Perbedaan antara waktu penerbangan (ToF) dan kamera pemetaan kedalaman 3D lainnya

Kemampuan untuk merasakan dan berinteraksi dengan dunia 3D menjadi semakin penting dalam lanskap teknologi saat ini, dan salah satu yang paling menjanjikan adalah teknologi Time-of-Flight (ToF). Ini adalah solusi pemetaan kedalaman 3D terobosan yang semakin populer di area non-seluler seperti otomasi industri dan ritel. Meskipun konsep ToF telah ada sejak tahun 1990-an bersama dengan teknologi CCD penguncian, hanya dalam beberapa tahun terakhir konsep ToF perlahan-lahan matang untuk memenuhi persyaratan ketat pasar profesional.

Dalam posting ini, kita akan melihat secara mendalam mengapa kamera ToF menjadi semakin populer untuk pemetaan kedalaman 3D, dan perbedaannya dari teknologi pencitraan 3D lainnya seperti pencitraan penglihatan stereo dan pencitraan cahaya terstruktur.

Apa itu pemetaan kedalaman 3D?

Pemetaan kedalaman 3D, bisa juga disebut penginderaan kedalaman atau pemetaan 3D. Ini adalah teknologi mutakhir yang menciptakan representasi tampilan 3D dari suatu ruang atau objek dengan mengukur jarak antara sensor dan berbagai titik di lingkungan secara akurat. Ini menerobos keterbatasan data kamera 2D tradisional dan sangat penting untuk aplikasi yang membutuhkan persepsi spasial yang akurat dan kemampuan pengambilan keputusan waktu nyata.

Pada intinya,Pemetaan kedalaman 3Dmelibatkan memproyeksikan sumber cahaya ke suatu objek dan kemudian menggunakan kamera atau sensor untuk menangkap cahaya yang dipantulkan. Data yang ditangkap dianalisis untuk menentukan penundaan waktu atau penyimpangan pola cahaya yang dipantulkan untuk menghasilkan peta kedalaman. Dalam istilah awam, peta kedalaman adalah cetak biru digital yang menggambarkan jarak relatif antara setiap elemen adegan dan sensor.3D pemetaan kedalaman adalah perbedaan antara gambar statis dan dunia interaktif yang dinamis.

Apa itu teknologi penglihatan stereo?

Teknologi penglihatan stereo terinspirasi oleh kemampuan mata manusia untuk merasakan kedalaman melalui penglihatan teropong. Teknologi ini memanfaatkan konsep paralaks stereo untuk meniru sistem visual mata manusia, di mana setiap kamera merekam bidang pandangnya dan kemudian menggunakan gambar yang berbeda ini untuk menghitung jarak objek dalam suatu pemandangan. Paralaks stereo adalah perbedaan posisi gambar objek yang dilihat oleh mata kiri dan mata kanan. Dan proses di mana otak mengekstrak informasi kedalaman dari gambar retina 2D melalui paralaks teropong disebut stereopsis.

Kamera penglihatan stereo menggunakan teknologi ini. Mereka menangkap dua gambar terpisah dari sudut pandang yang berbeda (mirip dengan mata manusia) dan kemudian secara komputasi mengkorelasikan gambar-gambar ini untuk menentukan jarak objek. Peta kedalaman dibangun dengan mengenali fitur yang sesuai dalam dua gambar dan mengukur perpindahan horizontal atau paralaks antara fitur-fitur ini. Satu hal yang perlu diperhatikan adalah bahwa semakin besar paralaks, semakin dekat objek tersebut dengan pengamat.

Bagaimana cara kerja kamera penglihatan stereo?

Kamera penglihatan stereo meniru teknik mata manusia, yang merasakan kedalaman melalui geometri triangulasi, di mana ada beberapa atribut utama yang perlu dipertimbangkan:

• Garis dasar: jarak antara dua kamera, mirip dengan jarak pupil manusia (~50-75 mm, jarak pupil).
• Resolusi: sebanding dengan kedalaman. Sensor resolusi yang lebih tinggi menyediakan lebih banyak piksel untuk menganalisis paralaks, memungkinkan perhitungan kedalaman yang lebih akurat.
• Panjang fokus: Panjang fokus sebanding dengan kedalaman bidang. Mempengaruhi rentang kedalaman dan bidang pandang, fokus panjang pendek, bidang pandang lebar, tetapi persepsi kedalaman yang buruk dari bidang dekat;panjang fokusTinggi, bidang pandangnya besar, pengamatan objek yang lebih rinci di medan dekat.

