اوچوش زامانی (توف) و باشقا 3D درینلیک نقشه چیلیک دوربینلاری آراسیندا فرق

3D dünyasını hiss etmək və onunla qarşılıqlı əlaqə qurma qabiliyyəti bu günün texnologiya mühitində getdikcə daha vacib olur və ən ümidverici texnologiyalardan biri Zamanın Uçuşu (ToF) texnologiyasıdır. Bu, sənaye avtomatlaşdırması və pərakəndə satış kimi mobil olmayan sahələrdə populyarlıq qazanan bir irəliləyiş 3D dərinlik xəritələmə həllidir. ToF konsepti 1990-cı illərdən bəri kilid CCD texnologiyası ilə birlikdə mövcuddur, lakin yalnız son bir neçə ildə peşəkar bazarın sərt tələblərinə cavab vermək üçün yavaş-yavaş inkişaf edib.

Bu yazıda, ToF kameralarının 3D dərinlik xəritələmə üçün niyə getdikcə daha populyar olduğunu və onların stereo görüntü görüntüləmə və strukturlaşdırılmış işıq görüntüləmə kimi digər 3D görüntü texnologiyalarından necə fərqləndiyini dərindən araşdıracağıq.

3D dərinlik xəritələmə nədir?

3D dərinlik xəritələşdirmə, dərinlik hiss etmə və ya 3D xəritələşdirmə adlandırıla bilər. Bu, sensor ilə mühitdəki müxtəlif nöqtələr arasındakı məsafəni dəqiq ölçməklə bir məkanın və ya obyektin 3D görünüşünü yaradan qabaqcıl bir texnologiyadır. Bu, ənənəvi 2D kamera məlumatlarının məhdudiyyətlərini aşır və dəqiq məkan anlayışı və real vaxtda qərar vermə qabiliyyətləri tələb edən tətbiqlər üçün kritikdir.

Əsasən,3D dərinlik xəritələşdirməbir işıq mənbəyini bir obyektə proyeksiya etməyi və sonra əks olunan işığı tutmaq üçün bir kamera və ya sensor istifadə etməyi əhatə edir. Tutulan məlumatlar, dərinlik xəritəsi yaratmaq üçün əks olunan işığın zaman gecikməsi və ya naxış sapmasını müəyyən etmək üçün analiz edilir. Sadə dillə desək, dərinlik xəritəsi, hər bir səhnə elementinin sensorla olan nisbət məsafəsini təsvir edən rəqəmsal planlaşdırmadır. 3D dərinlik xəritələşdirmə, statik bir görüntü ilə dinamik interaktiv dünya arasındakı fərqdir.

Stereo görmə texnologiyası nədir?

Stereo görmə texnologiyası insan gözünün ikili görmə vasitəsilə dərinliyi hiss etmə qabiliyyətindən ilhamlanır. Bu texnologiya stereo paralaks konsepsiyasını istifadə edərək insan gözünün vizual sistemini təqlid edir, burada hər bir kamera öz görünüş sahəsini qeydə alır və sonra bu fərqli şəkilləri istifadə edərək bir səhnədəki obyektlərin məsafələrini hesablayır. Stereo paralaks, sol göz və sağ göz tərəfindən görülən bir obyektin görüntüsünün mövqeyindəki fərqdir. Beynin 2D retinal görüntüdən ikili paralaks vasitəsilə dərinlik məlumatını çıxardığı prosesə isə stereopsis deyilir.

Stereo görüntü kameraları bu texnologiyadan istifadə edir. Onlar fərqli baxış bucaqlarından iki ayrı şəkil çəkirlər (insan gözünə bənzər) və sonra bu şəkilləri hesablama yolu ilə əlaqələndirərək obyektlərin məsafələrini müəyyən edirlər. Dərinlik xəritələri iki şəkil arasındakı müvafiq xüsusiyyətləri tanımaqla və bu xüsusiyyətlər arasındakı üfüqi yer dəyişməsini və ya paralaksı ölçməklə qurulur. Qeyd etmək lazımdır ki, paralaks nə qədər böyükdürsə, obyekt müşahidəçiyə o qədər yaxındır.

