ang pagkakaiba sa pagitan ng oras ng paglipad at iba pang mga 3d na mga camera ng pagmapa ng lalim

Ang kakayahang makaramdam at makipag-ugnayan sa 3D na mundo ay nagiging lalong mahalaga sa kasalukuyang teknolohiya, at isa sa mga pinaka-promising ay ang Time-of-Flight (ToF) na teknolohiya. Ito ay isang makabagong solusyon sa 3D depth mapping na nagiging tanyag sa mga hindi mobile na larangan tulad ng industriyal na awtomasyon at retail. Bagaman ang konsepto ng ToF ay umiiral na mula pa noong 1990s kasama ang locking CCD na teknolohiya, sa mga nakaraang taon lamang ito unti-unting umunlad upang matugunan ang mahigpit na mga kinakailangan ng propesyonal na merkado.

Sa post na ito, titingnan natin nang mas malalim kung bakit ang mga ToF camera ay nagiging mas tanyag para sa 3D depth mapping, at kung paano sila naiiba sa iba pang mga teknolohiya ng 3D imaging tulad ng stereo vision imaging at structured light imaging.

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 representation 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. Ito ay lumalampas sa mga limitasyon ng tradisyonal na 2D camera data at mahalaga para sa mga aplikasyon na nangangailangan ng tumpak na spatial perception at real-time decision-making capabilities.

sa gitna nito,3D depth mappingkabilang ang pag-project ng isang light source sa isang bagay at pagkatapos ay paggamit ng isang camera o sensor upang kunin ang na-reflect na ilaw. Ang nakuhang data ay sinusuri upang matukoy ang time delay o pattern deviation ng na-reflect na ilaw upang makabuo ng isang depth map. Sa simpleng salita, ang depth map ay isang digital blueprint na naglalarawan ng kaugnay na distansya sa pagitan ng bawat elemento ng eksena at ng sensor. Ang 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 hango sa kakayahan ng mata ng tao na makakita ng lalim sa pamamagitan ng binocular vision. Ang teknolohiya ay gumagamit ng konsepto ng stereo parallax upang gayahin ang visual system ng mata ng tao, kung saan ang bawat kamera ay nagre-record ng kanyang larangan ng pananaw at pagkatapos ay ginagamit ang mga iba't ibang imahe na ito upang kalkulahin ang distansya ng mga bagay sa isang eksena. Ang stereo parallax ay ang pagkakaiba sa posisyon ng imahe ng isang bagay na nakikita ng kaliwang mata at ng kanang mata. At ang proseso kung saan ang utak ay kumukuha ng impormasyon ng lalim mula sa isang 2D retinal na imahe sa pamamagitan ng binocular parallax ay tinatawag na stereopsis.

Ang mga stereo vision camera ay gumagamit ng napaka teknolohiyang ito. Kumukuha sila ng dalawang hiwalay na imahe mula sa iba't ibang pananaw (katulad ng mata ng tao) at pagkatapos ay kinokorelasyon ang mga imahe na ito sa pamamagitan ng komputasyon upang matukoy ang distansya ng mga bagay. Ang mga depth map ay binubuo sa pamamagitan ng pagkilala sa mga katugmang tampok sa dalawang imahe at pagsukat sa pahalang na paglipat o parallax sa pagitan ng mga tampok na ito. Isang bagay na dapat tandaan ay na mas malaki ang parallax, mas malapit ang bagay sa tagamasid.

Paano gumagana ang isang stereo vision camera?

Ang mga stereo vision camera ay ginagaya ang teknika ng mata ng tao, na nakakaunawa ng lalim sa pamamagitan ng heometriya ng triangulation, kung saan may ilang mga pangunahing katangian na dapat isaalang-alang:

• Baseline: ang distansya sa pagitan ng dalawang camera, katulad ng espasyo ng pupil ng tao (~50-75 mm, distansya ng pupillary).
• Resolusyon: proporsyonal sa lalim. Ang mas mataas na resolusyon na mga sensor ay nagbibigay ng mas maraming pixel upang suriin ang parallax, na nagpapahintulot para sa mas tumpak na pagkalkula ng lalim.
• Haba ng pokus: Ang haba ng pokus ay proporsyonal sa lalim ng larangan. Nakakaapekto sa saklaw ng lalim at larangan ng pananaw, maikling haba ng pokus, malawak na larangan ng pananaw, ngunit mahirap ang pag-unawa sa lalim ng malapit na larangan;focal lengthmataas, ang larangan ng pananaw ay malaki, mas detalyadong pagmamasid ng mga bagay sa malapit na larangan.

