تفاوت بین زمان پرواز و سایر دوربین های نقشه برداری عمق 3D

توانایی حس و تعامل با دنیای سه بعدی در چشم انداز تکنولوژی امروز به طور فزاینده ای مهم است و یکی از امیدوار کننده ترین آن ها فناوری زمان پرواز (ToF) است. این یک راه حل پیشرفته نقشه برداری عمق سه بعدی است که در زمینه های غیر موبایل مانند اتوماسیون صنعتی و خرده فروشی محبوبیت بیشتری پیدا می کند. اگرچه مفهوم ToF از دهه 1990 همراه با تکنولوژی CCD قفل شده وجود دارد، اما تنها در چند سال گذشته است که به آرامی بالغ شده است تا نیازهای سختگیرانه بازار حرفه ای را برآورده کند.

در این پست، ما به طور عمیق نگاهی خواهیم داشت به اینکه چرا دوربین های ToF برای نقشه برداری عمق 3D محبوب تر و محبوب تر می شوند و چگونه آنها از سایر فن آوری های تصویربرداری 3D مانند تصویربرداری دید استریو و تصویربرداری نور ساختاری متفاوت هستند.

نقشه برداری عمق سه بعدی چیست؟

نقشه برداری عمق سه بعدی، همچنین می تواند به عنوان حس عمق یا نقشه برداری سه بعدی نیز نامیده شود. این یک تکنولوژی پیشرفته است که با اندازه گیری دقیق فاصله بین سنسور و نقاط مختلف محیط، یک نمایش سه بعدی از یک فضا یا شی ایجاد می کند. این قابلیت محدودیت های داده های دوربین دو بعدی سنتی را از بین می برد و برای برنامه هایی که نیاز به درک دقیق فضایی و توانایی تصمیم گیری در زمان واقعی دارند، بسیار مهم است.

در هسته اشنقشه برداری عمق سه بعدیشامل پرتاب یک منبع نور بر روی یک شی است و سپس استفاده از یک دوربین یا سنسور برای گرفتن نور منعکس شده است. داده های ضبط شده برای تعیین تاخیر زمانی یا انحراف الگوی نور منعکس شده برای تولید یک نقشه عمق تجزیه و تحلیل می شوند. به اصطلاح غیر حرفه ای، یک نقشه عمق یک طرح دیجیتال است که فاصله نسبی بین هر عنصر صحنه و سنسور را توصیف می کند. نقشه برداری عمق 3D تفاوت بین یک تصویر ثابت و یک جهان تعاملی پویا است.

تکنولوژی دید استریو چیست؟

تکنولوژی دید استریو از توانایی چشم انسان برای درک عمق از طریق بینوکلر الهام گرفته شده است. این تکنولوژی از مفهوم پارالاکس استریو استفاده می کند تا سیستم دید چشم انسان را تقلید کند، جایی که هر دوربین میدان دید خود را ثبت می کند و سپس از این تصاویر مختلف برای محاسبه فاصله اشیاء در یک صحنه استفاده می کند. پارالکس استریو تفاوت در موقعیت تصویر یک شی است که توسط چشم چپ و چشم راست دیده می شود. و فرآیندی که مغز از طریق آن اطلاعات عمق را از یک تصویر دو بعدی شبکیه از طریق پارالاکس بینوکولی استخراج می کند، استریوپسیس نامیده می شود.

دوربین های دید استریو از همین تکنولوژی استفاده می کنند. آنها دو تصویر جداگانه را از دیدگاه های مختلف (مانند چشم انسان) ضبط می کنند و سپس این تصاویر را به صورت محاسباتی برای تعیین فاصله اشیاء مرتبط می کنند. نقشه های عمق با تشخیص ویژگی های مربوطه در دو تصویر و اندازه گیری جابجایی افقی یا پارالاکس بین این ویژگی ها ساخته می شوند. یک نکته که باید توجه داشته باشیم این است که هرچه پارالکس بزرگتر باشد، جسم به ناظر نزدیک تر است.

دوربین دید استریو چطور کار می کنه؟

دوربین های دید استریو تکنیک چشم انسان را تقلید می کنند که عمق را از طریق هندسه مثلث سنجی درک می کند، که چندین ویژگی کلیدی برای در نظر گرفتن وجود دارد:

• خط شروع: فاصله بین دو دوربین، مشابه فاصله ی بین دماغه های انسان (~50-75 میلی متر، فاصله ی دماغه ها).
• وضوح: متناسب با عمق. سنسورهای با وضوح بالاتر پیکسل های بیشتری را برای تجزیه و تحلیل پارالاکس فراهم می کنند و امکان محاسبه دقیق تری از عمق را فراهم می کنند.
• طول فوکال: طول فوکال متناسب با عمق میدان است. بر محدوده عمق و میدان دید تاثیر می گذارد، طول فوکس کوتاه، میدان دید گسترده، اما درک ضعیف عمق میدان نزدیکفاصله کانونیبالاتر است، میدان دید بزرگ است، مشاهده دقیق تر اشیاء در میدان نزدیک.

