวบรวมแสงสะท้อนและภาพสภาพแวดล้อมไปยังเซ็นเซอร์ภาพ (อาร์เรย์ระนาบโฟกัส)ฟิลเตอร์กรองแสงผ่านแถบแสงจะส่งผ่านเฉพาะแสงที่มีความยาวคลื่นเดียวกันกับหน่วยส่องสว่างเท่านั้นซึ่งจะช่วยลดแสงที่ไม่เกี่ยวข้องและลดเสียงรบกวน
เซ็นเซอร์รูปภาพ:
นี่คือหัวใจสำคัญของกล้อง TOFแต่ละพิกเซลจะวัดเวลาที่แสงใช้ในการเดินทางจากหน่วยส่องสว่าง (เลเซอร์หรือ LED) ไปยังวัตถุและกลับไปยังอาร์เรย์ระนาบโฟกัส
วงจรจับเวลา:
เพื่อวัดเวลาการบินได้อย่างแม่นยำ กล้องจำเป็นต้องมีวงจรกำหนดเวลาที่แม่นยำวงจรนี้จะควบคุมการปล่อยสัญญาณไฟและตรวจจับเวลาที่แสงใช้ในการเดินทางไปยังวัตถุและกลับไปที่กล้องโดยจะประสานกระบวนการปล่อยก๊าซและการตรวจจับเพื่อให้แน่ใจว่าการวัดระยะทางแม่นยำ
การปรับ:
บางกล้อง ToFรวมเทคนิคการปรับเพื่อปรับปรุงความแม่นยำและความทนทานของการวัดระยะทางกล้องเหล่านี้จะปรับสัญญาณแสงที่ปล่อยออกมาด้วยรูปแบบหรือความถี่เฉพาะการปรับช่วยแยกแยะแสงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงโดยรอบอื่นๆ และเพิ่มความสามารถของกล้องในการแยกความแตกต่างระหว่างวัตถุต่างๆ ในฉาก
อัลกอริธึมการคำนวณความลึก:
เพื่อแปลงการวัดเวลาการบินเป็นข้อมูลเชิงลึก กล้อง ToF ใช้อัลกอริธึมที่ซับซ้อนอัลกอริธึมเหล่านี้จะวิเคราะห์ข้อมูลเวลาที่ได้รับจากเครื่องตรวจจับแสง และคำนวณระยะห่างระหว่างกล้องกับวัตถุในฉากอัลกอริธึมการคำนวณเชิงลึกมักเกี่ยวข้องกับการชดเชยปัจจัยต่างๆ เช่น ความเร็วการแพร่กระจายของแสง เวลาตอบสนองของเซ็นเซอร์ และการรบกวนของแสงโดยรอบ
เอาต์พุตข้อมูลความลึก:
เมื่อคำนวณความลึกแล้ว กล้อง ToF จะให้เอาต์พุตข้อมูลเชิงลึกเอาต์พุตนี้อาจอยู่ในรูปแบบของแผนที่เชิงลึก เมฆพอยต์ หรือการแสดงฉากแบบ 3 มิติแอปพลิเคชันและระบบสามารถใช้ข้อมูลเชิงลึกเพื่อเปิดใช้งานฟังก์ชันต่างๆ เช่น การติดตามวัตถุ ความเป็นจริงเสริม หรือการนำทางด้วยหุ่นยนต์
สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือการใช้งานและส่วนประกอบเฉพาะของกล้อง ToF อาจแตกต่างกันไปตามผู้ผลิตและรุ่นต่างๆความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอาจแนะนำคุณสมบัติและการปรับปรุงเพิ่มเติมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและความสามารถของระบบกล้อง ToF
三、แอปพลิเคชัน
การใช้งานด้านยานยนต์
กล้องบันทึกเวลาบินใช้ในฟังก์ชันช่วยเหลือและความปลอดภัยสำหรับการใช้งานในยานยนต์ขั้นสูง เช่น ความปลอดภัยแก่คนเดินถนน การตรวจจับก่อนชน และการใช้งานภายในอาคาร เช่น การตรวจจับเมื่ออยู่นอกตำแหน่ง (OOP)
