Apa itu sensor ToF?kelebihan dan kekurangannya

Apa itu sensor ToF? Apa yang dilakukan sensor ToF?

Saya tidak tahu apakah Anda akrab dengan detektor sonar, tetapi menurut Wikipedia, detektor sonar adalah perangkat elektronik yang memanfaatkan sifat-sifat gelombang suara yang merambat di bawah air untuk melakukan tugas bawah air melalui konversi elektroakustik dan pemrosesan informasi.
 
ToF adalah singkatan dari Time of Flight, dan sensor Tof bekerja sangat mirip dengan detektor sonar. Ini digunakan untuk melokalisasi objek dan melakukan pengukuran jarak dengan mengukur waktu yang dibutuhkan cahaya untuk memantulkan bolak-balik dari transduser ke objek. Transduser ToF adalah jenis transduser yang mengukur kedalaman dan jarak ke suatu objek melalui penggunaan Time of Flight. Seringkali, sensor ToF juga disebut "kamera kedalaman" atau kamera ToF.
 
Komponen Utama Sistem Kamera ToF

Sistem kamera time-of-flight terdiri dari tiga komponen utama:

1. Sensor ToF dan Modul Sensor:Sensor adalah komponen kunci dari sistem kamera ToF. Ia mampu mengumpulkan cahaya yang dipantulkan dan mengubahnya menjadi data kedalaman pada piksel. Semakin tinggi resolusi sensor, semakin baik kualitas peta kedalaman.
2. Sumber cahaya:Kamera ToF menghasilkan sumber cahaya melalui laser atau LED. BiasanyaCahaya NIR (Inframerah Dekat)dengan panjang gelombang 850nm hingga 940nm.
3. Prosesor Kedalaman:Membantu mengubah data piksel mentah dan data fase yang berasal dari sensor gambar menjadi informasi kedalaman. Memberikan gambar 2D IR (inframerah) pasif dan juga membantu dalam penyaringan kebisingan.

 
Bagaimana cara kerja sensor ToF?

Seperti yang kami sebutkan di atas, sensor ToF mengukur jarak antara sensor dan objek yang akan diukur dengan mengukur perbedaan waktu antara emisi dan pantulan cahaya, jadi apa langkah-langkah untuk mewujudkannya?
Berikut adalah langkah-langkah sensor ToF:

1. Emisi: Pulsa cahaya dipancarkan oleh pemancar cahaya inframerah (IR) bawaan sensor, atau sumber cahaya lain yang dapat disesuaikan (misalnya laser atau LED).
2. Refleksi: Pulsa cahaya menyentuh objek dan dipantulkan kembali ke sensor. 
3. Detektor: Dengan menggunakan detektor bawaan sensor, waktu yang dibutuhkan pulsa cahaya untuk bergerak dari emisi ke menyentuh objek dan kembali diukur.
4. Perhitungan jarak: Dengan menggunakan waktu penerbangan yang diukur dan kecepatan cahaya yang diketahui, sensor dapat menghitung jarak ke objek. Berikut ini adalah rumus untuk menghitung jarak.

Apa keuntungan dari ToF?

Konsumsi daya rendah

Teknologi ToF hanya menggunakan satu sumber cahaya inframerah untuk secara langsung mengukur kedalaman dan amplitudo informasi di setiap piksel. Selain itu, ToF membutuhkan pemrosesan data kedalaman yang lebih sedikit daripada teknik penginderaan kedalaman intensif algoritma lainnya seperti cahaya terstruktur atau penglihatan stereo, sehingga menghemat daya tambahan pada proses aplikasi.

 
Akurasi Tinggi

Kamera sensor TOF memberikan pengukuran kedalaman yang sangat akurat dengan kesalahan pengukuran kecil dan waktu respons yang cepat untuk aplikasi yang membutuhkan pengukuran jarak yang sangat akurat.
 

Real-time

Kamera sensor TOF dapat memperoleh gambar kedalaman secara real time, yang berguna untuk skenario yang memerlukan umpan balik cepat dan aplikasi real-time.

Rentang Dinamis Lebar

Kamera sensor TOF memiliki rentang dinamis lebar yang mempertahankan pengukuran kedalaman yang akurat dalam berbagai kondisi pencahayaan, sehingga cocok untuk berbagai lingkungan baik di dalam maupun di luar ruangan.
Pengukuran Jarak Jauh
Karena sensor ToF menggunakan laser, mereka mampu mengukur jarak jauh dengan akurasi ekstrim. Hasilnya, sensor ToF memiliki fleksibilitas untuk mendeteksi objek dekat dan jauh dari semua bentuk dan ukuran.
 

