Kamera pengindera kedalaman: Berapa banyak jenisnya dan bagaimana cara kerjanya?

Modul kamera pengindera kedalaman sekarang menjadi teknologi kunci dalam sistem tersemat, robotika, otomasi industri, dan kendaraan otonom. Mereka memungkinkan mesin untuk "melihat" dunia dalam tiga dimensi, sama seperti yang kita lakukan sebagai manusia. Teknologi pengindera kedalaman, termasuk Time-of-Flight (ToF), LiDAR, dan kamera cahaya terstruktur, memberikan mesin persepsi spasial yang tepat, memungkinkan derajat interaktivitas dan otomasi yang tinggi dalam berbagai aplikasi. Teknologi ini mendorong perkembangan bidang seperti kendaraan otonom, navigasi robotik, otomasi industri, dan realitas augmentasi. Artikel ini akan menyelami bagaimana kamera pengindera kedalaman bekerja, jenis teknologi yang berbeda, dan beragam aplikasinya dalam teknologi modern. Dalam artikel sebelumnya kami telah memperkenalkan ToF dan kamera pemetaan 3D lainnya . Untuk detail lebih lanjut, silakan merujuk ke artikel tersebut.

Jenis-jenis kamera pengindera kedalaman yang berbeda dan prinsip implementasi dasarnya

Sebelum memahami setiap jenis kamera pemindaian kedalaman, mari kita terlebih dahulu memahami apa itu pemindaian kedalaman.

Apa itu pemindaian kedalaman?

Pemindaian kedalaman adalah teknik untuk mengukur jarak antara perangkat dan objek atau jarak antara dua objek. Hal ini dapat dicapai menggunakan kamera pemindaian kedalaman 3D, yang secara otomatis mendeteksi keberadaan objek apa pun di dekat perangkat dan mengukur jarak ke objek tersebut kapan saja. Teknologi ini bermanfaat bagi perangkat yang mengintegrasikan kamera pemindaian kedalaman atau aplikasi seluler otonom yang membuat keputusan waktu nyata dengan mengukur jarak.

Di antara teknologi pemindaian kedalaman yang digunakan saat ini, tiga yang paling umum digunakan adalah:
1. Cahaya terstruktur
2. Visi stereo
3. Waktu penerbangan
1. Waktu penerbangan langsung (dToF)
1. LiDAR
2. Waktu penerbangan tidak langsung (iToF)
Mari kita lihat lebih dekat prinsip-prinsip setiap teknologi penginderaan kedalaman.

CAHAYA TERSTRUKTUR

Kamera cahaya terstruktur menghitung kedalaman dan kontur suatu objek dengan memproyeksikan pola cahaya yang dikenal, seperti laser, LED, dll. (umumnya dalam bentuk garis), ke objek target dan menganalisis distorsi pola yang dipantulkan. Teknologi ini sangat baik untuk akurasi tinggi dan stabilitas di bawah kondisi pencahayaan terkendali, tetapi umumnya digunakan untuk pemindaian 3D dan pemodelan karena jangkauan operasinya yang terbatas.

VISION STEREO

Kamera visi stereo bekerja serupa dengan penglihatan binokular manusia, menangkap gambar melalui dua kamera pada jarak tertentu dan menggunakan pemrosesan perangkat lunak untuk mendeteksi dan membandingkan titik fitur dalam dua gambar untuk menghitung informasi kedalaman. Teknologi ini berguna untuk aplikasi waktu nyata dalam berbagai kondisi pencahayaan, seperti otomatisasi industri dan realitas augmentasi.

Kamera time of flight

Time of flight (ToF) merujuk pada waktu yang diperlukan cahaya untuk bepergian jarak tertentu. Kamera time of flight menggunakan prinsip ini untuk mengestimasi jarak ke objek berdasarkan waktu yang diperlukan oleh cahaya yang dipancarkan untuk memantul dari permukaan objek dan kembali ke sensor.
Ada tiga komponen utama dari kamera time-of-flight:

1. Sensor ToF dan modul sensor
2. Sumber cahaya
3. Sensor kedalaman

ToF dapat dibagi menjadi dua jenis berdasarkan metode yang digunakan oleh sensor kedalaman untuk menentukan jarak: direct time-of-flight (DToF) dan indirect time-of-flight (iToF). Mari kita lihat lebih dekat perbedaan antara kedua jenis ini.

