Mélységszintező kamerák: Hányféle van és hogyan működnek?

A mélységszintet érzékelő kamera modulok mostmár kulcsfontosságúak az beágyazott rendszerek, a robotika, az ipari automatizálás és az önvezető járművek területén. Engedélyezik a gépeknek, hogy három dimenzióban "látogassanak" a világon, pontosan úgy, ahogy mi, az emberek tesszük. A mélységet érzékelő technológiák, beleértve a Time-of-Flight (ToF), LiDAR és strukturált fény kamereket, precíz térbeli észlelést biztosítanak a gépek számára, amely lehetővé teszi a nagy fokú interaktivitást és automatizálást sokféle alkalmazásban. Ezek a technológiák ösztönözik az önvezető járművek, a robotikai navigáció, az ipari automatizálás és a növekményes valóság fejlesztését. Ez a cikk részletesen megvizsgálja, hogyan működnek a mélységet érzékelő kamerek, a különböző technológiai típusokat és változatos alkalmazásait a modern technológia területén. Korábbi cikkeinkben már ismerettettük be a ToF és más 3D térkép-kamereket . További részletekért hivatkozzon rájuk.

Különböző típusú mélységet érzékelő kamerek és alapvető implementációs elveik

Mielőtt megértenénk a különböző típusú mélységszintező kamerát, először értsük meg, mit jelent a mélységszintezés.

Mi az a mélységszintezés?

A mélységszintezés egy technika, amely méri a távolságot egy eszköz és egy objektum között vagy két objektum között. Ezt egy 3D mélységszintező kamera segítségével lehet elvégezni, amely automatikusan észleli bármilyen objektum jelenlét az eszköz közelében, és bármikor méri az objektum távolságát. Ez a technológia hasznos olyan eszközök számára, amelyek mélységszintező kamerákat integrálnak, vagy önálló mobil alkalmazások számára, amelyek valós időben döntenek a távolság mérése alapján.

A mai napig használt mélységszintezési technológiák közül a három leggyakrabban használt:
1. Strukturált fény
2. Sztereovizió
3. Léptetési idő
1. Direkt léptetési idő (dToF)
1. LiDAR
2. Indirekt léptetési idő (iToF)
Nézzük meg részletesebben minden mélységszintező technológia elveit.

STRUKTÚRÁLT FÉNY

A strukturált fény-kamerák mélységet és kontúrt számítanak ki egy ismert fényminta (például laser, LED stb.) projekcióján keresztül (általában síkos formájú), amelyet a célfelületre vetítenek, és elemzik a visszaprstott minta torzulását. Ez a technológia kitűnően alkalmas magas pontosságú és stabil alkalmazásokra ellenőrzött fényes feltételek között, általában viszont korlátozott működési tartományuk miatt használják a 3D skenneléshez és modellezéshez.

SZTEREÓ LÁTÁS

A sztereókamera rendszer hasonlóan működik az emberi kétszemű látásához, képeket rögzít két kamerával bizonyos távolságra, és szoftveres feldolgozással észleli és összehasonlítja a két képen lévő jellemző pontokat a mélységinformációk kiszámításához. Ez a technológia alkalmas valós idejű alkalmazásokra különféle fényfeltételek között, például az ipari automatizálásban és a növelt valóságban.

Légitávolság-mérő kamera

A szállási idő (ToF) az időt jelenti, amelyet a fény egy adott távolság megtétele érdekében igényel. A szállási idő kamerái ezt a elvet használják az objektumok távolságának becslésére annak alapján, hogy mennyi idő telik el a felülről visszapattanó fény impulzusok sensorra való visszatéréséig.
Egy szállási idő-kamera három fő összetevője van:

1. ToF érzékelő és érzékelő modul
2. Fényforrás
3. Mélység-érzékelő

A ToF két típusra osztható attól függően, hogy a mélység-érzékelő milyen módszerrel határozza meg a távolságot: közvetlen szállási idő (DToF) és közvetett szállási idő (iToF). Nézzük meg részletesebben ez két típus különbségeit.

