Kamera pengesan kedalaman: Berapa jenis yang ada dan bagaimana ia berfungsi?

Modul kamera pengesan kedalaman kini merupakan teknologi utama dalam sistem terbenam, robotik, automatik industri, dan kenderaan autonomi. Ia membolehkan mesin untuk "melihat" dunia dalam tiga dimensi, sama seperti yang kita manusia lakukan. Teknologi pengesan kedalaman, termasuk Time-of-Flight (ToF), LiDAR, dan kamera cahaya terstruktur, memberikan mesin persepsi ruang yang tepat, membolehkan tahap interaktif dan automatik yang tinggi dalam pelbagai aplikasi. Teknologi ini mendorong perkembangan bidang seperti kenderaan autonomi, navigasi robotik, automatik industri, dan realiti teraugmentasi. Artikel ini akan menyelami bagaimana kamera pengesan kedalaman bekerja, jenis-jenis teknologi yang berbeza, dan pelbagai aplikasi mereka dalam teknologi moden.Dalam artikel sebelumnya kami, kami telah memperkenalkan ToF dan kamera pemetaan 3D lainnya . Untuk maklumat lanjut, sila rujuk kepada mereka.

Jenis-jenis kamera pengesan kedalaman yang berbeza dan prinsip asas pelaksanaannya

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

Apa itu pengesan kedalaman?

Pengesan kedalaman adalah teknik untuk mengukur jarak antara peranti dan objek atau jarak antara dua objek. Ini boleh dicapai menggunakan kamera pengesan kedalaman 3D, yang secara automatik mengesan kehadiran mana-mana objek berhampiran dengan peranti dan mengukur jarak kepada objek pada bila-bila masa. Teknologi ini memberi faedah kepada peranti yang mengintegrasikan kamera pengesan kedalaman atau aplikasi mobiliti autonomi yang membuat keputusan dalam masa nyata dengan mengukur jarak.

Di antara teknologi pengesan kedalaman yang digunakan hari ini, tiga yang paling biasa digunakan adalah:
1. Cahaya struktur
2. Pandangan stereo
3. Masa penerbangan
1. Masa penerbangan langsung (dToF)
1. LiDAR
2. Masa penerbangan tidak langsung (iToF)
Mari kita lihat lebih dekat prinsip-prinsip setiap teknologi pengesan kedalaman.

CAHAYA TERSTRUKTUR

Kamera cahaya terstruktur mengira kedalaman dan garis besar suatu objek dengan memproyeksikan pola cahaya yang dikenali, seperti laser, LED, dll. (biasanya dalam bentuk garisan) ke atas objek sasaran dan menganalisis penyimpangan pola pantulan. Teknologi ini sangat baik kerana ketepatannya dan kestabilan di bawah syarat pencahayaan yang dikawal, tetapi biasanya digunakan untuk pemindaian 3D dan pemodelan disebabkan had operasi yang terhad.

PENGLIHATAN STEREO

Kamera visi stereo berfungsi sama seperti penglihatan binokular manusia, menangkap imej melalui dua kamera pada jarak tertentu dan menggunakan pemprosesan perisian untuk mengesan dan membandingkan titik ciri dalam dua imej untuk mengira maklumat kedalaman. Teknologi ini berguna untuk aplikasi real-time dalam pelbagai syarat pencahayaan, seperti automatik industri dan realiti teraugmentasi.

Kamera masa penerbangan

Masa penerbangan (ToF) merujuk kepada masa yang diperlukan untuk cahaya melintasi jarak tertentu. Kamera masa penerbangan menggunakan prinsip ini untuk menganggar jarak kepada objek berdasarkan masa yang diperlukan untuk cahaya terbitan dipantulkan dari permukaan objek dan kembali ke sensor.
Terdapat tiga komponen utama bagi sebuah kamera masa-penerbangan:

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

ToF boleh dibahagikan kepada dua jenis berdasarkan kaedah yang digunakan oleh sensor kedalaman untuk menentukan jarak: masa penerbangan terus (DToF) dan masa penerbangan tidak langsung (iToF). Mari kita lihat lebih dekat perbezaan di antara dua jenis ini.