Kamera penglihatan stereo sangat cocok untuk aplikasi luar ruangan yang membutuhkan bidang pandang yang luas, seperti sistem navigasi otomatis dan rekonstruksi 3D. Tentu saja, teknologi tersebut mengharuskan gambar yang diambil harus memiliki detail dan tekstur atau ketidakhomogenan yang cukup. Kami juga dapat meningkatkan tekstur dan detail ini dengan menerangi pemandangan dengan pencahayaan terstruktur untuk meningkatkan deteksi fitur dan meningkatkan kualitas peta kedalaman.

Apa itu pencitraan cahaya terstruktur?

Pencitraan cahaya terstruktur adalah metode pemetaan kedalaman 3D canggih yang memanfaatkan sumber cahaya untuk memproyeksikan pola ke permukaan dan kemudian menangkap distorsi pola tersebut saat berinteraksi dengan geometri 3D objek. Teknik ini memungkinkan pengukuran dimensi objek yang akurat dan rekonstruksi bentuk 3D-nya.

Dalam pencitraan 3D, kamera cahaya terstruktur menggunakan sumber cahaya seperti laser atau LED untuk memproyeksikan pola (biasanya kisi atau serangkaian garis). Tujuan dari pola ini adalah untuk meningkatkan kemampuan kamera untuk mengenali dan mengukur perubahan pada permukaan yang diteranginya. Ketika pola menerangi permukaan suatu objek, ia berubah bentuk sesuai dengan bentuk dan sifat spasial objek. Simodul kameradapat menangkap pola terdistorsi ini pada sudut yang berbeda ke sumber cahaya.

Bagaimana cara kerja kamera cahaya terstruktur?

Pencitraan kamera cahaya terstruktur melibatkan beberapa langkah, yang dirangkum secara singkat di bawah ini:

• Proyeksi pola: Pola cahaya yang dirancang khusus diproyeksikan ke objek, yang kemudian diubah bentuk untuk mencapai pemetaan 3D berdasarkan kontur objek.
• Pengambilan Gambar: Pola cacat ditangkap oleh kamera dan perubahan pola diamati pada sudut tertentu. Kedalaman objek disimpulkan dengan membandingkan pola cahaya yang diproyeksikan yang diketahui dan interaksi cahaya dengan permukaan 3D objek.
• Triangulasi: Kamera menggunakan pola proyeksi yang diketahui dan gambar yang diambil untuk menghitung kedalaman objek dengan triangulasi untuk membuat peta 3D yang terperinci.

Akurasi dan resolusi pencitraan cahaya terstruktur dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti kualitas sumber cahaya, kompleksitas pola, dan kemampuan kamera untuk menyelesaikan detail. Teknik ini sangat efektif di lingkungan di mana pencahayaan dikontrol dan fitur permukaan objek terlihat jelas.

Apa itu Pencitraan Waktu Penerbangan?

Pencitraan Time-of-Flight (ToF) telah dibahas dalam artikel khusus. Pencitraan Time-of-Flight (ToF) adalah teknologi dengan akurasi tinggi dan kinerja real-time, dan merupakan solusi yang disukai untuk pemetaan kedalaman 3D saat ini. Inti dari teknologi ToF adalah sumber cahaya, yang mengukur waktu yang dibutuhkan sinyal cahaya untuk menyebar dari kamera, memantulkan objek, dan kembali ke sensor, memungkinkan jarak ke objek dihitung dengan akurasi yang luar biasa. Pihak yang berminat dapat merujuk ke artikel sebelumnya untuk melihat secara mendalam prinsip-prinsip teknologi ToF serta kelebihan dan kekurangannya.

Penglihatan Stereo vs. Cahaya Terstruktur vs. Pencitraan Time-of-Flight (ToF)

Dalam hal pencitraan 3D, pilihan antara penglihatan stereo, pencitraan cahaya terstruktur, dan teknik time-of-flight (ToF) biasanya bergantung pada persyaratan spesifik aplikasi. Setiap pendekatan memiliki manfaat dan keterbatasannya sendiri, yang akan kami jelajahi secara rinci untuk membantu Anda memahami mengapa kamera ToF semakin diakui sebagai pilihan pilihan untuk banyak aplikasi pemetaan 3D.

