różnica między czasem lotu a innymi kamerami 3D do mapowania głębokości

Zdolność do odczuwania i interakcji ze światem 3D staje się coraz ważniejsza w dzisiejszym krajobrazie technologicznym, a jedną z najbardziej obiecujących jest technologia Time-of-Flight (ToF). Jest to przełomowe rozwiązanie do mapowania głębokości 3D, które zyskuje na popularności w obszarach niemobilej, takich jak automatyka przemysłowa i sprzedaż detaliczna. Chociaż koncepcja ToF istnieje od lat 90. wraz z technologią blokady CCD, dopiero w ciągu ostatnich kilku lat stopniowo dojrzewała, aby spełniać rygorystyczne wymagania rynku profesjonalnego.

W tym poście przyjrzymy się szczegółowo, dlaczego kamery ToF stają się coraz bardziej popularne w mapowaniu głębokości 3D i w jaki sposób różnią się od innych technologii obrazowania 3D, takich jak obrazowanie stereo i obrazowanie ze struktury światła.

Co to jest 3D mapy głębokości?

3D mapy głębokości, można również nazwać czujnikiem głębokości lub 3D mapy. Jest to najnowocześniejsza technologia, która tworzy wizualizację 3D przestrzeni lub obiektu poprzez dokładne pomiar odległości między czujnikiem a różnymi punktami w otoczeniu. Przełamuje ograniczenia tradycyjnych danych z kamer 2D i jest kluczowy dla aplikacji wymagających dokładnej percepcji przestrzennej i możliwości podejmowania decyzji w czasie rzeczywistym.

w jego rdzeniu,Mapowanie głębokości 3Dpolega na wyświetleniu źródła światła na przedmiot, a następnie wykorzystaniu kamery lub czujnika do wychwytywania odblaskowego światła. Złapane dane są analizowane w celu określenia opóźnienia czasowego lub odchylenia od odblasku światła w celu wygenerowania mapy głębokości. Z pojęć zwykłego użytkownika mapa głębi to cyfrowy plan, który opisuje względną odległość między każdym elementem sceny a czujnikiem.

Co to jest technologia stereo?

Technologia widzenia stereo inspirowana jest zdolnością ludzkiego oka do postrzegania głębi poprzez widzenie binokularne. Technologia ta wykorzystuje koncepcję stereo paralaksy, aby naśladować system wzrokowy ludzkiego oka, gdzie każda kamera rejestruje swoje pole widzenia, a następnie wykorzystuje te różne obrazy do obliczania odległości obiektów w scenie. Parallaks stereo to różnica w położeniu obrazu obiektu widzianego lewym i prawym okiem. Proces, w którym mózg wyciąga informacje o głębokości z dwuwymiarowego obrazu siatkówki poprzez paralaksę binokularną nazywa się stereopsy.

Kamery stereo wykorzystują tę technologię. Zbierają dwa oddzielne obrazy z różnych punktów widzenia (podobnie jak ludzkie oko) i następnie obliczają korelację między tymi obrazami, aby określić odległość obiektu. Mapy głębokości są tworzone poprzez rozpoznawanie odpowiednich cech na dwóch obrazach i pomiar poziomego przemieszczenia lub paralaxy między tymi cechami. Należy zauważyć, że im większa jest paralaksia, tym bliżej obiekt jest obserwatora.

Jak działa kamera stereo?

Kamery stereo wizualne naśladują technikę ludzkiego oka, które postrzega głębię poprzez geometrię triangulacji, gdzie istnieje kilka kluczowych atrybutów do uwzględnienia:

• Wskaźnik wyjściowy: odległość między dwoma kamerami, podobna do odległości między ludzkimi źrenice (~50-75 mm, odległość zębów).
• Rozdzielczość: proporcjonalna do głębokości. Czujniki o wyższej rozdzielczości zapewniają więcej pikseli do analizy paralaksu, co pozwala na dokładniejsze obliczenia głębokości.
• Długość ogniskowa: Długość ogniskowa jest proporcjonalna do głębokości pola. wpływa na zakres głębokości i pole widzenia, krótką ogniskową długość, szerokie pole widzenia, ale słabą percepcję głębokości w pobliżu pola widzenia;odległość ogniskowajest wysoka, pole widzenia jest duże, bardziej szczegółowe obserwacje obiektów w pobliżu.