Ang mga stereo vision camera ay partikular na angkop para sa mga panlabas na aplikasyon na nangangailangan ng malaking larangan ng pananaw, tulad ng mga awtomatikong sistema ng nabigasyon at 3D na muling pagtatayo. Siyempre, ang teknolohiya ay nangangailangan na ang nakuhang imahe ay dapat magkaroon ng sapat na detalye at texture o hindi pagkakapare-pareho. Maaari rin naming pahusayin ang mga texture at detalye na ito sa pamamagitan ng pag-iilaw sa eksena gamit ang naka-istrukturang ilaw upang mapahusay ang pagtuklas ng tampok at mapabuti ang kalidad ng depth map.

Ano ang naka-istrukturang imaging ng ilaw?

Ang structured light imaging ay isang sopistikadong 3D depth mapping method na gumagamit ng isang light source upang i-project ang isang pattern sa isang surface at pagkatapos ay kinukuha ang distortion ng pattern na iyon habang ito ay nakikipag-ugnayan sa 3D geometry ng bagay. Ang teknik na ito ay nagbibigay-daan para sa tumpak na pagsukat ng mga sukat ng isang bagay at muling pagbuo ng 3D na hugis nito.

Sa 3D imaging, ang structured light cameras ay gumagamit ng isang light source tulad ng laser o LED upang i-project ang isang pattern (karaniwang isang grid o serye ng mga stripes). Ang layunin ng pattern ay upang mapabuti ang kakayahan ng camera na kilalanin at sukatin ang mga pagbabago sa surface na kanyang pinapaliwanag. Kapag ang pattern ay nagpapaliwanag sa surface ng isang bagay, ito ay nagiging deformed ayon sa hugis at spatial properties ng bagay. AngModulo ng cameramaaaring kunin ang mga distorted patterns na ito sa iba't ibang anggulo sa light source.

Paano gumagana ang isang structured light camera?

Ang structured light camera imaging ay kinabibilangan ng ilang mga hakbang, na maikli na nakasummarize sa ibaba:

• Projection ng pattern: Isang espesyal na dinisenyong pattern ng ilaw ang ipinapakita sa isang bagay, na pagkatapos ay na-deform upang makamit ang 3D mapping batay sa mga contour ng bagay.
• Pagkuha ng Imahe: Ang na-deform na pattern ay nahuhuli ng kamera at ang mga pagbabago sa pattern ay napapansin sa isang tiyak na anggulo. Ang lalim ng bagay ay ipinapalagay sa pamamagitan ng paghahambing ng kilalang projected light pattern at ang interaksyon ng ilaw sa 3D surface ng bagay.
• Triangulasyon: Ginagamit ng kamera ang kilalang projected pattern at ang nahuling imahe upang kalkulahin ang lalim ng bagay sa pamamagitan ng triangulasyon upang lumikha ng detalyadong 3D map.

Ang katumpakan at resolusyon ng structured light imaging ay naapektuhan ng mga salik tulad ng kalidad ng pinagmulan ng ilaw, ang kumplikado ng pattern, at ang kakayahan ng kamera na makilala ang mga detalye. Ang teknik na ito ay partikular na epektibo sa mga kapaligiran kung saan ang ilaw ay kontrolado 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 tinalakay na sa isang espesyal na artikulo. Ang Time-of-Flight (ToF) imaging ay isang teknolohiya na may mataas na katumpakan at real-time na pagganap, at ito ang pinakaprefer na solusyon para sa 3D depth mapping ngayon. Sa puso ng teknolohiyang ToF ay ang pinagmumulan ng ilaw, na sumusukat sa oras na kinakailangan para sa signal ng ilaw na kumalat mula sa kamera, magbalik mula sa bagay, at bumalik sa sensor, na nagpapahintulot sa distansya sa bagay na kalkulahin nang may kamangha-manghang katumpakan. Ang mga interesadong partido ay maaaring tumukoy sa nakaraang artikulo para sa mas malalim na pagtingin sa mga prinsipyo ng teknolohiyang ToF pati na rin ang mga bentahe at kakulangan nito.

Stereo Vision vs. Structured Light vs. Time-of-Flight (ToF) Imaging

Kapag pinag-uusapan ang 3D imaging, ang pagpili sa pagitan ng stereo vision, structured light imaging, at time-of-flight (ToF) techniques ay karaniwang nakasalalay sa mga tiyak na kinakailangan ng aplikasyon. Bawat pamamaraan ay may kanya-kanyang benepisyo at limitasyon, na ating susuriin nang detalyado upang matulungan kang maunawaan kung bakit ang mga ToF camera ay unti-unting kinikilala bilang mas pinipiling pagpipilian para sa maraming aplikasyon ng 3D mapping.

