ToF(Time of Flight)와 다른 3D 깊이 매핑 카메라의 차이점

3D 세계를 감지하고 상호 작용하는 능력은 오늘날의 기술 환경에서 점점 더 중요해지고 있으며, 가장 유망한 기술 중 하나는 ToF(Time-of-Flight) 기술입니다. 이것은 산업 자동화 및 소매와 같은 비모바일 영역에서 인기를 얻고 있는 획기적인 3D 깊이 매핑 솔루션입니다. ToF 개념은 잠금 CCD 기술과 함께 1990년대부터 사용되어 왔지만 전문 시장의 엄격한 요구 사항을 충족하기 위해 천천히 성숙한 것은 지난 몇 년 동안에 불과합니다.

이 게시물에서는 ToF 카메라가 3D 깊이 매핑에 점점 더 인기를 얻고 있는 이유와 스테레오 비전 이미징 및 구조광 이미징과 같은 다른 3D 이미징 기술과 어떻게 다른지 자세히 살펴보겠습니다.

3D 뎁스 매핑이란 무엇입니까?

3D 깊이 매핑은 깊이 감지 또는 3D 매핑이라고도 합니다. 센서와 환경의 다양한 지점 사이의 거리를 정확하게 측정하여 공간이나 물체의 3D 뷰 표현을 생성하는 최첨단 기술입니다. 기존 2D 카메라 데이터의 한계를 뛰어넘으며 정확한 공간 인식과 실시간 의사 결정 기능이 필요한 애플리케이션에 매우 중요합니다.

그 핵심은3D 깊이 매핑광원을 물체에 투사한 다음 카메라나 센서를 사용하여 반사된 빛을 캡처하는 것이 포함됩니다. 캡처된 데이터를 분석하여 반사된 빛의 시간 지연 또는 패턴 편차를 결정하여 깊이 맵을 생성합니다. 평신도의 관점에서 깊이 맵은 각 장면 요소 사이의 상대적 거리를 설명하는 디지털 청사진이며 sensor.3D 깊이 매핑은 정적 이미지와 동적 상호 작용 세계 간의 차이입니다.

스테레오 비전 기술이란 무엇입니까?

스테레오 비전 기술은 양안 시력을 통해 깊이를 인식하는 인간의 눈 능력에서 영감을 받았습니다. 이 기술은 스테레오 시차(stereo parallax)의 개념을 활용하여 인간 눈의 시각 시스템을 모방하며, 각 카메라는 시야를 기록한 다음 이러한 다양한 이미지를 사용하여 장면에서 물체의 거리를 계산합니다. 스테레오 시차(Stereo parallax)는 왼쪽 눈과 오른쪽 눈으로 보는 물체 이미지의 위치 차이입니다. 그리고 뇌가 양안 시차를 통해 2D 망막 이미지에서 깊이 정보를 추출하는 과정을 입체시라고 합니다.

스테레오 비전 카메라는 바로 이 기술을 사용합니다. 서로 다른 관점(인간의 눈과 유사)에서 두 개의 개별 이미지를 캡처한 다음 이러한 이미지를 계산적으로 상호 연결하여 물체 거리를 결정합니다. 깊이 맵은 두 이미지에서 해당 기능을 인식하고 이러한 기능 사이의 수평 변위 또는 시차를 측정하여 구성됩니다. 한 가지 주목해야 할 점은 시차가 클수록 물체가 관찰자에게 더 가깝다는 것입니다.

스테레오 비전 카메라는 어떻게 작동하나요?

스테레오 비전 카메라는 삼각 측량의 기하학적 구조를 통해 깊이를 감지하는 인간의 눈 기술을 모방하며, 이때 고려해야 할 몇 가지 주요 속성이 있습니다.

• 기준선: 인간의 동공 간격과 유사한 두 카메라 사이의 거리(~50-75mm, 동공 거리).
• 해상도: 깊이에 비례합니다. 고해상도 센서는 시차를 분석하기 위해 더 많은 픽셀을 제공하여 보다 정확한 깊이 계산을 가능하게 합니다.
• 초점 거리: 초점 거리는 피사계 심도에 비례합니다. 깊이 범위와 시야, 짧은 초점 거리, 넓은 시야에 영향을 미치지만 근거리에 대한 깊이 인식이 좋지 않습니다.초점높으면 시야가 넓고 근거리 시야에서 물체를 더 자세히 관찰할 수 있습니다.

