Ang pagkakaiba sa pagitan ng oras ng flight(ToF) at iba pang mga 3D depth mapping camera

Ang kakayahang makaramdam at makihalubilo sa mundo ng 3D ay nagiging lalong mahalaga sa landscape ng teknolohiya ngayon, at isa sa mga pinaka promising ay Time of Flight (ToF) na teknolohiya. Ito ay isang breakthrough 3D depth mapping solution na nakakakuha ng katanyagan sa mga di mobile na lugar tulad ng pang industriya na automation at tingi. Kahit na ang konsepto ng ToF ay nasa paligid mula noong 1990s kasama ang pag lock ng teknolohiya ng CCD, ito ay lamang sa huling ilang taon na ito ay dahan dahan na matured upang matugunan ang mahigpit na mga kinakailangan ng propesyonal na merkado.

Sa post na ito, darating kami upang kumuha ng malalim na pagtingin sa kung bakit ang mga camera ng ToF ay nagiging mas at mas popular para sa 3D depth mapping, at kung paano sila naiiba mula sa iba pang mga teknolohiya ng imaging ng 3D tulad ng stereo vision imaging at nakabalangkas na imaging ng liwanag.

Ano ang 3D depth mapping?

3D depth mapping, maaari ring tawaging depth sensing o 3D mapping. Ito ay isang makabagong teknolohiya na lumilikha ng isang 3D view representasyon ng isang espasyo o bagay sa pamamagitan ng tumpak na pagsukat ng distansya sa pagitan ng sensor at iba't ibang mga punto sa kapaligiran. Sinisira nito ang mga limitasyon ng tradisyonal na data ng 2D camera at kritikal para sa mga application na nangangailangan ng tumpak na pang unawa ng spatial at mga kakayahan sa paggawa ng desisyon sa real time.

Sa core nito,3D lalim ng pagma mapangay nagsasangkot ng pag project ng isang mapagkukunan ng ilaw sa isang bagay at pagkatapos ay paggamit ng isang camera o sensor upang makuha ang naaninag na liwanag. Ang nakunan ng data ay sinusuri upang matukoy ang pagkaantala ng oras o pattern deviation ng reflected light upang makabuo ng isang malalim na mapa. Sa layman's terms, ang depth map ay isang digital blueprint na naglalarawan ng relatibong distansya sa pagitan ng bawat elemento ng eksena at ng sensor.3D depth mapping ay ang pagkakaiba sa pagitan ng isang static na imahe at isang dynamic na interactive na mundo.

Ano ang stereo vision technology

Ang teknolohiya ng stereo vision ay inspirasyon ng kakayahan ng mata ng tao na makaunawa ng lalim sa pamamagitan ng binocular vision. Ang teknolohiya ay gumagamit ng konsepto ng stereo paralaks upang gayahin ang visual system ng mata ng tao, kung saan ang bawat camera ay nagtatala ng kanyang larangan ng view at pagkatapos ay ginagamit ang iba't ibang mga imahe na ito upang makalkula ang mga distansya ng mga bagay sa isang eksena. Ang stereo paralaks ay ang pagkakaiba sa posisyon ng imahe ng isang bagay na nakikita ng kaliwang mata at kanang mata. At ang proseso kung saan ang utak ay kumukuha ng malalim na impormasyon mula sa isang 2D retinal image sa pamamagitan ng binocular paralaks ay tinatawag na stereopsis.

Ang mga stereo vision camera ay gumagamit ng teknolohiyang ito mismo. Nakukuha nila ang dalawang magkahiwalay na imahe mula sa iba't ibang mga pananaw (katulad ng mata ng tao) at pagkatapos ay computationally correlate ang mga imaheng ito upang matukoy ang mga distansya ng bagay. Ang mga mapa ng lalim ay binuo sa pamamagitan ng pagkilala sa mga kaukulang tampok sa dalawang imahe at pagsukat ng pahalang na paglipat o paralaks sa pagitan ng mga tampok na ito. Ang isang bagay na dapat tandaan ay ang mas malaki ang paralaks, mas malapit ang bagay sa tagamasid.