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

Ang katumpakan ay kritikal sa teknolohiya ng 3D mapping. Sa itaas, natutunan natin kung ano ang 3D depth imaging, pati na rin ang impormasyon tungkol sa time-of-flight (ToF), structured light, at stereo vision. Balangkasin natin nang mabilis kung bakit mas angkop ang time-of-flight (ToF) para sa 3D mapping.

• Direktang Pagsukat ng Lalim:Maaaring sukatin ng mga ToF camera ang lalim nang direkta, na nagpapadali sa mga kinakailangan sa pagproseso ng data kumpara sa stereo vision o structured light systems na umaasa sa mga kumplikadong algorithm upang kalkulahin ang lalim batay sa parallax ng imahe o pagkasira ng pattern.
• Mataas na Katumpakan at Expandability:Ang pagbibigay ng mataas na katumpakan ng mga sukat mula mm hanggang cm, na pinagsama sa isang expandable na saklaw ng lalim, ay ginagawang angkop ang ToF camera para sa mga sukat ng katumpakan sa iba't ibang distansya.
• Kumplikadong Software:Ang data ng lalim ng ToF camera ay nabuo nang direkta mula sa sensor, na nagpapababa sa pangangailangan para sa mga algorithm. Pinabuting kahusayan sa pagproseso ng data at mas mabilis na pagpapatupad.
• Mas mahusay na pagganap sa mababang ilaw:Kung ikukumpara sa stereo vision na umaasa sa isang pinagmumulan ng ilaw, ang mga Tof camera ay mas mahusay sa mababang kondisyon ng ilaw dahil sa isang aktibo at maaasahang pinagmumulan ng ilaw.
• Siksik at mahusay sa enerhiya na disenyo:Hindi tulad ng ibang mga sensor, ang mga Tof camera ay mas siksik at kumakain ng mas kaunting kuryente. Perpekto para sa mga portable o baterya-powered na mga aparato.
• real-time na pagproseso ng data:Ang Tof camera ay mabilis na kumukuha at nagpoproseso ng data ng lalim, na ginagawang perpekto para sa mga real-time na aplikasyon tulad ng robotics.

Anong mga aplikasyon ang nangangailangan ng time-of-flight cameras?

Autonomous Mobile Robots (AMR):Ang Tof camera ay nagbibigay ng real-time na sukat ng distansya at pagtuklas ng hadlang, na nagbibigay sa AMR ng kakayahang mag-navigate sa kumplikadong mga panlabas at panloob na kapaligiran. Tumutulong para sa pagpaplano ng landas at pag-iwas sa banggaan, pinapabuti ang awtonomiya at pagiging maaasahan ng robot.

Automated Guided Vehicles (AGVs):Sa mga warehouse at manufacturing na kapaligiran, ang mga AGV na nilagyan ng ToF cameras ay nagsisiguro ng maaasahang nabigasyon at tumpak na paghawak ng materyal. Ang depth data na ibinibigay ng mga kamerang ito ay sumusuporta sa mga advanced path-finding algorithms upang i-optimize ang logistics at bawasan ang interbensyon ng tao.

Mga device na batay sa pagkilala sa mukha para sa anti-spoofing:Ang mga ToF cameras sa mga augmented face recognition systems ay pumipigil sa hindi awtorisadong pag-access sa pamamagitan ng pagkilala sa mukha sa spoofing sa pamamagitan ng pagsusuri ng in-depth data na makakapag-iba sa pagitan ng tunay na mukha at isang pagtatangkang ulitin ito (hal. isang maskara o larawan).

konklusyon

Sa pamamagitan ng artikulong ito, malinaw na makikita ang mahalagang papel ng time-of-flight (ToF) cameras sa larangan ng 3D imaging. Ang mga benepisyo ng ToF cameras ay nagha-highlight din ng kanilang potensyal na baguhin ang mga industriya na umaasa sa tumpak na spatial data.
Habang ang stereo vision, structured light imaging, at ToF technologies ay may kanya-kanyang mga pakinabang, ang mga ToF camera ay namumukod-tangi dahil sa kanilang kakayahang magbigay ng direktang, tumpak, at scalable na mga sukat ng lalim na may medyo mababang kumplikadong software. Ginagawa nitong perpekto ang mga ito para sa mga aplikasyon kung saan ang bilis, katumpakan at pagiging maaasahan ay kritikal.

Sa higit sa isang dekada ng karanasan sa industriya sa pagbibigay at pag-customize ngOEM cameras, ang Sinoseen ay makapagbibigay sa iyo ng pinaka-espesyal na mga solusyon sa imaging para sa iyong camera module. Kung ito man ay MIPI, USB, dvp o MIPI csi-2 interface, palaging may solusyon ang Sinoseen para sa iyong kasiyahan, mangyaring huwag mag-atubiling makipag-ugnayan sa amin kung kailangan mo ng anuman.