Munurinn á flugtíma (ToF) og öðrum 3D dýptarkortlagningarmyndavélum

Getan til að skynja og hafa samskipti við 3D heiminn verður sífellt mikilvægari í tæknilandslagi nútímans og ein sú efnilegasta er Time-of-Flight (ToF) tækni. Þetta er byltingarkennd 3D dýptarkortlagningarlausn sem nýtur vinsælda á svæðum sem ekki eru hreyfanleg eins og sjálfvirkni iðnaðar og smásölu. Þrátt fyrir að ToF hugmyndin hafi verið til síðan 1990 ásamt læsingu CCD tækni, þá er það aðeins á síðustu árum sem hún hefur hægt og rólega þroskast til að mæta ströngum kröfum fagmarkaðarins.

Í þessari færslu munum við skoða ítarlega hvers vegna ToF myndavélar verða sífellt vinsælli fyrir 3D dýptarkortlagningu og hvernig þær eru frábrugðnar annarri 3D myndtækni eins og steríósjón og skipulagðri ljósmyndun.

Hvað er 3D dýptarkortlagning?

3D dýptarkortlagning, einnig hægt að kalla dýptarskynjun eða 3D kortlagningu. Þetta er nýjasta tækni sem býr til 3D sýn framsetningu á rými eða hlut með því að mæla nákvæmlega fjarlægðina milli skynjarans og ýmissa punkta í umhverfinu. Það brýtur í gegnum takmarkanir hefðbundinna 2D myndavélagagna og er mikilvægt fyrir forrit sem krefjast nákvæmrar rýmisskynjunar og rauntíma ákvarðanatökugetu.

Í kjarna þess,3D dýptarkortlagningfelur í sér að varpa ljósgjafa á hlut og nota síðan myndavél eða skynjara til að fanga endurkastað ljós. Gögnin sem tekin eru eru greind til að ákvarða tímatöf eða mynsturfrávik endurkastaða ljóssins til að búa til dýptarkort. Á mannamáli er dýptarkort stafræn teikning sem lýsir hlutfallslegri fjarlægð milli hvers senuþáttar og sensor.3D dýptarkortlagning er munurinn á kyrrstæðri mynd og kraftmiklum gagnvirkum heimi.

Hvað er steríósjóntækni?

Stereo sjóntækni er innblásin af getu mannsaugans til að skynja dýpt með sjónaukasjón. Tæknin notar hugmyndina um steríó parallax til að líkja eftir sjónkerfi mannsaugans, þar sem hver myndavél skráir sjónsvið sitt og notar síðan þessar mismunandi myndir til að reikna út fjarlægðir hluta í senu. Steríó parallax er munurinn á staðsetningu myndar hlutar sem sést af vinstra auga og hægra auga. Og ferlið þar sem heilinn dregur dýptarupplýsingar úr 2D sjónhimnumynd í gegnum sjónauka parallax er kallað stereopsis.

Stereo sjónmyndavélar nota einmitt þessa tækni. Þeir taka tvær aðskildar myndir frá mismunandi sjónarhornum (svipað og mannsaugað) og tengja síðan þessar myndir með reiknilegum hætti til að ákvarða fjarlægð hlutanna. Dýptarkort eru smíðuð með því að þekkja samsvarandi eiginleika í myndunum tveimur og mæla lárétta tilfærslu eða parallax á milli þessara eiginleika. Eitt sem þarf að hafa í huga er að því meiri sem parallax er, því nær er hluturinn áhorfandanum.

Hvernig virkar steríómyndavél?

Stereo sjónmyndavélar líkja eftir tækni mannsaugans, sem skynjar dýpt í gegnum rúmfræði þríhyrnings, þar sem það eru nokkrir lykileiginleikar sem þarf að taka tillit til:

• Grunnlína: fjarlægðin milli myndavélanna tveggja, svipuð og sjáaldursbil mannsins (~50-75 mm, sjáaldursfjarlægð).
• Upplausn: í réttu hlutfalli við dýpt. Skynjarar með hærri upplausn veita fleiri pixla til að greina parallax, sem gerir kleift að nákvæmari dýptarútreikninga.
• Brennivídd: Brennivídd er í réttu hlutfalli við dýptarskerpu. Hafa áhrif á dýptarsvið og sjónsvið, stuttan brennivídd, breitt sjónsvið, en lélega dýptarskynjun á nærsviði;brennivídder hátt, sjónsviðið er stórt, nákvæmari athugun á hlutum í návígi.