دوربین های دید استریو به ویژه برای کاربردهای بیرونی که نیاز به یک میدان دید بزرگ دارند، مانند سیستم های ناوبری خودکار و بازسازی سه بعدی مناسب هستند. البته، تکنولوژی مستلزم این است که تصویر گرفته شده باید جزئیات و بافت یا ناهمگن بودن کافی داشته باشد. ما همچنین می توانیم این بافت ها و جزئیات را با روشن کردن صحنه با نوردهی ساختاری برای افزایش تشخیص ویژگی و بهبود کیفیت نقشه عمق افزایش دهیم.

تصویربرداری از نور ساختاری چیست؟

تصویربرداری نور ساختاری یک روش پیچیده نقشه برداری عمق سه بعدی است که از یک منبع نور برای طرح یک الگوی روی یک سطح استفاده می کند و سپس تحریف آن الگوی را در حالی که با هندسه سه بعدی شی تعامل دارد، ضبط می کند. این تکنیک اجازه می دهد تا ابعاد یک شی را با دقت اندازه گیری و بازسازی شکل سه بعدی آن انجام شود.

در تصویربرداری سه بعدی، دوربین های نور ساختاری از یک منبع نور مانند لیزر یا LED برای نمایش یک الگو (معمولا یک شبکه یا مجموعه ای از خطوط) استفاده می کنند. هدف از این الگوی افزایش توانایی دوربین برای تشخیص و اندازه گیری تغییرات در سطح روشن است. وقتی الگوی روشن کننده سطح یک شی است، آن را با توجه به شکل و خواص فضایی شی تغییر شکل می دهد. درماژول دوربینمی تواند این الگوهای تحریف شده را در زاویه های مختلف نسبت به منبع نور ضبط کند.

دوربین نور ساختاری چطور کار می کند؟

تصویربرداری دوربین نور ساختاری شامل چندین مرحله است که در زیر خلاصه شده است:

• طرح الگوی: یک الگوی نور طراحی شده به ویژه بر روی یک شی است که سپس برای دستیابی به نقشه برداری سه بعدی بر اساس محور شی تغییر شکل می دهد.
• گرفتن تصویر: الگوی تغییر شکل توسط دوربین ضبط می شود و تغییرات الگوی آن در زاویه خاصی مشاهده می شود. عمق شی با مقایسه الگوی نور پیش بینی شده شناخته شده و تعامل نور با سطح سه بعدی شی استنباط می شود.
• مثلث سازی: دوربین از الگوی پیش بینی شده شناخته شده و تصویر گرفته شده برای محاسبه عمق شیء با مثلث سازی برای ایجاد یک نقشه سه بعدی دقیق استفاده می کند.

دقت و وضوح تصویربرداری نور ساختاری تحت تأثیر عواملی مانند کیفیت منبع نور، پیچیدگی الگوی و توانایی دوربین برای حل جزئیات است. این تکنیک به ویژه در محیط هایی که نور کنترل شده و ویژگی های سطح شی به وضوح قابل مشاهده است، موثر است.

تصویربرداری زمان پرواز چیست؟

تصویربرداری زمان پرواز (ToF) در یک مقاله ویژه مورد بررسی قرار گرفته است. تصویربرداری زمان پرواز (ToF) یک فناوری با دقت بالا و عملکرد در زمان واقعی است و امروز راه حل مورد علاقه برای نقشه برداری عمق سه بعدی است. در قلب فناوری ToF منبع نور است که زمان لازم برای انتشار سیگنال نور از دوربین ، منعکس شدن از شی و بازگشت به سنسور را اندازه گیری می کند ، به این ترتیب فاصله به شی با دقت طرف های علاقه مند می توانند برای بررسی عمیق اصول فناوری ToF و همچنین مزایا و کمبودهای آن به مقاله قبلی مراجعه کنند.

دید استریو در مقابل نور ساختاری در مقابل تصویربرداری زمان پرواز (ToF)

وقتی صحبت از تصویربرداری سه بعدی می شود، انتخاب بین تصویربرداری استریو، تصویربرداری نور ساختاری و تکنیک های زمان پرواز (ToF) معمولاً به الزامات خاص برنامه بستگی دارد. هر رویکرد مزایای و محدودیت های خاص خود را دارد، که ما به طور دقیق بررسی خواهیم کرد تا به شما کمک کند درک کنید که چرا دوربین های ToF به طور فزاینده ای به عنوان انتخاب مورد علاقه برای بسیاری از برنامه های نقشه برداری سه بعدی شناخته می شوند.

