Uçuş süresi (ToF) ve diğer 3D derinlik haritalama kameraları arasındaki fark

3B dünyayı algılama ve onunla etkileşim kurma yeteneği, günümüzün teknoloji ortamında giderek daha önemli hale geliyor ve en umut verici olanlardan biri, Uçuş Süresi (ToF) teknolojisidir. Bu, endüstriyel otomasyon ve perakende gibi mobil olmayan alanlarda popülerlik kazanan çığır açan bir 3D derinlik haritalama çözümüdür. ToF konsepti 1990'lı yıllardan beri CCD teknolojisini kilitlemek için var olmasına rağmen, profesyonel pazarın katı gereksinimlerini karşılamak için yavaş yavaş olgunlaştığı son birkaç yıldır.

Bu yazıda, ToF kameraların 3D derinlik haritalama için neden giderek daha popüler hale geldiğine ve bunların stereo görüş görüntüleme ve yapılandırılmış ışık görüntüleme gibi diğer 3D görüntüleme teknolojilerinden nasıl farklı olduğuna derinlemesine bir göz atmaya geleceğiz.

3B derinlik haritalama nedir?

3D derinlik haritalama, derinlik algılama veya 3D haritalama olarak da adlandırılabilir. Sensör ile ortamdaki çeşitli noktalar arasındaki mesafeyi doğru bir şekilde ölçerek bir alanın veya nesnenin 3D görünüm temsilini oluşturan son teknoloji bir teknolojidir. Geleneksel 2D kamera verilerinin sınırlamalarını ortadan kaldırır ve doğru uzamsal algı ve gerçek zamanlı karar verme yetenekleri gerektiren uygulamalar için kritik öneme sahiptir.

Özünde,3D derinlik haritalamabir ışık kaynağını bir nesneye yansıtmayı ve ardından yansıyan ışığı yakalamak için bir kamera veya sensör kullanmayı içerir. Yakalanan veriler, bir derinlik haritası oluşturmak için yansıyan ışığın zaman gecikmesini veya model sapmasını belirlemek için analiz edilir. Layman'ın terimleriyle, bir derinlik haritası, her bir sahne öğesi arasındaki göreceli mesafeyi tanımlayan dijital bir plandır ve sensor.3D derinlik haritalaması, statik bir görüntü ile dinamik bir etkileşimli dünya arasındaki farktır.

Stereo görüş teknolojisi nedir?

Stereo görüş teknolojisi, insan gözünün dürbün görüşü yoluyla derinliği algılama yeteneğinden ilham almıştır. Teknoloji, insan gözünün görsel sistemini taklit etmek için stereo paralaks kavramını kullanır, burada her kamera kendi görüş alanını kaydeder ve daha sonra bu farklı görüntüleri bir sahnedeki nesnelerin mesafelerini hesaplamak için kullanır. Stereo paralaks, bir nesnenin görüntüsünün sol göz ve sağ göz tarafından görülen konumundaki farktır. Ve beynin binoküler paralaks yoluyla 2 boyutlu bir retinal görüntüden derinlik bilgisini çıkardığı sürece stereopsis denir.

Stereo görüş kameraları bu teknolojiyi kullanır. Farklı bakış açılarından (insan gözüne benzer şekilde) iki ayrı görüntü yakalarlar ve daha sonra nesne mesafelerini belirlemek için bu görüntüleri hesaplamalı olarak ilişkilendirirler. Derinlik haritaları, iki görüntüdeki karşılık gelen özelliklerin tanınması ve bu özellikler arasındaki yatay yer değiştirmenin veya paralaksın ölçülmesiyle oluşturulur. Unutulmaması gereken bir şey, paralaks ne kadar büyükse, nesnenin gözlemciye o kadar yakın olmasıdır.

Stereo görüş kamerası nasıl çalışır?

Stereo görüş kameraları, dikkate alınması gereken birkaç temel özelliğin bulunduğu üçgenleme geometrisi aracılığıyla derinliği algılayan insan gözünün tekniğini taklit eder:

• Taban çizgisi: insan göz bebeği aralığına benzer şekilde iki kamera arasındaki mesafe (~50-75 mm, göz bebeği mesafesi).
• Çözünürlük: derinlikle orantılı. Daha yüksek çözünürlüklü sensörler, paralaksı analiz etmek için daha fazla piksel sağlayarak daha doğru derinlik hesaplamalarına olanak tanır.
• Odak uzaklığı: Odak uzaklığı, alan derinliği ile orantılıdır. Derinlik aralığını ve görüş alanını, uzunluğun kısa odağını, geniş görüş alanını, ancak yakın alanın zayıf derinlik algısını etkiler;Odakyüksektir, görüş alanı geniştir, yakın alandaki nesnelerin daha ayrıntılı gözlemi.