Stereo sjónmyndavélar henta sérstaklega vel fyrir notkun utandyra sem krefjast mikils sjónsviðs, svo sem sjálfvirk leiðsögukerfi og 3D endurbyggingu. Auðvitað krefst tæknin þess að myndin sem tekin er verði að hafa nægileg smáatriði og áferð eða óeinsleitni. Við getum líka aukið þessa áferð og smáatriði með því að lýsa upp atriðið með skipulagðri lýsingu til að auka eiginleikagreiningu og bæta gæði dýptarkortsins.

Hvað er skipulögð ljósmyndun?

Skipulögð ljósmyndataka er háþróuð 3D dýptarkortlagningaraðferð sem notar ljósgjafa til að varpa mynstri á yfirborð og fangar síðan bjögun þess mynsturs þegar það hefur samskipti við 3D rúmfræði hlutarins. Þessi tækni gerir kleift að mæla nákvæmlega stærð hlutar og endurbyggja 3D lögun hans.

Í 3D myndgreiningu nota myndavélar með skipulögðu ljósi ljósgjafa eins og leysir eða LED til að varpa mynstri (venjulega rist eða röð af röndum). Tilgangur mynstrsins er að auka getu myndavélarinnar til að þekkja og mæla breytingar á yfirborðinu sem hún lýsir upp. Þegar mynstrið lýsir upp yfirborð hlutar aflagast það í samræmi við lögun og staðbundna eiginleika hlutarins. Hiðmyndavél eininggetur fangað þessi brengluðu mynstur í mismunandi sjónarhornum við ljósgjafann.

Hvernig virkar myndavél með skipulögðu ljósi?

Myndataka með skipulögðu ljósi felur í sér nokkur skref, sem eru stuttlega tekin saman hér að neðan:

• Mynsturvörpun: Sérhönnuðu ljósmynstri er varpað á hlut sem síðan er afmyndaður til að ná fram 3D kortlagningu út frá útlínum hlutarins.
• Myndataka: Afmyndað mynstur er fangað af myndavélinni og breytingar á mynstrinu sjást í ákveðnu sjónarhorni. Dýpt hlutarins er ályktuð með því að bera saman þekkt varpað ljósmynstur og ljósvíxlverkun við 3D yfirborð hlutarins.
• Þríhyrningur: Myndavélin notar þekkt varpað mynstur og myndina sem tekin er til að reikna út dýpt hlutarins með þríhyrningi til að búa til nákvæmt þrívíddarkort.

Nákvæmni og upplausn skipulagðrar ljósmyndatöku hefur áhrif á þætti eins og gæði ljósgjafans, flókið mynstur og getu myndavélarinnar til að leysa smáatriði. Þessi tækni er sérstaklega áhrifarík í umhverfi þar sem lýsingu er stjórnað og yfirborðseinkenni hlutarins sjást vel.

Hvað er myndgreining á flugtíma?

Þegar hefur verið fjallað um Time-of-Flight (ToF) myndgreiningu í sérstakri grein. Time-of-Flight (ToF) myndgreining er tækni með mikla nákvæmni og rauntíma afköst og er ákjósanlegasta lausnin fyrir 3D dýptarkortlagningu í dag. kjarninn í ToF tækninni er ljósgjafinn, sem mælir tímann sem það tekur ljósmerkið að breiðast út frá myndavélinni, endurkastast af hlutnum og fara aftur í skynjarann, sem gerir kleift að reikna fjarlægðina að hlutnum með ótrúlegri nákvæmni. Áhugasamir geta vísað í fyrri grein til að skoða meginreglur ToF tækninnar sem og kosti hennar og galla.

Steríósjón vs. skipulagt ljós vs. flugtími (ToF) myndgreining

Þegar kemur að 3D myndgreiningu fer valið á milli steríósjónar, skipulagðrar ljósmyndgreiningar og flugtíma (ToF) tækni venjulega eftir sérstökum kröfum forritsins. Hver nálgun hefur sína kosti og takmarkanir, sem við munum kanna í smáatriðum til að hjálpa þér að skilja hvers vegna ToF myndavélar eru í auknum mæli viðurkenndar sem ákjósanlegur kostur fyrir mörg 3D kortlagningarforrit.