Direct Time-of-Flight (dToF)

Teknologi direct time-of-flight (dToF) bekerja dengan mengukur jarak secara langsung dengan memancarkan denyut laser inframerah dan mengukur waktu yang diperlukan bagi denyut tersebut untuk bepergian dari emitter ke objek dan kembali lagi.

modul kamera dToF menggunakan piksel photosensitif khusus, seperti dioda avalan photon tunggal (SPADs), untuk mendeteksi peningkatan tiba-tiba pada foton dalam denyut cahaya yang tercermin, memungkinkan perhitungan presisi dari interval waktu. Ketika sebuah denyut cahaya mencerminkan dari objek, SPAD mendeteksi lonjakan tiba-tiba pada foton. Hal ini memungkinkannya melacak interval antara puncak foton dan mengukur waktu.

kamera dToF biasanya memiliki resolusi lebih rendah, tetapi ukuran kecilnya dan harga murah membuatnya ideal untuk aplikasi yang tidak memerlukan resolusi tinggi dan kinerja waktu-nyata.

LiDAR

Karena kita sedang membicarakan penggunaan denyut laser inframerah untuk mengukur jarak, mari kita bicarakan tentang kamera LiDAR.

Kamera LiDAR (Light Detection and Ranging) menggunakan transmisi laser untuk memproyeksikan pola cahaya raster di seluruh adegan yang direkam dan memindainya bolak-balik. Jarak diukur dengan menghitung waktu yang dibutuhkan oleh sensor kamera untuk mencatat denyut cahaya mencapai objek dan mencerminkannya kembali.

Sensor LiDAR biasanya menggunakan dua panjang gelombang laser inframerah: 905 nanometer dan 1550 nanometer. Laser dengan panjang gelombang yang lebih pendek cenderung kurang mudah diserap oleh air di atmosfer dan lebih cocok untuk pengukuran jarak jauh. Sebaliknya, laser inframerah dengan panjang gelombang yang lebih panjang dapat digunakan dalam aplikasi yang aman untuk mata, seperti robot yang beroperasi di sekitar manusia.

Waktu Penerbangan Tidak Langsung (iToF)

Berbeda dengan waktu penerbangan langsung, kamera waktu penerbangan tidak langsung (iToF) menghitung jarak dengan menerangi seluruh adegan dengan denyut laser yang dimodulasi secara terus-menerus dan mencatat pergeseran fase di piksel sensor. Kamera iToF mampu menangkap informasi jarak untuk seluruh adegan sekaligus. Berbeda dengan dToF, iToF tidak mengukur langsung interval waktu antara setiap denyut cahaya.

Dengan kamera iToF, jarak ke semua titik dalam sebuah adegan dapat ditentukan hanya dengan satu tangkapan.

Bidang umum kamera pemindaian kedalaman

• Kendaraan otonom: Kamera pemindaian kedalaman memberikan kendaraan otonom kemampuan persepsi lingkungan yang diperlukan, memungkinkan mereka mengenali dan menghindari rintangan sambil melakukan navigasi dan perencanaan jalur yang akurat.
• Keamanan dan pengawasan: Kamera pemindaian kedalaman digunakan di bidang keamanan untuk pengenalan wajah, pemantauan kerumunan, dan deteksi intrusi, meningkatkan keamanan dan kecepatan respons.
• Realitas teraugmentasi (AR): Teknologi pemindaian kedalaman digunakan dalam aplikasi realitas teraugmentasi untuk menimpa gambar virtual secara akurat ke dunia nyata, memberikan pengguna pengalaman imersif.

Sinoseen menyediakan kamera pemindaian kedalaman yang tepat untuk Anda

Sebagai produsen modul kamera yang matang, Sinoseen memiliki pengalaman luas dalam merancang, mengembangkan dan memproduksi modul kamera OEM kami menyediakan modul kamera ToF dalam performa tinggi dan membuatnya kompatibel dengan antarmuka seperti USB, GMSL, MIPI, dll. Pada saat yang sama, modul ini mendukung fungsi pemrosesan citra canggih termasuk global shutter dan pengimajan inframerah.

Jika aplikasi visi tersemat Anda memerlukan dukungan untuk modul kamera sensor kedalaman ToF, jangan ragu untuk menghubungi kami. Saya percaya tim kami akan memberikan solusi yang memuaskan bagi Anda. Anda juga bisa mengunjungi daftar produk modul kamera kami untuk melihat apakah ada modul kamera yang memenuhi kebutuhan Anda.