Stereo görüş kameraları, otomatik navigasyon sistemleri ve 3D rekonstrüksiyon gibi geniş bir görüş alanı gerektiren dış mekan uygulamaları için özellikle uygundur. Tabii ki, teknoloji, yakalanan görüntünün yeterli ayrıntıya ve dokuya veya homojen olmayanlığa sahip olmasını gerektirir. Özellik algılamayı geliştirmek ve derinlik haritasının kalitesini artırmak için sahneyi yapılandırılmış aydınlatmayla aydınlatarak bu dokuları ve ayrıntıları da geliştirebiliriz.

Yapılandırılmış ışık görüntüleme nedir?

Yapılandırılmış ışık görüntüleme, bir deseni bir yüzeye yansıtmak için bir ışık kaynağı kullanan ve ardından nesnenin 3B geometrisi ile etkileşime girerken bu desenin bozulmasını yakalayan gelişmiş bir 3B derinlik haritalama yöntemidir. Bu teknik, bir nesnenin boyutlarının doğru bir şekilde ölçülmesine ve 3B şeklinin yeniden yapılandırılmasına olanak tanır.

3D görüntülemede, yapılandırılmış ışık kameraları, bir deseni (genellikle bir ızgara veya bir dizi şerit) yansıtmak için lazer veya LED gibi bir ışık kaynağı kullanır. Desenin amacı, kameranın aydınlattığı yüzeydeki değişiklikleri tanıma ve ölçme yeteneğini geliştirmektir. Desen bir nesnenin yüzeyini aydınlattığında, nesnenin şekline ve uzamsal özelliklerine göre deforme olur. buKamera modülübu bozuk desenleri ışık kaynağına farklı açılarda yakalayabilir.

Yapılandırılmış bir ışıklı kamera nasıl çalışır?

Yapılandırılmış ışık kamerası görüntüleme, aşağıda kısaca özetlenen birkaç adımı içerir:

• Desen projeksiyonu: Özel olarak tasarlanmış bir ışık deseni bir nesneye yansıtılır ve daha sonra nesnenin konturlarına dayalı 3B haritalama elde etmek için deforme edilir.
• Görüntü Yakalama: Deforme olan desen kamera tarafından yakalanır ve desendeki değişiklikler belirli bir açıyla gözlemlenir. Nesnenin derinliği, bilinen yansıtılan ışık deseni ve nesnenin 3B yüzeyi ile ışık etkileşimi karşılaştırılarak çıkarılır.
• Üçgenleme: Kamera, ayrıntılı bir 3B harita oluşturmak için üçgenleme yoluyla nesnenin derinliğini hesaplamak için bilinen yansıtılan deseni ve yakalanan görüntüyü kullanır.

Yapılandırılmış ışık görüntülemenin doğruluğu ve çözünürlüğü, ışık kaynağının kalitesi, desenin karmaşıklığı ve kameranın ayrıntıları çözme yeteneği gibi faktörlerden etkilenir. Bu teknik, özellikle aydınlatmanın kontrollü olduğu ve nesnenin yüzey özelliklerinin açıkça görülebildiği ortamlarda etkilidir.

Uçuş Süresi Görüntüleme Nedir?

Uçuş Süresi (ToF) görüntüleme, özel bir makalede zaten ele alınmıştır. Time-of-Flight (ToF) görüntüleme, yüksek doğruluk ve gerçek zamanlı performansa sahip bir teknolojidir ve günümüzde 3D derinlik haritalama için tercih edilen çözümdür. ToF teknolojisinin kalbinde, ışık sinyalinin kameradan yayılması, nesneden yansıması ve sensöre geri dönmesi için geçen süreyi ölçen ve nesneye olan mesafenin inanılmaz bir doğrulukla hesaplanmasını sağlayan ışık kaynağı yer alır. İlgili taraflar, ToF teknolojisinin ilkelerinin yanı sıra avantajları ve eksiklikleri hakkında derinlemesine bir bakış için önceki makaleye başvurabilirler.

Stereo Görüş, Yapılandırılmış Işık ve Uçuş Süresi (ToF) Görüntüleme

3D görüntüleme söz konusu olduğunda, stereo görüş, yapılandırılmış ışık görüntüleme ve uçuş süresi (ToF) teknikleri arasındaki seçim genellikle uygulamanın özel gereksinimlerine bağlıdır. Her yaklaşımın, ToF kameraların neden birçok 3D haritalama uygulaması için giderek daha fazla tercih edilen seçenek olarak kabul edildiğini anlamanıza yardımcı olmak için ayrıntılı olarak inceleyeceğimiz kendi avantajları ve sınırlamaları vardır.

