diferența dintre timpul de zbor și alte camere de cartografiere a adâncimii 3D

Capacitatea de a simți și de a interacționa cu lumea 3D devine din ce în ce mai importantă în peisajul tehnologic de astăzi, iar una dintre cele mai promițătoare este tehnologia Time-of-Flight (ToF). Aceasta este o soluție de cartografie a adâncimii 3D revoluționară, care câștigă popularitate în domenii non-mobile, cum ar fi automatizarea industrială și comerțul cu amănuntul. Deși conceptul ToF există încă din anii 1990, împreună cu tehnologia de blocare CCD, numai în ultimii ani a maturizat încet pentru a satisface cerințele stricte ale pieței profesionale.

În acest articol, vom analiza în detaliu de ce camerele ToF devin din ce în ce mai populare pentru cartografierea adâncimii 3D și cum diferă de alte tehnologii de imagistică 3D, cum ar fi imagistica de viziune stereo și imagistica cu lumină structurată.

Ce este cartografierea adâncimii 3D?

Cartografia de adâncime 3D, poate fi numită și detectare de adâncime sau cartografie 3D. Este o tehnologie de ultimă oră care creează o reprezentare 3D a unui spațiu sau obiect prin măsurarea exactă a distanței dintre senzor și diferite puncte din mediu. Acesta depășește limitele datelor tradiționale ale camerelor 2D și este esențial pentru aplicațiile care necesită o percepție spațială precisă și capacități de luare a deciziilor în timp real.

în miezul său,Cartografierea adâncimii 3Dimplică proiecționarea unei surse de lumină pe un obiect și apoi utilizarea unei camere sau a unui senzor pentru a capta lumina reflectată. Datele capturate sunt analizate pentru a determina întârzierea în timp sau devierea de model a luminii reflectate pentru a genera o hartă de adâncime. În termeni simpli, o hartă de adâncime este un plan digital care descrie distanța relativă dintre fiecare element al scenei și senzorul.

Ce este tehnologia de viziune stereo?

Tehnologia de viziune stereo este inspirată de capacitatea ochiului uman de a percepe adâncimea prin intermediul vederii binoculare. Tehnologia utilizează conceptul de paralaxă stereo pentru a imita sistemul vizual al ochiului uman, în care fiecare cameră înregistrează câmpul său de vedere și apoi folosește aceste imagini diferite pentru a calcula distanțele obiectelor dintr-o scenă. Paralaxa stereo este diferența de poziție a imaginii unui obiect văzută de ochiul stâng și ochiul drept. Procesul prin care creierul extrage informaţii de profunzime dintr-o imagine retinică 2D prin paralaxă binoculară se numeşte stereopsie.

Camerele cu viziune stereo folosesc exact această tehnologie. Ele captează două imagini separate din diferite puncte de vedere (similar cu ochiul uman) și apoi corelează aceste imagini computerizat pentru a determina distanțele obiectelor. Hărțile de adâncime sunt construite prin recunoașterea caracteristicilor corespunzătoare din cele două imagini și măsurarea deplasării orizontale sau paralaxului dintre aceste caracteristici. Un lucru de remarcat este că cu cât paralaxa este mai mare, cu atât obiectul este mai aproape de observator.

Cum funcţionează o cameră de fotografiat cu viziune stereo?

Camerele de viziune stereo imită tehnica ochiului uman, care percepe adâncimea prin geometria triangulației, unde există mai multe atribute cheie de luat în considerare:

• Linia de referință: distanța dintre cele două camere, similară cu distanța dintre pupile umane (~50-75 mm, distanța dintre pupile).
• Rezoluție: proporțională cu adâncimea. Senzorii cu rezoluție mai mare oferă mai mulți pixeli pentru a analiza paralaxa, permițând calcule mai precise de adâncime.
• Lungimea focală: lungimea focală este proporțională cu adâncimea câmpului. afectează gama de adâncimi și câmpul de vedere, lungimea focală scurtă, câmpul de vedere larg, dar percepția slabă a adâncimii câmpului de vedere apropiat;distanță focalăeste mai mare, câmpul de vedere este mai mare, observarea mai detaliată a obiectelor din câmpul de vizionare.