스테레오 비전 카메라는 자동 항법 시스템 및 3D 재구성과 같이 넓은 시야가 필요한 실외 애플리케이션에 특히 적합합니다. 물론 이 기술을 사용하려면 캡처된 이미지에 충분한 디테일과 질감 또는 불균일성이 있어야 합니다. 또한 구조화된 조명으로 장면을 비추어 이러한 질감과 세부 사항을 향상시켜 기능 감지를 강화하고 깊이 맵의 품질을 향상시킬 수 있습니다.

구조광 이미징이란 무엇입니까?

구조광 이미징은 광원을 사용하여 표면에 패턴을 투사한 다음 물체의 3D 형상과 상호 작용할 때 해당 패턴의 왜곡을 캡처하는 정교한 3D 깊이 매핑 방법입니다. 이 기술을 사용하면 물체의 치수를 정확하게 측정하고 3D 모양을 재구성할 수 있습니다.

3D 이미징에서 구조광 카메라는 레이저 또는 LED와 같은 광원을 사용하여 패턴(일반적으로 그리드 또는 일련의 줄무늬)을 투영합니다. 패턴의 목적은 카메라가 비추는 표면의 변화를 인식하고 측정하는 카메라의 기능을 향상시키는 것입니다. 패턴이 물체의 표면을 비추면 물체의 모양과 공간적 특성에 따라 변형됩니다. 이카메라 모듈광원에 대해 다른 각도에서 이러한 왜곡된 패턴을 캡처할 수 있습니다.

구조광 카메라는 어떻게 작동하나요?

구조광 카메라 이미징에는 다음과 같은 몇 가지 단계가 포함되며, 아래에 간략하게 요약되어 있습니다.

• 패턴 투영: 특별히 설계된 조명 패턴을 물체에 투사한 다음 변형하여 물체의 윤곽을 기반으로 3D 매핑을 달성합니다.
• 이미지 캡처: 변형된 패턴을 카메라에 포착하고 패턴의 변화를 특정 각도에서 관찰합니다. 물체의 깊이는 알려진 투사광 패턴과 물체의 3D 표면과의 빛 상호 작용을 비교하여 추론됩니다.
• 삼각 측량: 카메라는 알려진 투영 패턴과 캡처된 이미지를 사용하여 삼각 측량을 통해 물체의 깊이를 계산하여 상세한 3D 지도를 만듭니다.

구조광 이미징의 정확도와 해상도는 광원의 품질, 패턴의 복잡성, 카메라의 세부 사항 해결 능력과 같은 요인의 영향을 받습니다. 이 기술은 조명이 제어되고 물체의 표면 특징이 명확하게 보이는 환경에서 특히 효과적입니다.

ToF(Time-of-Flight) 이미징이란 무엇입니까?

ToF(Time-of-Flight) 이미징은 이미 특별 기사에서 다루었습니다. ToF(Time-of-Flight) 이미징은 높은 정확도와 실시간 성능을 제공하는 기술로, 오늘날 3D 깊이 매핑에 선호되는 솔루션입니다. ToF 기술의 핵심은 광 신호가 카메라에서 전파되어 물체에서 반사되어 센서로 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정하는 광원으로, 이를 통해 물체까지의 거리를 놀라운 정확도로 계산할 수 있습니다. 관심 있는 관계자는 이전 기사를 참조하여 ToF 기술의 원리와 장점 및 단점을 자세히 살펴볼 수 있습니다.

스테레오 비전 vs. 구조광 vs. ToF(Time-of-Flight) 이미징

3D 이미징과 관련하여 스테레오 비전, 구조광 이미징 및 ToF(Time-of-Flight) 기술 간의 선택은 일반적으로 애플리케이션의 특정 요구 사항에 따라 다릅니다. 각 접근 방식에는 고유한 이점과 제한 사항이 있으며, ToF 카메라가 많은 3D 매핑 응용 분야에서 점점 더 선호되는 선택으로 인식되고 있는 이유를 이해하는 데 도움이 되도록 자세히 살펴보겠습니다.

ToF(Time-of-Flight) 카메라가 3D 매핑에 더 적합한 이유는 무엇입니까?