Uçuş süresi (ToF) kamerası 3D haritalama için neden daha iyi bir seçimdir?

Doğruluk, 3D haritalama teknolojisi için kritik öneme sahiptir. Yukarıda, 3D derinlik görüntülemenin ne olduğunu ve uçuş süresi (ToF), yapılandırılmış ışık ve stereo görüş hakkında bilgi edindik. Uçuş süresinin (ToF) neden 3B haritalama için daha uygun olduğunu kısaca özetleyelim.

• Doğrudan Derinlik Ölçümü:ToF kameralar, derinliği doğrudan ölçebilir ve görüntü paralaksı veya desen bozulmasına dayalı olarak derinliği hesaplamak için karmaşık algoritmalara dayanan stereo görüş veya yapılandırılmış ışık sistemlerine kıyasla veri işleme gereksinimlerini basitleştirir.
• Yüksek Doğruluk ve Genişletilebilirlik:Genişletilebilir derinlik aralığı ile birlikte mm'den cm'ye kadar yüksek doğrulukta ölçümler sağlaması, ToF kamerayı farklı mesafelerde hassas ölçümler için çok uygun hale getirir.
• Yazılım karmaşıklığı:ToF kamera derinliği verileri doğrudan sensörden üretilerek algoritmalara olan ihtiyacı azaltır. Geliştirilmiş veri işleme verimliliği ve daha hızlı uygulama.
• Daha iyi düşük ışık performansı:Bir ışık kaynağına dayanan stereo görüş ile karşılaştırıldığında, Tof kameralar, aktif ve güvenilir bir ışık kaynağı sayesinde düşük ışık koşullarında daha iyi performans gösterir.
• Kompakt ve enerji tasarruflu tasarım:Diğer sensörlerin aksine, Tof kameralar daha kompakttır ve daha az güç tüketir. Taşınabilir veya pille çalışan cihazlar için idealdir.
• Gerçek zamanlı veri işleme:Tof kamera, derinlik verilerini çok hızlı bir şekilde yakalar ve işler, bu da onu robotik gibi gerçek zamanlı uygulamalar için ideal hale getirir.

Hangi uygulamalar uçuş süresi kameralarına ihtiyaç duyar?

Otonom Mobil Robotlar (AMR):Tof kamera, gerçek zamanlı mesafe ölçümü ve engel algılama sağlayarak AMR'ye karmaşık dış ve iç ortamlarda gezinme esnekliği sağlar. Yol planlamasına ve çarpışmadan kaçınmaya yardımcı olarak robot otonomisini ve güvenilirliğini artırır.

Otomatik Yönlendirmeli Araçlar (AGV'ler):Depo ve üretim ortamlarında, ToF kameralarla donatılmış AGV'ler, güvenilir navigasyon ve doğru malzeme taşıma sağlar. Bu kameralar tarafından sağlanan derinlik verileri, lojistiği optimize etmek ve insan müdahalesini azaltmak için gelişmiş yol bulma algoritmalarını destekler.

Yüz tanıma tabanlı sahteciliğe karşı koruma cihazları:Artırılmış yüz tanıma sistemlerindeki ToF kameralar, gerçek bir yüz ile onu kopyalama girişimi (ör. bir maske veya fotoğraf) arasında ayrım yapabilen derinlemesine verileri analiz ederek yüz tanıma sahtekarlığı yoluyla yetkisiz erişimi önler.

Son

Bu makale sayesinde, uçuş süresi (ToF) kameralarının 3D görüntüleme alanındaki önemli rolünü görmek açıktır. ToF kameraların faydaları, doğru uzamsal verilere dayanan endüstrilerde devrim yaratma potansiyellerini de vurgulamaktadır.
Stereo görüş, yapılandırılmış ışık görüntüleme ve ToF teknolojilerinin her birinin aralarında kendi avantajları olsa da, ToF kameralar, nispeten düşük yazılım karmaşıklığı ile doğrudan, doğru ve ölçeklenebilir derinlik ölçümleri sağlama yetenekleriyle öne çıkıyor. Bu, onları hız, doğruluk ve güvenilirliğin kritik olduğu uygulamalar için ideal hale getirir.

Tedarik ve özelleştirme konusunda on yılı aşkın endüstri deneyimi ileOEM kameralar, Sinoseen, kamera modülünüz için size en özel görüntüleme çözümlerini sağlayabilir. MIPI, USB, dvp veya MIPI csi-2 arayüzü olsun, Sinoseen'in memnuniyetiniz için her zaman bir çözümü vardır, bir şeye ihtiyacınız olursa lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.