Dybdesensorer: Hvor mange typer finnes det og hvordan fungerer de?

Dypdesessensorer er nå en nøkkelteknologi i innbedde systemer, robotikk, industriell automasjon og autonome kjøretøy. De lar maskiner "se" verden i tre dimensjoner, akkurat som vi mennesker gjør. Dypdesessensortechnologier, inkludert Time-of-Flight (ToF), LiDAR og strukturerte lyskamere, gir maskiner nøyaktig romlig oppfatning, noe som tillater et høyt grad av interaksjon og automasjon i en rekke anvendelser. Disse teknologiene driver utviklingen av felter som autonome kjøretøy, robotnavigasjon, industriell automasjon og forsterket virkelighet. Denne artikkelen vil dykke dypt inn i hvordan dypdesessensorer fungerer, de ulike typene teknologi og deres mangfoldige anvendelser i moderne teknologi. I våre tidligere artikler har vi presentert ToF og andre 3D kartleggingskamere . For mer detaljer, vennligst se på dem.

Ullo typer av dypdesessensorer og deres grunnleggende implementasjonsprinsipper

Før vi forstår hver type dybdesensor-kamera, la oss først forstå hva dybdesensing er.

Hva er dybdesensing?

Dybdesensing er en teknikk for å måle avstanden mellom et enhet og et objekt eller avstanden mellom to objekter. Dette kan oppnås ved hjelp av et 3D-dybdesensor-kamera, som automatisk oppdager tilstedeværelsen av ethvert objekt nær enheten og måler avstanden til objektet når som helst. Denne teknologien er nyttig for enheter som integrerer dybdesensor-kamere eller autonome mobile applikasjoner som tar reelle beslutninger i sanntid ved å måle avstand.

Blant dybdesensings-teknologiene som brukes i dag, er de tre mest vanlig brukte:
1. Strukturert lys
2. Stereovisjon
3. Tid av flytting
1. Direkte tid av flytting (dToF)
1. LiDAR
2. Indirekte tid av flytting (iToF)
La oss ta en nærmere titt på prinsippene for hver dybdesensor teknologi.

STRUKTURERT LYS

Strukturert lyskamera beregner dybden og konturene til et objekt ved å prosjisere et kjent lysmønster, som laserer, LEDs etc. (vanligvis i form av striper), på målobjektet og analysere forvriningen av det reflekterte mønsteret. Denne teknologien er fremragende for sin høy nøyaktighet og stabilitet under kontrollerte lysforhold, men brukes vanligvis for 3D-skanning og modellering grunnet dens begrenset operasjonsområde.

STEREOVISJON

Stereo synskamere fungerer likt menneskelig binært syn, ved å fange bilder gjennom to kamere på en viss avstand og bruker programvarebehandling for å oppdage og sammenligne karakterpunkter i de to bildene for å beregne dybdeinformasjon. Denne teknologien er nyttig for tidskritiske applikasjoner under ulike lysforhold, som industriell automatisering og augmentert virkelighet.

Tid-av-flykt-kamera

Tid av flyt (ToF) omtaler tiden det tar for lys å reise en viss avstand. ToF-kameraer bruker dette prinsippet for å estimere avstanden til et objekt basert på tiden det tar for utslitt lys å reflekteres fra overflaten på objektet og komme tilbake til sensoren.
Det finnes tre hovedkomponenter i et tid-av-flyt-kamera:

1. ToF-sensor og sensor-modul
2. Lyskilde
3. Dypdesensor

ToF kan deles inn i to typer basert på metoden som brukes av dypdesensoren for å bestemme avstanden: direkte tid-av-flyt (DToF) og indirekte tid-av-flyt (iToF). La oss ta en nærmere titt på forskjellene mellom disse to typene.

Direkte Tid-av-Flyt (dToF)

Direkte tid-av-flyt (dToF)-teknologien fungerer ved å måle avstand direkte ved å sende ut infrarød laserpulser og måle tiden det tar for disse pulsene å reise fra emitteren til objektet og tilbake igjen.

dToF-kameramoduler bruker spesielle lysfølsomme piksler, som enkel-foton-avalanche-dioder (SPADs), for å oppdage plutselige økninger i fotoner i reflekterte lyspulser, noe som tillater nøyaktig beregning av tidsintervaller. Når en lyspulse reflekteres av et objekt, oppdager SPAD-en en plutselig topp i fotoner. Dette lar det spore intervallene mellom foton-toppene og måle tid.

dToF-kamere har vanligvis lavere oppløsning, men deres små størrelser og lave priser gjør dem ideelle for anvendelser som ikke krever høy oppløsning og realtidsprestasjoner.

LiDAR

Ettersom vi snakker om å bruke infrarød laserpulser for å måle avstand, la oss snakke om LiDAR-kamere.

LiDAR (Lysdeteksjon og -avstandsmåling) kamere bruker en lasertransmitter for å projisere et rasterlys mønster over scener som blir optatt og skannes fram og tilbake. Avstanden måles ved å regne ut tiden det tar for kameraets sensor å registrere lyspulsen til det når et objekt og reflekteres tilbake på seg selv.

LiDAR-sensorer bruker typisk to bølgelengder av infrarød laser: 905 nanometer og 1550 nanometer. Laser med kortere bølgelengder absorberes mindre av vann i atmosfæren og er bedre egnet for lange avstandsmålinger. I motsetning til dette, kan infrarød laser med lengre bølgelengder brukes i øye-sikre applikasjoner, som roboter som opererer rundt mennesker.

Indirekte Tid-av-Flukt (iToF)

Til forskjell fra direkte tid-av-flukt, beregner indirekte tid-av-flukt (iToF) kammera avstanden ved å lyse opp hele sceneret med kontinuerlig modulerte laserspor og registrere fasenskiftet i sensorenpikseler. iToF-kamrene klarer å fange avstandsinformasjon for hele sceneret på en gang. Til forskjell fra dToF, måler iToF ikke direkte tidsintervallet mellom hver lyspuls.

Med et iToF-kamerabilde kan avstanden til alle punkter i et scene bestemmes med bare én bildeopptak.

Vanlige områder for dypesensorende kammeraer

• Selv kjørende kjøretøy: Dypesensorende kammeraer gir selv kjørende kjøretøy nødvendige miljøpercepsjonskapasiteter, som tillater dem å identifisere og unngå hindringer mens de utfører nøyaktig navigasjon og ruteplanlegging.
• Sikkerhet og overvåking: Dypesensorende kammeraer brukes i sikkerhetsfeltet for fjeskjennelse, folkesovervåking og intrusjonshåndtering, forbedrer sikkerheten og responstiden.
• Forsterket virkelighet (AR): Dypesensor teknologi brukes i forsterket virkelighetsapplikasjoner for å nøyaktig overlægge virtuelle bilder på den virkelige verden, gir brukerne en immersiv opplevelse.

Sinoseen gir deg riktig dypesensor-kameramodul

Som en moden kameramodulprodusent har Sinoseen omfattende erfaring i design, utvikling og produksjon av OEM-kameramoduler vi tilbyr høy ytelse dybdeToF-kameramoduler og gjør dem kompatible med grensesnitt som USB, GMSL, MIPI osv. Samtidig støtter det avanserte bildebehandlingsfunksjoner inkludert global shutter og infrarød avbildning.

Hvis ditt innbygget visjonssystem trenger støtte for dybdeToF-sensing-kameramoduler, hesitate ikke å kontakte oss. Jeg tror at vårt team vil gi deg en tilfredsstillende løsning. Du kan også besøke vår produktliste over kameramoduler for å se om det finnes en kameramodul som oppfyller dine behov.