Stereo görüntü kamerası necə işləyir?

Stereo görüntü kameraları insan gözünün texnikasını təqlid edir, bu da dərinliyi üçbucaq geometriyası vasitəsilə hiss edir, burada nəzərə alınmalı bir neçə əsas atribut var:

• Əsas xətt: iki kamera arasındakı məsafə, insan şagirdinin aralığına bənzər (~50-75 mm, şagird məsafəsi).
• Həll: dərinliklə mütənasibdir. Yüksək həll sensorları paralaksı analiz etmək üçün daha çox piksel təqdim edir, bu da daha dəqiq dərinlik hesablamalarına imkan tanıyır.
• Fokus uzunluğu: Fokus uzunluğu dərinlik sahəsi ilə mütənasibdir. Dərinlik aralığına və görünüş sahəsinə təsir edir, qısa fokus uzunluğu geniş görünüş sahəsi, lakin yaxın sahənin zəif dərinlik hissi;فوکوس دوریyüksəkdir, görünüş sahəsi genişdir, yaxın sahədə obyektlərin daha ətraflı müşahidəsi.

Stereo görmə kameraları, avtomatik naviqasiya sistemləri və 3D rekonstruksiya kimi geniş görünüş sahəsi tələb edən açıq hava tətbiqləri üçün xüsusilə uyğundur. Təbii ki, texnologiya, çəkilmiş görüntünün kifayət qədər detal və tekstura və ya qeyri-bərabərlik olmasını tələb edir. Biz həmçinin səhnəni strukturlaşdırılmış işıqlandırma ilə işıqlandıraraq bu teksturaları və detalları artıraraq xüsusiyyətlərin aşkar edilməsini yaxşılaşdıra və dərinlik xəritəsinin keyfiyyətini artıra bilərik.

Strukturlaşdırılmış işıq görüntüləmə nədir?

Strukturlaşdırılmış işıq görüntüləmə, bir işıq mənbəyindən istifadə edərək bir naxışın bir səthə proyeksiya edildiyi və sonra bu naxışın obyektin 3D geometriyası ilə qarşılıqlı təsir edərkən deformasiyasını tutduğu mürəkkəb 3D dərinlik xəritələmə metodudur. Bu texnika, bir obyektin ölçülərini dəqiq ölçmək və onun 3D formasını bərpa etmək imkanı verir.

3D görüntüləmədə, strukturlaşdırılmış işıq kameraları, bir naxış (adətən bir şəbəkə və ya zolaqlar seriyası) proyeksiya etmək üçün lazer və ya LED kimi bir işıq mənbəyindən istifadə edir. Naxışın məqsədi, kameranın işıqlandırdığı səthdəki dəyişiklikləri tanıma və ölçmə qabiliyyətini artırmaqdır. Naxış bir obyektin səthini işıqlandırdıqda, obyektin forması və məkan xüsusiyyətlərinə uyğun olaraq deformasiyaya uğrayır.دوربین ماژولbu deformasiyaya uğramış naxışları işıq mənbəyinə fərqli bucaqlardan tutmaq mümkündür.

Strukturlaşdırılmış işıq kamerası necə işləyir?