Camerele de imagine stereo sunt în special potrivite pentru aplicații în aer liber care necesită un câmp de vedere larg, cum ar fi sistemele de navigație automată și reconstrucția 3D. Desigur, tehnologia cere ca imaginea capturată să aibă suficiente detalii și textură sau inomogenitate. Putem, de asemenea, să îmbunătățim aceste texturi și detalii luminând scena cu iluminare structurată pentru a îmbunătăți detectarea caracteristicilor și pentru a îmbunătăți calitatea hărții de adâncime.

Ce este imagistica cu lumină structurată?

Structured light imaging este o metodă sofisticată de cartografiere a adâncimii 3D care utilizează o sursă de lumină pentru a proiecta un model pe o suprafață și apoi captează distorsionarea acestui model pe măsură ce interacționează cu geometria 3D a obiectului. Această tehnică permite măsurarea exactă a dimensiunilor unui obiect și reconstrucția formei sale 3D.

În imagistica 3D, camerele cu lumină structurată folosesc o sursă de lumină, cum ar fi un laser sau un LED, pentru a proiecta un model (de obicei o grilă sau o serie de dungi). Scopul modelului este de a spori capacitatea camerei de a recunoaște și măsura modificările în suprafața pe care o iluminează. Când modelul iluminează suprafața unui obiect, se deformează în funcție de forma și proprietățile spațiale ale obiectului. În cazulmodul de camerăpoate capta aceste modele distorsionate la unghiuri diferite de la sursa de lumină.

Cum funcţionează o cameră cu lumină structurată?

Imaginile cu lumină structurată ale camerelor de fotografiat implică mai multe etape, care sunt rezumate pe scurt mai jos:

• Proiecția de tip tip: Un model de lumină special proiectat este proiectat pe un obiect, care este apoi deformat pentru a obține o cartografie 3D bazată pe conturul obiectului.
• Captura imaginii: modelul deformat este capturat de cameră și modificările în model sunt observate la un anumit unghi. Adâncimea obiectului este dedusă prin compararea modelului luminos proiectat cunoscut și a interacțiunii luminoase cu suprafața 3D a obiectului.
• Triangulare: Camera folosește modelul proiectați cunoscut și imaginea capturată pentru a calcula adâncimea obiectului prin triangulare pentru a crea o hartă 3D detaliată.

Precizia și rezoluția imaginii cu lumină structurată sunt afectate de factori precum calitatea sursei de lumină, complexitatea modelului și capacitatea camerei de a rezolva detalii. Această tehnică este deosebit de eficientă în medii în care iluminatul este controlat și caracteristicile suprafeței obiectului sunt clar vizibile.

Ce este imagistica de timp de zbor?

Imaginile Time-of-Flight (ToF) au fost deja abordate într-un articol special. Time-of-Flight (ToF) imaging este o tehnologie cu o precizie ridicată și performanță în timp real, și este soluția preferată pentru cartografierea adâncimii 3D astăzi. În centrul tehnologiei ToF este sursa de lumină, care măsoară timpul necesar pentru ca semnalul luminos să Părțile interesate pot consulta articolul precedent pentru a examina în detaliu principiile tehnologiei ToF, precum și avantajele și deficiențele acesteia.

Viziunea stereo vs. lumina structurată vs. imagistica în timpul zborului (ToF)

Când vine vorba de imagistica 3D, alegerea între viziunea stereo, imagistica cu lumină structurată și tehnicile de timp de zbor (ToF) depinde de obicei de cerințele specifice ale aplicației. Fiecare abordare are propriile avantaje și limitări, pe care le vom explora în detaliu pentru a vă ajuta să înțelegeți de ce camerele ToF sunt din ce în ce mai recunoscute ca alegerea preferată pentru multe aplicații de cartografie 3D.

De ce este o cameră de timp de zbor (ToF) o alegere mai bună pentru cartografierea 3D?