Mengapa kamera time-of-flight (ToF) merupakan pilihan yang lebih baik untuk pemetaan 3D?

Akurasi sangat penting untuk teknologi pemetaan 3D. Di atas, kami telah mempelajari apa itu pencitraan kedalaman 3D, serta informasi tentang time-of-flight (ToF), cahaya terstruktur, dan penglihatan stereo. Mari kita rangkum secara singkat mengapa time-of-flight (ToF) lebih cocok untuk pemetaan 3D.

• Pengukuran Kedalaman Langsung:Kamera ToF dapat mengukur kedalaman secara langsung, menyederhanakan persyaratan pemrosesan data dibandingkan dengan visi stereo atau sistem cahaya terstruktur yang mengandalkan algoritme kompleks untuk menghitung kedalaman berdasarkan paralaks gambar atau distorsi pola.
• Akurasi dan Ekspansi Tinggi:Memberikan pengukuran akurasi tinggi hingga mm hingga cm, dikombinasikan dengan rentang kedalaman yang dapat diperluas, membuat kamera ToF sangat cocok untuk pengukuran presisi pada jarak yang berbeda.
• Kompleksitas perangkat lunak:Data kedalaman kamera ToF dihasilkan langsung dari sensor, mengurangi kebutuhan akan algoritma. Peningkatan efisiensi pemrosesan data dan implementasi yang lebih cepat.
• Performa cahaya redup yang lebih baik:Dibandingkan dengan penglihatan stereo yang mengandalkan sumber cahaya, kamera Tof berkinerja lebih baik dalam kondisi cahaya redup karena sumber cahaya yang aktif dan andal.
• Desain yang ringkas dan hemat energi:Tidak seperti sensor lain, kamera Tof lebih ringkas dan mengkonsumsi lebih sedikit daya. Ideal untuk perangkat portabel atau bertenaga baterai.
• Pemrosesan data waktu nyata:Kamera Tof menangkap dan memproses data kedalaman dengan sangat cepat, menjadikannya ideal untuk aplikasi real-time seperti robotika.

Aplikasi apa yang membutuhkan kamera time-of-flight?

Robot Seluler Otonom (AMR):Kamera Tof menyediakan pengukuran jarak dan deteksi rintangan secara real-time, memberikan AMR fleksibilitas untuk menavigasi di lingkungan luar dan dalam ruangan yang kompleks. Membantu perencanaan jalur dan penghindaran tabrakan, meningkatkan otonomi dan keandalan robot.

Kendaraan Berpemandu Otomatis (AGV):Di lingkungan gudang dan manufaktur, AGV yang dilengkapi dengan kamera ToF memastikan navigasi yang andal dan penanganan material yang akurat. Data kedalaman yang disediakan oleh kamera ini mendukung algoritme pencarian jalur canggih untuk mengoptimalkan logistik dan mengurangi intervensi manusia.

Perangkat anti-spoofing berbasis pengenalan wajah:Kamera ToF dalam sistem pengenalan wajah yang diperkuat mencegah akses tidak sah melalui spoofing pengenalan wajah dengan menganalisis data mendalam yang dapat membedakan antara wajah asli dan upaya untuk mereplikasinya (misalnya, topeng atau foto).

Kesimpulan

Melalui artikel ini, jelas untuk melihat peran penting kamera time-of-flight (ToF) di bidang pencitraan 3D. Manfaat kamera ToF juga menyoroti potensinya untuk merevolusi industri yang mengandalkan data spasial yang akurat.
Sementara visi stereo, pencitraan cahaya terstruktur, dan teknologi ToF masing-masing memiliki kelebihannya sendiri, kamera ToF menonjol karena kemampuannya untuk memberikan pengukuran kedalaman langsung, akurat, dan terukur dengan kompleksitas perangkat lunak yang relatif rendah. Ini membuatnya ideal untuk aplikasi di mana kecepatan, akurasi, dan keandalan sangat penting.

Dengan lebih dari satu dekade pengalaman industri dalam memasok dan menyesuaikanKamera OEM, Sinoseen dapat memberi Anda solusi pencitraan paling khusus untuk modul kamera Anda. Baik itu antarmuka MIPI, USB, dvp atau MIPI csi-2, Sinoseen selalu memiliki solusi untuk kepuasan Anda, jangan ragu untuk menghubungi kami jika Anda membutuhkan sesuatu.