Strukturlaşdırılmış işıq kamerası görüntüləməsi bir neçə mərhələdən ibarətdir ki, bunlar qısa şəkildə aşağıda xülasə edilmişdir:

• Naqş proyeksiyası: Xüsusi hazırlanmış işıq naqşı bir obyektin üzərinə proyeksiya edilir, daha sonra obyektin konturlarına əsaslanaraq 3D xəritələşdirmə əldə etmək üçün deformasiyaya uğrayır.
• Şəkil Çəkilişi: Deformasiyaya uğramış naqş kameranın tərəfindən çəkilir və naqşdakı dəyişikliklər müəyyən bir bucaqdan müşahidə olunur. Obyektin dərinliyi məlum proyeksiya edilmiş işıq naqşı ilə obyektin 3D səthinin işıq qarşılıqlı təsirini müqayisə edərək çıxarılır.
• Triangulyasiya: Kamera məlum proyeksiya edilmiş naqşı və çəkilmiş şəkli istifadə edərək obyektin dərinliyini triangulyasiya yolu ilə hesablayır və detallı 3D xəritə yaradır.

Strukturlaşdırılmış işıq görüntüləməsinin dəqiqliyi və həlli işıq mənbəyinin keyfiyyəti, naqşın mürəkkəbliyi və kameranın detalları ayırd etmə qabiliyyəti kimi amillərdən təsirlənir. Bu texnika, işığın idarə olunduğu və obyektin səth xüsusiyyətlərinin aydın görünə bildiyi mühitlərdə xüsusilə təsirlidir.

Zamanın Uçuşu Görüntüləməsi nədir?

Uçuş Zamanı (ToF) görüntüləmə artıq xüsusi bir məqalədə əhatə olunmuşdur. Uçuş Zamanı (ToF) görüntüləmə yüksək dəqiqlik və real vaxt performansına malik bir texnologiyadır və bu gün 3D dərinlik xəritələşdirmə üçün üstünlük verilən həll yoludur. ToF texnologiyasının mərkəzində işıq mənbəyi dayanır, bu mənbə kamera tərəfindən yayılan işıq siqnalının obyektə əks olunub sensorun yanına qayıtması üçün lazım olan vaxtı ölçür, bu da obyektə olan məsafəni heyrətamiz dəqiqliklə hesablamağa imkan tanıyır. Maraqlanan tərəflər ToF texnologiyasının prinsipləri, eləcə də onun üstünlükləri və çatışmazlıqları haqqında ətraflı məlumat üçün əvvəlki məqaləyə müraciət edə bilərlər.

Stereo Görmə vs. Strukturlaşdırılmış İşıq vs. Uçuş Zamanı (ToF) Görüntüləmə

3D görüntüləmə məsələsinə gəldikdə, stereo görmə, strukturlaşdırılmış işıq görüntüləmə və zaman uçuşu (ToF) texnikaları arasında seçim adətən tətbiqin spesifik tələblərindən asılıdır. Hər bir yanaşmanın öz üstünlükləri və məhdudiyyətləri var, bunları ətraflı araşdıracağıq ki, ToF kameralarının bir çox 3D xəritələmə tətbiqləri üçün niyə daha çox üstünlük təşkil etdiyini başa düşəsiniz.

Niyə zaman uçuşu (ToF) kamerası 3D xəritələmə üçün daha yaxşı seçimdir?

Dəqiqlik 3D xəritələmə texnologiyası üçün kritikdir. Yuxarıda, 3D dərinlik görüntüləməsinin nə olduğunu, həmçinin zaman uçuşu (ToF), strukturlaşdırılmış işıq və stereo görmə haqqında məlumatları öyrənmişik. İndi qısa şəkildə zaman uçuşu (ToF) texnologiyasının 3D xəritələmə üçün niyə daha uyğun olduğunu xülasə edək.