Kamery stereowizjowe są szczególnie odpowiednie do zastosowań zewnętrznych wymagających dużego pola widzenia, takich jak automatyczne systemy nawigacji i rekonstrukcja 3D. Oczywiście technologia wymaga, aby zdjęcie miało wystarczające szczegóły i teksturę lub niejednorodność. Możemy również zwiększyć te tekstury i szczegóły poprzez oświetlenie sceny oświetleniem strukturalnym, aby zwiększyć wykrywanie cech i poprawić jakość mapy głębokości.

Co to jest obrazowanie światłem strukturalnym?

Obrazowanie struktury światła jest wyrafinowaną metodą mapowania głębokości 3D, która wykorzystuje źródło światła do projekcji wzoru na powierzchnię, a następnie uchwyca zniekształcenie tego wzoru w interakcji z geometrią 3D obiektu. Technika ta pozwala na dokładne pomiar wymiarów obiektu i rekonstrukcję jego kształtu 3D.

W obrazowaniu 3D kamery ze struktury światła wykorzystują źródło światła, takie jak laser lub diody LED, do projekcji wzoru (zwykle siatki lub serii pasów). Celem wzoru jest zwiększenie zdolności aparatu do rozpoznawania i pomiaru zmian na powierzchni, którą oświetla. Kiedy wzór oświetla powierzchnię obiektu, deformuje się w zależności od kształtu i właściwości przestrzennych obiektu. W sprawieModuł kameryMoże uchwycić te zniekształcone wzory pod różnymi kątami od źródła światła.

Jak działa kamera z strukturalnym światłem?

Wykonywanie obrazu kamerą ze struktury światła obejmuje kilka etapów, które są krótko podsumowane poniżej:

• Projekcja wzoru: specjalnie zaprojektowany wzór światła jest projektowany na obiekt, który następnie jest deformowany w celu uzyskania mapowania 3D w oparciu o kontury obiektu.
• Zdjęcie: Deformowany wzór jest uchwycony przez aparat i zmiany wzorca obserwowane są pod określonym kątem. Głębokość obiektu jest wywnioskowana poprzez porównanie znanych wyświetlanych wzorców światła i interakcji światła z powierzchnią 3D obiektu.
• Triangulacja: Kamera wykorzystuje znany wzór i uchwycony obraz do obliczenia głębokości obiektu poprzez triangulację w celu stworzenia szczegółowej mapy 3D.

Dokładność i rozdzielczość obrazu ze struktury światła zależy od takich czynników, jak jakość źródła światła, złożoność wzoru i zdolność aparatu do rozdzielczości szczegółów. Technika ta jest szczególnie skuteczna w środowiskach, w których oświetlenie jest kontrolowane i wyraźnie widoczne są cechy powierzchni obiektu.

Co to jest Time-of-Flight Imaging?

Wykonanie zdjęć w czasie lotu (ToF) zostało już omówione w specjalnym artykule. Time-of-Flight (ToF) imaging to technologia o wysokiej dokładności i wydajności w czasie rzeczywistym, i jest preferowanym rozwiązaniem do mapowania głębokości 3D. W sercu technologii ToF znajduje się źródło światła, które mierzy czas potrzebny na rozpowsze Zainteresowane strony mogą odnieść się do poprzedniego artykułu w celu dogłębnego omówienia zasad technologii ToF, a także jej zalet i wad.

Wizualność stereo vs. światło strukturalne vs. obrazowanie w czasie lotu (ToF)

W przypadku obrazowania 3D wybór pomiędzy stereo widzenie, obrazowanie światłem strukturalnym i technikami czasu lotu (ToF) zależy zwykle od specyficznych wymagań aplikacji. Każde podejście ma swoje zalety i ograniczenia, które szczegółowo omówimy, aby pomóc zrozumieć, dlaczego kamery ToF są coraz częściej uznawane za preferowany wybór dla wielu aplikacji mapowania 3D.

Dlaczego kamera Time-of-Flight (ToF) jest lepszym wyborem do mapowania 3D?