Efektif

Dibandingkan dengan teknologi pemindaian rentang kedalaman 3D lainnya seperti cahaya terstrukturSistem kameraatau pengintai laser, sensor ToF relatif murah.
 

Apa kerugian dari TOF?

Terlepas dari banyak manfaat ToF, ada beberapa keterbatasan teknis.

 
Batasan Resolusi

Kamera sensor TOF yang saat ini tersedia di pasaran biasanya memiliki resolusi rendah, yang mungkin tidak cukup untuk aplikasi yang membutuhkan tingkat detail yang tinggi.
 

Artefak dari cahaya yang tersebar

Jika permukaan objek yang akan diukur sangat terang dan sangat dekat dengan sensor ToF, mereka dapat menyebarkan terlalu banyak cahaya ke penerima dan menciptakan artefak dan pantulan yang tidak diinginkan.
 

Ketidakpastian pengukuran karena beberapa refleksi

Saat menggunakan sensor ToF pada sudut dan permukaan cekung, cahaya dapat dipantulkan beberapa kali, dan pantulan yang tidak diinginkan ini menimbulkan ketidakpastian pengukuran yang signifikan. 

Cahaya sekitar berdampak buruk pada pengukuran

Apabila menggunakan sensor ToF di luar ruangan pada hari yang cerah, intensitas sinar matahari yang tinggi dapat menyebabkan saturasi piksel sensor yang cepat, sehingga tidak mungkin untuk mendeteksi cahaya aktual yang dipantulkan dari suatu objek.

 
Area aplikasi untuk kamera sensor ToF

Robot industri:Dengan bantuan peta kedalaman lingkungan 3D real-time, robot dapat mengenali objek dan jangkauan gerakannya dengan lebih akurat. Dengan pengenalan gerakan, robot dapat berinteraksi langsung dengan orang-orang dalam aplikasi kolaboratif. Dalam aplikasi industri, robot dengan kamera 3D-ToF mampu mengukur produk apa pun secara lebih akurat dalam tiga dimensi dan untuk menangkap dan menempatkan produk dengan presisi tinggi.

Pemodelan 3D dan Realitas Virtual:Kamera sensor TOF banyak digunakan dalam pemodelan 3D dan realitas virtual. Dengan memperoleh gambar kedalaman berkualitas tinggi secara real time, rekonstruksi 3D yang realistis dan pengalaman realitas virtual yang imersif dapat diwujudkan.

FAQ

Q: Apakah ToF sama dengan LiDAR?

A: Sensor LiDAR dan ToF menggunakan cahaya untuk mengukur jarak ke suatu objek dan membuat gambar 3D lingkungan. Tetapi LiDAR biasanya menggunakan laser, sedangkan sensor ToF menggunakan berbagai jenis cahaya, seperti lampu LED atau lampu inframerah.
 
T: Apa itu sensor ToF di ponsel?

A: Kamera ToF Depth dapat menilai kedalaman dan jarak untuk membawa fotografi Anda ke tingkat berikutnya. Ini menggunakan kecepatan cahaya yang diketahui untuk mengukur jarak, secara efektif menghitung waktu yang dibutuhkan kamera untuk bekerja. Ini menggunakan kecepatan cahaya yang diketahui untuk mengukur jarak, secara efektif menghitung waktu yang dibutuhkan sinar yang dipantulkan untuk kembali ke sensor kamera.
 

Kesimpulan

Kamera sensor TOF telah menunjukkan potensi besar untuk aplikasi di berbagai bidang karena akurasi pengukuran kedalaman dan kinerja real-time yang tinggi. Terlepas dari kelemahan keterbatasan resolusi dan interferensi multi-objek, kamera sensor TOF akan melihat terobosan dan peningkatan yang lebih besar dengan perkembangan teknologi yang berkelanjutan.
 
Meskipun ada faktor-faktor seperti koreksi optik, penyimpangan suhu, dan faktor lain yang memengaruhi akurasi kedalaman dalam merancang kamera sensor kedalaman berbasis ToF, Sinoseen, dengan pengalaman lebih dari satu dekade dalam penglihatan stereo, hadir untuk membantu Anda sepenuhnya. Jangan ragu untukHubungijika Anda membutuhkan bantuan.