• Birbaşa Dərinlik Ölçməsi:ToF kameraları dərinliyi birbaşa ölçə bilir, bu da dərinliyi görüntü paralaksı və ya naxış deformasiyası əsasında hesablamaq üçün mürəkkəb alqoritmlərə etibar edən stereo görmə və strukturlaşdırılmış işıq sistemləri ilə müqayisədə məlumat emalı tələblərini sadələşdirir.
• Yüksək Dəqiqlik və Genişlənmə:mm-dən cm-ə qədər yüksək dəqiqlik ölçmələri təqdim etməklə yanaşı, genişlənə bilən dərinlik aralığı ToF kameranı müxtəlif məsafələrdə dəqiqlik ölçmələri üçün yaxşı uyğun edir.
• Proqram təminatının mürəkkəbliyi:ToF kamera dərinlik məlumatları birbaşa sensor tərəfindən yaradılır, alqoritmlərə olan ehtiyacı azaldır. Məlumat emalının səmərəliliyi artır və daha sürətli tətbiqetmə təmin edir.
• Daha yaxşı aşağı işıq performansı:İşıq mənbəyinə əsaslanan stereo görmə ilə müqayisədə, Tof kameraları aktiv və etibarlı işıq mənbəyi sayəsində zəif işıq şəraitində daha yaxşı performans göstərir.
• Kompakt və enerji səmərəli dizayn:Digər sensorlardan fərqli olaraq, Tof kameraları daha kompaktdır və daha az enerji istehlak edir. Portativ və ya batareya ilə işləyən cihazlar üçün idealdır.
• Real vaxtda məlumat emalı:Tof kamera dərinlik məlumatlarını çox sürətlə tutub emal edir, bu da onu robototexnika kimi real vaxt tətbiqləri üçün ideal edir.

Hansı tətbiqlər zaman uçuşu kameralarına ehtiyac duyur?

Avtonom Mobil Robotlar (AMR):Tof kamera real vaxtda məsafə ölçmə və maneə aşkarlama təmin edir, AMR-ə mürəkkəb açıq və qapalı mühitlərdə naviqasiya etmək üçün çeviklik verir. Yol planlaşdırma və toqquşmadan qaçma üçün kömək edir, robotun avtonomluğunu və etibarlılığını artırır.

Avtomatlaşdırılmış İdarə Olunan Vasitələr (AGV-lər):Anbar və istehsal mühitlərində, ToF kameraları ilə təchiz olunmuş AGV-lər etibarlı naviqasiya və dəqiq material idarəetməsini təmin edir. Bu kameralar tərəfindən təqdim olunan dərinlik məlumatları, logistikanı optimallaşdırmaq və insan müdaxiləsini azaltmaq üçün inkişaf etmiş yol tapma alqoritmlərini dəstəkləyir.

Üz tanıma əsaslı anti-spoofing cihazları:Augmented üz tanıma sistemlərində ToF kameraları, real üz ilə onun təkrarı (məsələn, maska və ya foto) arasında fərq qoyan dərinlik məlumatlarını analiz edərək, üz tanıma spoofing vasitəsilə icazəsiz girişin qarşısını alır.

نتیجه

Bu məqalə vasitəsilə, 3D görüntüləmə sahəsində zaman uçuşu (ToF) kameralarının vacib rolunu aydın şəkildə görmək mümkündür. ToF kameralarının faydaları, dəqiq məkan məlumatlarına əsaslanan sənayeləri inqilab etmə potensialını da vurğulayır.
Stereo görmə, strukturlu işıq görüntüləmə və ToF texnologiyalarının hər birinin öz üstünlükləri olsa da, ToF kameraları birbaşa, dəqiq və genişlənə bilən dərinlik ölçmələri təqdim etmə qabiliyyəti ilə seçilir, nisbətən aşağı proqram təminatı mürəkkəbliyi ilə. Bu, sürət, dəqiqlik və etibarlılığın kritik olduğu tətbiqlər üçün onları ideal edir.

On ildən çox sənaye təcrübəsi iləOEM kameraları, Sinoseen sizə kamera modulunuz üçün ən ixtisaslaşmış görüntü həllərini təqdim edə bilər. İstər MIPI, USB, dvp, istərsə də MIPI csi-2 interfeysi olsun, Sinoseen həmişə məmnuniyyətiniz üçün bir həllə malikdir, əgər bir şeyə ehtiyacınız varsa, bizimlə əlaqə saxlamaqdan çəkinməyin.