Paano gumagana ang stereo vision camera?

Stereo vision camera gayahin ang pamamaraan ng mata ng tao, na perceives lalim sa pamamagitan ng geometry ng triangulation, kung saan may ilang mga pangunahing katangian upang isaalang alang:

• Baseline: ang distansya sa pagitan ng dalawang camera, katulad ng human pupil spacing (~ 50-75 mm, pupillary distance).
• Resolusyon: proporsyonal sa lalim. Ang mga sensor ng mas mataas na resolution ay nagbibigay ng higit pang mga pixel upang suriin ang paralaks, na nagpapahintulot para sa mas tumpak na mga kalkulasyon ng lalim.
• Focal length: Ang focal length ay proporsyonal sa lalim ng field. Makakaapekto sa lalim ng saklaw at field of view, maikling focal ng haba, malawak na field ng view, ngunit mahinang malalim na pang-unawa ng malapit na field;haba ng focalay mataas, ang patlang ng view ay malaki, ang mas detalyadong pagmamasid ng mga bagay sa malapit na patlang.

Ang mga stereo vision camera ay partikular na angkop para sa mga panlabas na application na nangangailangan ng isang malaking larangan ng view, tulad ng mga awtomatikong sistema ng nabigasyon at 3D na muling pagtatayo. Siyempre, ang teknolohiya ay nangangailangan na ang nakunan ng imahe ay dapat magkaroon ng sapat na detalye at texture o inhomogeneity. Maaari rin naming mapahusay ang mga texture at detalye na ito sa pamamagitan ng pag iilaw sa eksena na may nakabalangkas na pag iilaw upang mapahusay ang pagtuklas ng tampok at mapabuti ang kalidad ng lalim ng mapa.

Ano ang structured light imaging?

Ang nakabalangkas na imaging ng ilaw ay isang sopistikadong pamamaraan ng pagmamapa ng lalim ng 3D na gumagamit ng isang mapagkukunan ng ilaw upang mag project ng isang pattern sa isang ibabaw at pagkatapos ay nakukuha ang pagbaluktot ng pattern na iyon habang nakikipag ugnayan ito sa 3D geometry ng bagay. Ang pamamaraan na ito ay nagbibigay daan para sa tumpak na pagsukat ng mga sukat ng isang bagay at muling pagtatayo ng hugis 3D nito.

Sa 3D imaging, ang mga nakabalangkas na light camera ay gumagamit ng isang mapagkukunan ng ilaw tulad ng isang laser o LED upang mag project ng isang pattern (karaniwan ay isang grid o serye ng mga guhit). Ang layunin ng pattern ay upang mapahusay ang kakayahan ng camera na makilala at sukatin ang mga pagbabago sa ibabaw na naiilawan nito. Kapag ang pattern ay nagliliwanag sa ibabaw ng isang bagay, ito ay deforms ayon sa hugis at spatial na mga katangian ng bagay. Angmodule ng cameramaaaring makuha ang mga baluktot na pattern na ito sa iba't ibang mga anggulo sa pinagmulan ng ilaw.

Paano gumagana ang isang nakabalangkas na light camera?

Ang nakabalangkas na light camera imaging ay nagsasangkot ng ilang mga hakbang, na maikling buod sa ibaba:

• Pattern projection: Ang isang espesyal na dinisenyo na light pattern ay naka project sa isang bagay, na pagkatapos ay deformed upang makamit ang 3D mapping batay sa mga contours ng bagay.
• Image Capture: Ang deformed pattern ay nakuha ng camera at ang mga pagbabago sa pattern ay sinusunod sa isang tiyak na anggulo. Ang lalim ng bagay ay hinuha sa pamamagitan ng paghahambing ng kilalang projected light pattern at ang liwanag na pakikipag ugnayan sa 3D ibabaw ng bagay.
• Triangulation: Ginagamit ng camera ang kilalang projected pattern at ang nakunan na imahe upang makalkula ang lalim ng bagay sa pamamagitan ng triangulation upang lumikha ng isang detalyadong 3D mapa.