การประยุกต์ใช้กล้อง ToF
อินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรและการเล่นเกม
As กล้องแสดงเวลาการบินให้ภาพระยะทางแบบเรียลไทม์ ทำให้ง่ายต่อการติดตามการเคลื่อนไหวของมนุษย์ซึ่งช่วยให้สามารถโต้ตอบกับอุปกรณ์ผู้บริโภค เช่น โทรทัศน์ ได้อีกหัวข้อหนึ่งคือการใช้กล้องประเภทนี้เพื่อโต้ตอบกับเกมบนคอนโซลวิดีโอเกม เซ็นเซอร์ Kinect รุ่นที่สองซึ่งแต่เดิมมาพร้อมกับคอนโซล Xbox One ใช้กล้องแสดงเวลาการบินสำหรับการถ่ายภาพระยะไกล ช่วยให้อินเทอร์เฟซผู้ใช้และการเล่นเกมเป็นธรรมชาติ แอปพลิเคชันที่ใช้คอมพิวเตอร์วิทัศน์และเทคนิคการรู้จำท่าทาง
Creative และ Intel ยังมีกล้องแสดงเวลาการบินแบบโต้ตอบด้วยท่าทางที่คล้ายกันสำหรับการเล่นเกม Senz3D ที่ใช้กล้อง DepthSense 325 ของ Softkineticเทคโนโลยี Infineon และ PMD ช่วยให้กล้องความลึก 3 มิติในตัวขนาดเล็กสำหรับการควบคุมด้วยท่าทางระยะใกล้ของอุปกรณ์ผู้บริโภค เช่น พีซีและแล็ปท็อปออลอินวัน (กล้อง Picco flexx และ Picco monstar)
การประยุกต์ใช้กล้อง ToF ในเกม
กล้องสมาร์ทโฟน
สมาร์ทโฟนหลายรุ่นมีกล้องบอกเวลาการบินด้วยสิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อปรับปรุงคุณภาพของภาพถ่ายโดยการจัดเตรียมซอฟต์แวร์กล้องพร้อมข้อมูลเกี่ยวกับพื้นหน้าและพื้นหลังโทรศัพท์มือถือเครื่องแรกที่ใช้เทคโนโลยีดังกล่าวคือ LG G3 ซึ่งเปิดตัวในต้นปี 2014
การประยุกต์ใช้กล้อง ToF ในโทรศัพท์มือถือ
การวัดและวิชันซิสเต็ม
การใช้งานอื่นๆ คืองานการวัด เช่น ความสูงของการเติมในไซโลในวิชันซิสเต็มอุตสาหกรรม กล้องแสดงเวลาการบินจะช่วยจำแนกและระบุตำแหน่งของวัตถุที่หุ่นยนต์ใช้งาน เช่น สิ่งของที่ผ่านไปบนสายพานลำเลียงระบบควบคุมประตูสามารถแยกแยะระหว่างสัตว์และมนุษย์ที่มาถึงประตูได้อย่างง่ายดาย
วิทยาการหุ่นยนต์
การใช้กล้องเหล่านี้อีกอย่างหนึ่งก็คือด้านวิทยาการหุ่นยนต์ หุ่นยนต์เคลื่อนที่สามารถสร้างแผนที่สภาพแวดล้อมรอบตัวได้อย่างรวดเร็ว ทำให้สามารถหลีกเลี่ยงอุปสรรคหรือตามผู้นำได้เนื่องจากการคำนวณระยะทางนั้นง่าย จึงใช้กำลังในการคำนวณเพียงเล็กน้อยเท่านั้นเนื่องจากกล้องเหล่านี้สามารถใช้เพื่อวัดระยะทางได้ ทีมสำหรับ FIRST Robotics Competition จึงเป็นที่รู้กันว่าใช้อุปกรณ์เหล่านี้สำหรับกิจวัตรอัตโนมัติ
ภูมิประเทศของโลก
กล้อง ToFได้ถูกนำมาใช้เพื่อรับแบบจำลองระดับความสูงดิจิทัลของภูมิประเทศพื้นผิวโลกสำหรับการศึกษาในธรณีสัณฐานวิทยา
การใช้กล้อง ToF ในธรณีสัณฐานวิทยา
เวลาโพสต์: Jul-19-2023