정확성은 3D 매핑 기술에 매우 중요합니다. 위에서 3D 심도 이미징이 무엇인지, ToF(Time-of-Flight), 구조광 및 스테레오 비전에 대한 정보를 배웠습니다. ToF(Time-of-Flight)가 3D 매핑에 더 적합한 이유를 간략하게 요약해 보겠습니다.

• 직접 깊이 측정:ToF 카메라는 깊이를 직접 측정할 수 있으므로 이미지 시차 또는 패턴 왜곡을 기반으로 깊이를 계산하기 위해 복잡한 알고리즘에 의존하는 스테레오 비전 또는 구조화 조명 시스템에 비해 데이터 처리 요구 사항을 단순화할 수 있습니다.
• 높은 정확도와 확장성:확장 가능한 깊이 범위와 함께 최대 mm에서 cm까지의 고정밀 측정을 제공하는 ToF 카메라는 다양한 거리에서 정밀 측정에 매우 적합합니다.
• 소프트웨어 복잡성:ToF 카메라 깊이 데이터는 센서에서 직접 생성되므로 알고리즘의 필요성이 줄어듭니다. 향상된 데이터 처리 효율성 및 더 빠른 구현.
• 더 나은 저조도 성능:광원에 의존하는 스테레오 비전과 비교할 때 Tof 카메라는 활동적이고 안정적인 광원으로 인해 저조도 조건에서 더 나은 성능을 발휘합니다.
• 컴팩트하고 에너지 효율적인 설계:다른 센서와 달리 Tof 카메라는 더 작고 전력 소비가 적습니다. 휴대용 또는 배터리로 구동되는 장치에 이상적입니다.
• 실시간 데이터 처리:Tof 카메라는 깊이 데이터를 매우 빠르게 캡처하고 처리하므로 로봇 공학과 같은 실시간 애플리케이션에 이상적입니다.

ToF(Time-of-Flight) 카메라가 필요한 애플리케이션은 무엇입니까?

자율 모바일 로봇(AMR):Tof 카메라는 실시간 거리 측정 및 장애물 감지 기능을 제공하여 AMR이 복잡한 실외 및 실내 환경에서 탐색할 수 있는 유연성을 제공합니다. 경로 계획 및 충돌 방지에 도움이 되어 로봇의 자율성과 신뢰성을 향상시킵니다.

무인 운반차(AGV):창고 및 제조 환경에서 ToF 카메라가 장착된 AGV는 안정적인 탐색과 정확한 자재 취급을 보장합니다. 이 카메라가 제공하는 깊이 데이터는 물류를 최적화하고 사람의 개입을 줄이기 위한 고급 경로 찾기 알고리즘을 지원합니다.

얼굴 인식 기반 스푸핑 방지 장치:증강 얼굴 인식 시스템의 ToF 카메라는 실제 얼굴과 복제 시도(예: 마스크 또는 사진)를 구별할 수 있는 심층 데이터를 분석하여 얼굴 인식 스푸핑을 통한 무단 액세스를 방지합니다.

결론

이 기사를 통해 3D 이미징 분야에서 ToF(Time-of-Flight) 카메라의 중요한 역할을 명확하게 볼 수 있습니다. ToF 카메라의 이점은 또한 정확한 공간 데이터에 의존하는 산업에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 강조합니다.
스테레오 비전, 구조광 이미징 및 ToF 기술은 각각 고유한 장점이 있지만, ToF 카메라는 상대적으로 낮은 소프트웨어 복잡성으로 직접적이고 정확하며 확장 가능한 깊이 측정을 제공할 수 있다는 점에서 두드러집니다. 따라서 속도, 정확성 및 신뢰성이 중요한 응용 분야에 이상적입니다.

공급 및 맞춤화 분야에서 10년 이상의 업계 경험을 가지고 있습니다.OEM 카메라, Sinoseen은 카메라 모듈에 가장 전문화된 이미징 솔루션을 제공할 수 있습니다. MILI, USB, DVP 또는 MIPI csi-2 인터페이스인지 여부에 관계없이 Sinoseen은 항상 귀하의 만족을 위한 솔루션을 보유하고 있으며 필요한 것이 있으면 언제든지 저희에게 연락해 주십시오.