Közvetlen Szállási Idő (dToF)

A közvetlen szállási idő (dToF) technológiája közvetlenül méri a távolságot infravörös laserimpulzusok kiadásával és az idő mérése alapján, amelyet ezek az impulzusok a kiadótól az objektumig és vissza igényelnek.

a dToF kamera modulok speciális fényérzékeny képpontokat használnak, például egyfényes áramlásdiódákat (SPAD-k), hogy érzékeljék a visszapattanó fényimpulzusokban fellépő fényerőforrások hirtelen növekedését, amely lehetővé teszi az időintervallumok pontos kiszámítását. Amikor egy fényimpulzus visszapattan egy tárgyról, a SPAD érzékel egy hirtelen csúcsot a fényerőforrásokban. Ez lehetővé teszi számára, hogy követhesse nyomon az időintervallumokat a fényerőforrások csúcsai között és méri az időt.

a dToF kamerek általában alacsonyabb felbontást mutatnak, de kis méretük és alacsony árkörük miatt tökéletesek olyan alkalmazásokhoz, amelyek nem igényelnek magas felbontást és valós idejű teljesítményt.

LIDAR

Mivel beszélünk infraPiros laserimpulzusok használatáról a távolság mérése céljából, beszéljünk LiDAR kamerekrol.

A LiDAR (Light Detection and Ranging) kamerek laser küldőt használnak a rácspontos fényminta vetítéséhez a felvett jelenetre és végig járnak vele. A távolság meghatározása a kamera érzékelője által történő mérés alapján történik, amely megfigyeli, hogy mekkora az idő, ameddig a fényimpulzus elér egy tárgyat és visszapattan vissza rá.

A LiDAR érzékelők általában két infravörös laserhosszúságot használnak: 905 nanómetert és 1550 nanómetert. A rövidebb hullámhosszú laserok kevésbé szivárognak a légkörben lévő vízben, és jobban alkalmasak hosszútávú mérésekhez. Ellenben, a hosszabb hullámhosszú infravörös laserek alkalmazhatók szemvédelmi alkalmazásokban, például az emberi környezetben működő robotoknál.

Indirekt Időtúllépés (iToF)

Ellentétben a közvetlen időtúllépéses módszerrel, az indirekt időtúllépéses (iToF) kamerák távolságot számítanak ki az egész jelenet folyamatosan modulált laserimpulzusokkal történő felvilágosításával és a szenzor pixeljeiben bekövetkező fáziseltolódások rögzítésével. Az iToF kamerák képesek egyetlen pillanatbeli távolsági információkat rögzíteni az egész jelenetből. Ellentétben a dToF-vel, az iToF nem méri közvetlenül a fényimpulzusok közötti időintervallumot.

Egy iToF kamera segítségével az összes pont távolsága egy jelenetben egyetlen röpke lövészel meghatározható.

A mélységszintező kamerák közös területei

• Önvezető járművek: A mélységszintező kamerák az önvezető járművek számára nyújtanak a szükséges környezeti észlelési képességeket, amelyek lehetővé teszik a akadályok azonosítását és elkerülését, valamint a pontos navigációt és útvonaltervezést.
• Biztonság és figyelés: A mélységszintező kamerákat a biztonsági területen használják arcképfelismeréshez, tömegfigyeléshez és behatolás-észleléshez, amely javítja a biztonságot és a reakciósebességet.
• Kiterjesztett valóság (AR): A mélységszintezési technológia alkalmazásai a kiterjesztett valóságban arra használják, hogy pontosan felülírják a virtuális képeket a valós világra, így iménti élményt biztosítanak a felhasználóknak.

A Sinoseen megfelelő mélységszintező kamerát szolgáltja Önnek

Mature kamera modul gyártóként a Sinoseen bőséges tapasztalattal rendelkezik a tervezésben, fejlesztésben és oEM kamera modulok gyártásában magas teljesítményű mélység ToF kamera modulokat biztosítunk, és kompatibiliseké teszük őket USB, GMSL, MIPI stb. felületekkel. Egyszerre támogatják a globális szürkeállományt és az infravörös képfeldolgozást is tartalmazó haladó képfeldolgozási funkciókat.

Ha az ön beágyazott látási alkalmazása támogatást igényel mélység ToF érzékelési kamera modulokhoz, kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot. Azt hiszem, csapatom megfelelő megoldást fog biztosítani neked. Emellett megtekintheti a kamera modulaink terméklistáját hogy megnézd, van-e olyan kamera modul, amely megfelel igényeidnek.