Masa Penerbangan Terus (dToF)

Teknologi masa penerbangan terus (dToF) berfungsi dengan mengukur jarak secara langsung dengan memancarkan plis laser inframerah dan mengukur masa yang diperlukan untuk plis-plis ini bergerak dari pemancar ke objek dan kembali lagi.

modul kamera dToF menggunakan piksel peka cahaya khas, seperti diod seluncur avalanf tunggal-foton (SPADs), untuk mengesan kenaikan tiba-tiba dalam foton dalam plis cahaya pantulan, membolehkan pengiraan tepat selang masa. Apabila satu plis cahaya dipantulkan oleh objek, SPAD mengesan puncak tiba-tiba dalam foton. Ini membolehkannya melacak selang masa antara puncak foton dan mengukur masa.

kamera dToF biasanya mempunyai resolusi yang lebih rendah, tetapi saiz kecilnya dan harga rendah menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang tidak memerlukan resolusi tinggi dan prestasi masa-sebenar.

LiDAR

Kerana kita sedang berbincang tentang penggunaan plis laser inframerah untuk mengukur jarak, mari kita bercakap tentang kamera LiDAR.

Kamera LiDAR (Pengesanan Cahaya dan Penjangkauan) menggunakan pemancar laser untuk memprojeksikan pola cahaya raster di seluruh adegan yang direkodkan dan memindaunya ke hadapan dan belakang. Jarak diukur dengan mengira masa yang diperlukan untuk sensor kamera merekodkan plis cahaya untuk sampai ke objek dan dipantulkan semula kepada dirinya sendiri.

Penjana LiDAR biasanya menggunakan dua panjang gelombang laser inframerah: 905 nanometer dan 1550 nanometer. Laser dengan panjang gelombang yang lebih pendek kurang mungkin diserap oleh air dalam atmosfera dan lebih sesuai untuk pengukuran jarak jauh. Sebaliknya, laser inframerah dengan panjang gelombang yang lebih panjang boleh digunakan dalam aplikasi yang selamat untuk mata, seperti robot yang beroperasi di sekitar manusia.

Masa Terbang Tidak Langsung (iToF)

Berbeza dengan masa terbang langsung, kamera masa terbang tidak langsung (iToF) mengira jarak dengan menerangi keseluruhan adegan dengan plis laser yang dipermodulasikan secara berterusan dan mencatat pergeseran fasa dalam piksel penyensor. Kamera iToF dapat menangkap maklumat jarak bagi keseluruhan adegan pada satu masa. Berbeza dengan dToF, iToF tidak mengukur selang masa secara langsung antara setiap plis cahaya.

Dengan kamera iToF, jarak kepada semua titik dalam satu adegan boleh ditentukan hanya dengan satu tembakan.

Bidang umum kamera pengesan kedalaman

• Kenderaan autonomi: Kamera pengesan kedalaman menyediakan kenderaan autonomi dengan keupayaan persepsi alam sekeliling yang diperlukan, membolehkan mereka mengenal pasti dan mengelakkan halangan semasa melaksanakan navigasi yang tepat dan perancangan laluan.
• Keamanan dan pengawasan: Kamera pengesan kedalaman digunakan dalam bidang keselamatan untuk pengenalan muka, pemantauan kerumunan, dan pengesanan penyusupan, meningkatkan keselamatan dan kelajuan respons.
• Realiti teraugmentasi (AR): Teknologi pengesan kedalaman digunakan dalam aplikasi realiti teraugmentasi untuk menimpa imej maya dengan tepat ke atas dunia nyata, memberikan pengalaman imersif kepada pengguna.

Sinoseen menyediakan kamera pengesan kedalaman yang sesuai untuk anda

Sebagai pembuat modul kamera yang matang, Sinoseen mempunyai pengalaman luas dalam mendesain, mengembangkan dan mengeluar modul kamera OEM . Kami menyediakan modul kamera ToF kedalaman berprestasi tinggi dan membuatnya kompatibel dengan antara muka seperti USB, GMSL, MIPI, dll. Pada saat yang sama, ia menyokong fungsi pemprosesan imej lanjutan termasuk penutup global dan pengimbasan inframerah.

Jika aplikasi visi terbenam anda memerlukan sokongan untuk modul kamera sensor kedalaman ToF, jangan ragu untuk menghubungi kami. Saya percaya pasukan kami akan memberikan penyelesaian yang memuaskan kepada anda. Anda juga boleh lawati senarai produk modul kamera kami untuk melihat adakah terdapat modul kamera yang memenuhi keperluan anda.