Dokładność jest kluczowa dla technologii mapowania 3D. Powyżej dowiedzieliśmy się, czym jest 3D-depth imaging, a także informacje o czasie lotu (ToF), strukturalnym świetle i stereo widzenie. Podsumujmy krótko, dlaczego czas lotu (ToF) jest bardziej odpowiedni do mapowania 3D.

• Bezpośrednie pomiar głębokości:Kamery ToF mogą mierzyć głębię bezpośrednio, uproszczając wymagania związane z przetwarzaniem danych w porównaniu z systemami widzenia stereo lub światła strukturalnego, które opierają się na złożonych algorytmach do obliczania głębi w oparciu o paralaksę obrazu lub z
• Wysoka dokładność i rozszerzalność:Dzięki wysokiej dokładności pomiarów do mm do cm, w połączeniu z rozszerzalnym zakresem głębokości, kamera ToF jest odpowiednia do dokładnych pomiarów na różnych odległościach.
• Złożoność oprogramowania:Dane o głębokości kamery ToF są generowane bezpośrednio z czujnika, zmniejszając potrzebę algorytmów. Poprawa wydajności przetwarzania danych i szybsze wdrożenie.
• Lepsza wydajność w warunkach słabego oświetlenia:W porównaniu z stereo widzeniem, które opiera się na źródle światła, kamery Tof lepiej działają w warunkach słabego oświetlenia ze względu na aktywne i niezawodne źródło światła.
• Kompaktny i energooszczędny projekt:W przeciwieństwie do innych czujników, kamery Tof są bardziej kompaktowe i zużywają mniej energii. Idealne dla przenośnych lub zasilanych bateriami urządzeń.
• Przetwarzanie danych w czasie rzeczywistym:Kamera Tof bardzo szybko przechwytuje i przetwarza dane o głębokości, co czyni ją idealną do zastosowań w czasie rzeczywistym, takich jak robotyka.

Jakie aplikacje potrzebują kamer czasu lotu?

Autonomiczne roboty ruchome (AMR):Kamera Tof zapewnia pomiar odległości w czasie rzeczywistym i wykrywanie przeszkód, dając AMR elastyczność w nawigacji w złożonych środowiskach zewnętrznych i wewnętrznych. Pomaga w planowaniu trasy i unikaniu kolizji, zwiększając autonomię i niezawodność robota.

Pozycja 1A001.b. nie obejmuje:W środowiskach magazynowych i produkcyjnych AGV wyposażone w kamery ToF zapewniają niezawodną nawigację i dokładną obsługę materiałów. Dane o głębokości dostarczane przez te kamery wspierają zaawansowane algorytmy poszukiwania ścieżek, aby zoptymalizować logistykę i zmniejszyć interwencję człowieka.

Urządzenia antyspoofingowe oparte na rozpoznawaniu twarzy:Kamery ToF w rozszerzonych systemach rozpoznawania twarzy zapobiegają nieautoryzowanemu dostępowi poprzez sztuczne rozpoznawanie twarzy poprzez analizę szczegółowych danych, które mogą odróżnić prawdziwą twarz od próby jej replikacji (np. maski lub zdjęcia).

wniosek

Dzięki temu artykułowi wyraźnie widać ważną rolę kamer czasu lotu (ToF) w dziedzinie obrazowania 3D. Korzyści z kamer ToF podkreślają również ich potencjał do zrewolucjonizowania branż, które opierają się na dokładnych danych przestrzennych.
Podczas gdy stereo widzenie, obrazowanie struktury światła i technologie ToF mają swoje zalety, kamery ToF wyróżniają się zdolnością do dostarczania bezpośrednich, dokładnych i skalowalnych pomiarów głębokości przy stosunkowo niskiej złożoności oprogramowania. Dzięki temu są one idealne do zastosowań, w których szybkość, dokładność i niezawodność są kluczowe.

Z ponad dziesięcioletnim doświadczeniem w branży w dostarczaniu i dostosowywaniuKamery OEM, Sinoseen może zapewnić najbardziej wyspecjalizowane rozwiązania obrazowania dla modułu aparatu. Niezależnie od tego, czy jest to interfejs MIPI, USB, dvp czy MIPI csi-2, Sinoseen zawsze ma rozwiązanie dla Państwa zadowolenia, proszę nie wahaj się skontaktować z nami, jeśli czegoś potrzebują.