چرا دوربین زمان پرواز (ToF) انتخاب بهتری برای نقشه برداری سه بعدی است؟

دقت برای تکنولوژی نقشه برداری سه بعدی بسیار مهم است. در بالا، ما آموخته ایم که تصویربرداری عمق سه بعدی چیست، و همچنین اطلاعات در مورد زمان پرواز (ToF) ، نور ساختاری و دید استریو. بیایید به طور خلاصه خلاصه کنیم که چرا زمان پرواز برای نقشه برداری سه بعدی مناسب تر است.

• اندازه گیری عمق مستقیم:دوربین های ToF می توانند عمق را به طور مستقیم اندازه گیری کنند و نیازهای پردازش داده را در مقایسه با سیستم های دید استریو یا نور ساختاری که به الگوریتم های پیچیده برای محاسبه عمق بر اساس پارالکس تصویر یا تحریف الگوی تکیه می کنند، ساده می کنند.
• دقت بالا و قابلیت گسترش:ارائه اندازه گیری دقیق تا میلی متر تا سانتی متر، همراه با طیف عمق قابل گسترش، دوربین ToF را برای اندازه گیری دقیق در فاصله های مختلف مناسب می کند.
• پیچیدگی نرم افزار:داده های عمق دوربین ToF مستقیما از سنسور تولید می شود، که نیاز به الگوریتم ها را کاهش می دهد. بهبود بهره وری پردازش داده ها و اجرای سریعتر.
• عملکرد بهتر در شرایط کم نور:در مقایسه با دید استریو که به یک منبع نور متکی است، دوربین های TOF به دلیل یک منبع نور فعال و قابل اعتماد در شرایط کم نور عملکرد بهتری دارند.
• طراحی جمع و جور و انرژی کارآمد:برخلاف سنسورهای دیگر، دوربین های توف جمع و جور تر هستند و مصرف برق کمتری دارند. ایده آل برای دستگاه های قابل حمل یا باتری
• پردازش داده در زمان واقعی:دوربین توف داده های عمق را بسیار سریع ضبط و پردازش می کند، که آن را برای برنامه های کاربردی در زمان واقعی مانند رباتیک ایده آل می کند.

چه برنامه هایی به دوربین های زمان پرواز نیاز دارند؟

ربات های متحرک مستقل (AMR):دوربین TOF اندازه گیری فاصله و تشخیص موانع را در زمان واقعی فراهم می کند و به AMR انعطاف پذیری برای حرکت در محیط های پیچیده در فضای باز و داخلی را می دهد. کمک به برنامه ریزی مسیر و جلوگیری از برخورد، بهبود استقلال و قابلیت اطمینان ربات.

وسایل نقلیه هدایت شده خودکار (AGV):در محیط های انبار و تولید، AGV ها مجهز به دوربین های ToF، ناوبری قابل اعتماد و رسیدگی دقیق به مواد را تضمین می کنند. داده های عمق ارائه شده توسط این دوربین ها از الگوریتم های پیشرفته مسیرپیدا برای بهینه سازی لجستیک و کاهش مداخله انسانی پشتیبانی می کند.

دستگاه های ضد جعل مبتنی بر تشخیص چهره:دوربین های ToF در سیستم های تشخیص چهره افزوده از دسترسی غیرمجاز از طریق تقلب تشخیص چهره با تجزیه و تحلیل داده های عمیق که می توانند بین یک چهره واقعی و تلاش برای تکرار آن (به عنوان مثال ، ماسک یا عکس) تفاوت داشته باشند ، جلوگیری می کنند.

نتیجه گیری

از طریق این مقاله، نقش مهم دوربین های زمان پرواز (ToF) در زمینه تصویربرداری سه بعدی به وضوح دیده می شود. مزایای دوربین های ToF همچنین توانایی آنها را برای انقلابی در صنایع که به داده های فضایی دقیق متکی هستند، برجسته می کند.
در حالی که دید استریو، تصویربرداری نور ساختار یافته و فن آوری های ToF هر کدام دارای مزایا خاص خود هستند، دوربین های ToF به دلیل توانایی خود در ارائه اندازه گیری عمق مستقیم، دقیق و مقیاس پذیر با پیچیدگی نرم افزاری نسبتا کم برجسته می شوند. این باعث می شود آنها برای برنامه های کاربردی که در آن سرعت، دقت و قابلیت اطمینان بسیار مهم است، ایده آل باشند.

با بیش از یک دهه تجربه در صنعت در تامین و سفارشی سازیدوربین های OEM، Sinoseen می تواند شما را با تخصصی ترین راه حل های تصویربرداری برای ماژول دوربین خود را فراهم کند. چه رابط MIPI، USB، dvp یا MIPI csi-2 باشد، Sinoseen همیشه راه حلی برای رضایت شما دارد، لطفاً در صورت نیاز به چیزی با ما تماس بگیرید.