Af hverju er flugtímamyndavél (ToF) betri kostur fyrir 3D kortlagningu?

Nákvæmni er mikilvæg fyrir 3D kortlagningartækni. Hér að ofan höfum við lært hvað 3D dýptarmyndataka er, sem og upplýsingar um flugtíma (ToF), skipulagt ljós og steríósjón. Við skulum draga saman í stuttu máli hvers vegna flugtími (ToF) hentar betur fyrir 3D kortlagningu.

• Bein dýptarmæling:ToF myndavélar geta mælt dýpt beint, sem einfaldar kröfur um gagnavinnslu samanborið við steríósjón eða skipulögð ljóskerfi sem treysta á flókin reiknirit til að reikna dýpt út frá myndparallax eða mynsturbrengluðu.
• Mikil nákvæmni og stækkanleiki:ToF myndavélin býður upp á nákvæmar mælingar allt að mm til cm, ásamt stækkanlegu dýptarsviði, sem gerir ToF myndavélina vel hentuga fyrir nákvæmar mælingar í mismunandi fjarlægðum.
• Flókið hugbúnaðar:ToF myndavélardýptargögn eru búin til beint frá skynjaranum, sem dregur úr þörfinni fyrir reiknirit. Bætt skilvirkni gagnavinnslu og hraðari innleiðing.
• Betri afköst í lítilli birtu:Í samanburði við steríósjón sem byggir á ljósgjafa, standa Tof myndavélar sig betur í lítilli birtu vegna virks og áreiðanlegs ljósgjafa.
• Fyrirferðarlítil og orkusparandi hönnun:Ólíkt öðrum skynjurum eru Tof myndavélar fyrirferðarmeiri og eyða minni orku. Tilvalið fyrir færanleg eða rafhlöðuknúin tæki.
• Rauntíma gagnavinnsla:Tof myndavélin fangar og vinnur úr dýptargögnum mjög hratt, sem gerir hana tilvalin fyrir rauntímaforrit eins og vélfærafræði.

Hvaða forrit þurfa flugtímamyndavélar?

Sjálfstýrð hreyfanleg vélmenni (AMR):Tof myndavélin veitir rauntíma fjarlægðarmælingu og hindranaskynjun, sem gefur AMR sveigjanleika til að sigla í flóknu umhverfi úti og inni. Hjálpar til við að skipuleggja leiðir og forðast árekstra, bæta sjálfræði og áreiðanleika vélmenna.

Sjálfvirk farartæki með leiðsögn (AGV):Í vöruhúsa- og framleiðsluumhverfi tryggja AGV búnir ToF myndavélum áreiðanlega leiðsögn og nákvæma efnismeðferð. Dýptargögnin sem þessar myndavélar veita styðja háþróaða leiðaleitaralgrím til að hámarka flutninga og draga úr mannlegri íhlutun.

Andlitsgreiningartæki sem byggjast á skopstælingum:ToF myndavélar í auknum andlitsgreiningarkerfum koma í veg fyrir óviðkomandi aðgang með andlitsgreiningu með því að greina ítarleg gögn sem geta greint á milli raunverulegs andlits og tilraunar til að endurtaka það (td grímu eða mynd).

Ályktun

Í gegnum þessa grein er ljóst að sjá mikilvægt hlutverk flugtíma (ToF) myndavéla á sviði 3D myndgreiningar. Kostir ToF myndavéla varpa einnig ljósi á möguleika þeirra til að gjörbylta atvinnugreinum sem treysta á nákvæm landgögn.
Þó að steríósjón, skipulögð ljósmyndataka og ToF tækni hafi hver sína kosti á milli sín, skera ToF myndavélar sig úr fyrir getu sína til að veita beinar, nákvæmar og stigstærðar dýptarmælingar með tiltölulega litlu hugbúnaðarflækjustigi. Þetta gerir þau tilvalin fyrir forrit þar sem hraði, nákvæmni og áreiðanleiki eru mikilvæg.

Með yfir áratug af iðnaðarreynslu í afhendingu og sérsniðnumOEM myndavélar, Sinoseen getur veitt þér sérhæfðustu myndlausnirnar fyrir myndavélareininguna þína. Hvort sem það er MIPI, USB, dvp eða MIPI csi-2 tengi, þá hefur Sinoseen alltaf lausn þér til ánægju, vinsamlegast ekki hika við að hafa samband við okkur ef þig vantar eitthvað.