Ang katumpakan at resolusyon ng nakabalangkas na imaging ng ilaw ay apektado ng mga kadahilanan tulad ng kalidad ng pinagmulan ng ilaw, ang pagiging kumplikado ng pattern, at ang kakayahan ng camera na malutas ang mga detalye. Ang pamamaraan na ito ay partikular na epektibo sa mga kapaligiran kung saan ang pag iilaw ay kinokontrol at ang mga tampok ng ibabaw ng bagay ay malinaw na nakikita.

Ano ang Time-of-Flight Imaging?

Ang time-of-Flight (ToF) imaging ay natalakay na sa isang espesyal na artikulo. Ang time-of-Flight (ToF) imaging ay isang teknolohiya na may mataas na katumpakan at pagganap sa real time, at ito ang ginustong solusyon para sa 3D depth mapping ngayon. sa gitna ng teknolohiya ng ToF ay ang pinagmulan ng ilaw, na sumusukat sa oras na kinakailangan para sa signal ng ilaw upang magpalaganap mula sa camera, sumasalamin sa off ng bagay, at bumalik sa sensor, na nagpapahintulot sa distansya sa bagay na kalkulahin na may kamangha manghang katumpakan. Ang mga interesadong partido ay maaaring sumangguni sa nakaraang artikulo para sa isang malalim na pagtingin sa mga prinsipyo ng teknolohiya ng ToF pati na rin ang mga kalamangan at pagkukulang nito.

Stereo Vision kumpara sa Nakabalangkas na Liwanag kumpara sa Time-of-Flight (ToF) Imaging

Pagdating sa 3D imaging, ang pagpipilian sa pagitan ng stereo vision, nakabalangkas na liwanag imaging, at oras ng paglipad (ToF) pamamaraan ay karaniwang depende sa mga tiyak na kinakailangan ng application. Ang bawat diskarte ay may sariling mga benepisyo at limitasyon, na galugarin namin nang detalyado upang matulungan kang maunawaan kung bakit ang mga camera ng ToF ay lalong kinikilala bilang ginustong pagpipilian para sa maraming mga application ng pagmamapa ng 3D.

Bakit mas mahusay na pagpipilian ang time-of-flight (ToF) camera para sa 3D mapping?

Ang katumpakan ay kritikal sa teknolohiya ng pagmamapa ng 3D. Sa itaas, nalaman namin kung ano ang 3D depth imaging, pati na rin ang impormasyon tungkol sa oras ng paglipad (ToF), nakabalangkas na liwanag, at stereo vision. Maikling buod natin kung bakit mas angkop ang time-of-flight (ToF) para sa 3D mapping.