Precizia este esenţială pentru tehnologia cartografiei 3D. Mai sus, am învățat ce este imagistica de adâncime 3D, precum și informații despre timpul de zbor (ToF), lumina structurată și viziunea stereo. Să rezumăm pe scurt de ce timpul de zbor (ToF) este mai potrivit pentru cartografierea 3D.

• Măsurarea directă a adâncimii:Camerele ToF pot măsura adâncimea direct, simplificând cerințele de prelucrare a datelor în comparație cu sistemele de viziune stereo sau de lumină structurată care se bazează pe algoritmi complexi pentru a calcula adâncimea pe baza paralaxului imaginii sau a distorsionării modelului.
• Precizie ridicată și expansibilitate:Oferirea măsurătorilor de mare precizie de până la mm până la cm, combinată cu o gamă de adâncimi expandabile, face ca camera ToF să fie foarte potrivită pentru măsurători de precizie la distanțe diferite.
• Complexitatea software-ului:Datele de adâncime ale camerei ToF sunt generate direct de la senzor, reducând necesitatea de algoritmi. Eficiență îmbunătățită a procesării datelor și implementare mai rapidă.
• Performanță mai bună în condiții de lumină redusă:Comparativ cu vederea stereo care se bazează pe o sursă de lumină, camerele Tof funcționează mai bine în condiții de lumină scăzută datorită unei surse de lumină active și fiabile.
• Proiectare compactă și eficientă din punct de vedere energetic:Spre deosebire de alți senzori, camerele Tof sunt mai compacte și consumă mai puțină energie. Ideal pentru dispozitive portabile sau alimentate cu baterii.
• prelucrarea datelor în timp real:Camera Tof captează și procesează datele de adâncime foarte repede, fiind ideală pentru aplicații în timp real, cum ar fi robotica.

Ce aplicaţii au nevoie de camere de fotografiat?

Autonome roboți mobili (AMR):Camera Tof oferă măsurarea distanței în timp real și detectarea obstacolelor, oferind AMR flexibilitatea de a naviga în medii externe și interioare complexe. Ajută la planificarea traseului și la evitarea coliziunilor, îmbunătățind autonomia și fiabilitatea robotului.

Vehicule cu ghidare automată (AGV):În mediile de depozitare și de producție, AGV-urile echipate cu camere ToF asigură o navigație fiabilă și o manipulare precisă a materialelor. Datele de profunzime furnizate de aceste camere susțin algoritmi de găsire avansate de căi pentru a optimiza logistica și a reduce intervenția umană.

Dispozitive anti-spoofing bazate pe recunoașterea facială:Camerele ToF din sistemele de recunoaștere facială augmentată împiedică accesul neautorizat prin falsificarea recunoașterii faciale prin analiza datelor în profunzime care pot diferenția între o față reală și o încercare de a o replica (de exemplu, o mască sau o fotografie).

concluzie

Prin acest articol, este clar să vedem rolul important al camerelor de timp de zbor (ToF) în domeniul imagisticilor 3D. Beneficiile camerelor ToF evidențiază, de asemenea, potențialul lor de a revoluționa industriile care se bazează pe date spațiale exacte.
În timp ce viziunea stereo, imagistica cu lumină structurată și tehnologiile ToF au fiecare propriile lor merite, camerele ToF se remarcă pentru capacitatea lor de a oferi măsurători directe, precise și scalabile de adâncime cu o complexitate software relativ scăzută. Acest lucru le face ideale pentru aplicații în care viteza, acuratețea și fiabilitatea sunt critice.

Cu peste un deceniu de experienţă în industrie în furnizarea şi personalizareaCamere OEM, Sinoseen vă poate oferi cele mai specializate soluţii de imagistică pentru modulul de cameră. Fie că este MIPI, USB, dvp sau MIPI interfață csi-2, Sinoseen are întotdeauna o soluție pentru satisfacția dumneavoastră, vă rugăm să vă simțiți liberi să ne contactați dacă aveți nevoie de ceva.