• Direktang Pagsukat ng Lalim:Ang mga camera ng ToF ay maaaring masukat ang lalim nang direkta, na nagpapasimple ng mga kinakailangan sa pagproseso ng data kumpara sa stereo vision o nakabalangkas na mga sistema ng ilaw na umaasa sa mga kumplikadong algorithm upang makalkula ang lalim batay sa paralaks ng imahe o pattern distortion.
• Mataas na Katumpakan at Expandability:Ang pagbibigay ng mataas na katumpakan ng mga sukat hanggang sa mm hanggang cm, na pinagsama sa isang napapalawak na lalim na hanay, ay gumagawa ng ToF camera na mahusay na angkop para sa mga pagsukat ng katumpakan sa iba't ibang mga distansya.
• Pagiging kumplikado ng software:Ang data ng lalim ng camera ng ToF ay nabuo nang direkta mula sa sensor, na binabawasan ang pangangailangan para sa mga algorithm. Pinahusay na kahusayan sa pagproseso ng data at mas mabilis na pagpapatupad.
• Mas mahusay na mababang ilaw na pagganap:Kung ikukumpara sa stereo vision na umaasa sa isang mapagkukunan ng ilaw, ang mga camera ng Tof ay gumaganap nang mas mahusay sa mga kondisyon ng mababang ilaw dahil sa isang aktibo at maaasahang mapagkukunan ng liwanag.
• Compact at enerhiya mahusay na disenyo:Hindi tulad ng iba pang mga sensor, ang mga camera ng Tof ay mas compact at kumonsumo ng mas kaunting kapangyarihan. Mainam para sa mga aparatong portable o pinapatakbo ng baterya.
• Real time na pagproseso ng data:Ang Tof camera ay nakukuha at pinoproseso ang data ng lalim nang napakabilis, na ginagawang mainam para sa mga application ng real time tulad ng robotics.

Anong mga application ang nangangailangan ng time-of-flight camera?

Autonomous Mobile Robots (AMR):Ang Tof camera ay nagbibigay ng real time na pagsukat ng distansya at pagtuklas ng balakid, na nagbibigay sa AMR ng kakayahang umangkop upang mag navigate sa kumplikadong panlabas at panloob na kapaligiran. Tumutulong para sa pagpaplano ng landas at pag iwas sa banggaan, pagpapabuti ng awtonomiya ng robot at pagiging maaasahan.

Mga Automated Guided Vehicles (AGVs):Sa mga kapaligiran ng warehouse at pagmamanupaktura, ang mga AGV na nilagyan ng mga camera ng ToF ay nagsisiguro ng maaasahang nabigasyon at tumpak na paghawak ng materyal. Ang data ng lalim na ibinigay ng mga camera na ito ay sumusuporta sa mga advanced na algorithm ng paghahanap ng landas upang ma optimize ang logistik at mabawasan ang interbensyon ng tao.

Facial pagkilala batay sa anti spoofing aparato:Ang mga camera ng ToF sa mga pinalaki na sistema ng pagkilala sa mukha ay pumipigil sa hindi awtorisadong pag access sa pamamagitan ng spoofing ng pagkilala sa mukha sa pamamagitan ng pagsusuri ng malalim na data na maaaring makilala ang pagkakaiba sa pagitan ng isang tunay na mukha at isang pagtatangka na gayahin ito (hal., isang maskara o larawan).

Pangwakas na Salita

Sa pamamagitan ng artikulong ito, malinaw na makita ang mahalagang papel ng mga camera ng oras ng paglipad (ToF) sa larangan ng 3D imaging. Ang mga benepisyo ng mga camera ng ToF ay nagtatampok din ng kanilang potensyal na mag rebolusyon sa mga industriya na umaasa sa tumpak na spatial data.
Habang ang stereo vision, nakabalangkas na ilaw imaging, at mga teknolohiya ng ToF bawat isa ay may sariling mga merito sa pagitan nila, ang mga camera ng ToF ay nakatayo para sa kanilang kakayahang magbigay ng direkta, tumpak, at scalable na mga sukat ng lalim na may medyo mababang pagiging kumplikado ng software. Ginagawa nitong mainam ang mga ito para sa mga application kung saan ang bilis, katumpakan at pagiging maaasahan ay kritikal.

Sa mahigit isang dekada ng karanasan sa industriya sa pagbibigay at pagpapasadyaOEM mga camera, Sinoseen ay maaaring magbigay sa iyo ng mga pinaka dalubhasang mga solusyon sa imaging para sa iyong module ng camera. Kung ito ay MIPI, USB, dvp o MIPI csi-2 interface, Sinoseen palaging may isang solusyon para sa iyong kasiyahan, mangyaring huwag mag atubiling makipag ugnay sa amin kung kailangan mo ng anumang bagay.