Camere de detectare a adâncimii: Câte tipuri există și cum funcționează?

Modulele de camere cu senzori de adâncime sunt acum o tehnologie cheie în sistemele integrate, robotica, automatizarea industrială și vehiculele autonome. Ele permit mașinilor să "veadă" lumea în trei dimensiuni, la fel ca niște oameni. Tehnologiile de senzorizare a adâncimii, inclusiv Time-of-Flight (ToF), LiDAR și camere cu lumini structurate, oferă mașinilor o percepție spațială precisă, facilitând un grad ridicat de interactivitate și automatizare în diverse aplicații. Aceste tehnologii stimulează dezvoltarea domeniilor precum vehiculele autonome, navigarea robotică, automatizarea industrială și realitatea augmentată. Acest articol va analiza în detaliu cum funcționează camerele cu senzori de adâncime, diferitele tipuri de tehnologii și aplicațiile lor variate în tehnologia modernă. În articolele noastre anterioare, am prezentat ToF și alte camere de cartografare 3D . Pentru mai multe detalii, vă rugăm să le consultați.

Diferite tipuri de camere cu senzori de adâncime și principiile lor de implementare de bază

Înainte de a înțelege fiecare tip de cameră de detectare a adâncimii, să înțelegem mai întâi ce reprezintă detectarea adâncimii.

Ce este detectarea adâncimii?

Detectarea adâncimii este o tehnică de măsurare a distanței dintre un dispozitiv și un obiect sau dintre două obiecte. Acest lucru se poate realiza folosind o cameră de detectare a adâncimii 3D, care detectează automat prezența oricărui obiect în apropiere de dispozitiv și măsoară distanța până la obiect în orice moment. Această tehnologie este avantajoasă pentru dispozitive care integrează camere de detectare a adâncimii sau aplicații mobile autonome care iau decizii în timp real prin măsurarea distanței.

Printre tehnologiile de detectare a adâncimii utilizate astăzi, cele trei cele mai folosite sunt:
1. Lumini structurate
2. Viziune stereo
3. Timp de zbor
1. Timp de zbor direct (dToF)
1. LiDAR
2. Timp de zbor indirect (iToF)
Să ne uităm mai atent la principiile fiecărei tehnologii de senzorizare a adâncimii.

Lumina structurată

Camerele cu lumini structurate calculează adâncimea și conturul unui obiect prin proiecția unui model de lumină cunoscut, cum ar fi laserurile, LED-urile etc. (de obicei sub forma de benzi), pe obiectul țintă și analizând distorsiunea modelului reflectat. Această tehnologie este excelentă pentru precizia și stabilitatea sa în condiții de iluminat controlat, dar este folosită în general pentru scanarea și modelarea 3D din cauza gamelor sale limitate de funcționare.

Stereo viziune

Camerele cu vedere stereo funcționează similar viziunii binoculare umane, capturând imagini prin două camere plasate la o anumită distanță și folosind procesarea software pentru a detecta și compara punctele caracteristice din cele două imagini pentru a calcula informațiile despre adâncime. Această tehnologie este utilă pentru aplicații în timp real în diferite condiții de iluminat, cum ar fi automatizarea industrială și realitatea augmentată.

Camera time of flight

Timpul de zbor (ToF) se referă la timpul pe care îl necesită lumina să parcurgă o anumită distanță. Camerele cu timp de zbor folosesc această principiu pentru a estima distanța până la un obiect, bazându-se pe timpul pe care îl necesita lumina emisă să se reflecteze de pe suprafața obiectului și să revină la senzor.
Există trei componente principale ale unei camere cu timp de zbor:

1. Senzor ToF și modul senzorial
2. Sursă de Luminozitate
3. Senzor de adâncime

ToF poate fi împărțit în două tipuri în funcție de metoda folosită de senzorul de adâncime pentru a determina distanța: timp de zbor direct (DToF) și timp de zbor indirect (iToF). Să analizăm mai attent diferențele dintre aceste două tipuri.

Timp de Zbor Direct (dToF)

Tehnologia de timp de zbor direct (dToF) funcționează prin măsurarea directă a distanței prin emisia de pulsuri laser infraroșu și măsurarea timpului pe care îl necesită aceste pulsuri să creeze drumul de la emitor la obiect și înapoi.

modulele de camere dToF folosesc pixeli speciali sensibili la lumină, cum ar fi diodele avalanche cu singură foton (SPADs), pentru a detecta creșterile bruscă a fotonilor în pulsuri de lumină reflectate, ceea ce permite calcularea precisă a intervalelor de timp. Când un puls de lumină se reflectă de pe un obiect, SPAD detectează o creștere bruscă a fotonilor. Acest lucru îl permite să urmărească intervalele dintre vârfurile de foton și să măsoare timpul.

camerele dToF au de regulă o rezoluție mai mică, dar dimensiunea lor mică și prețul redus le fac ideal pentru aplicații care nu necesită o rezoluție ridicată și performanță în timp real.

LiDAR

Deoarece vorbim despre utilizarea pulsurilor laser infraroșii pentru a măsura distanța, să vorbim despre camere LiDAR.

Camerele LiDAR (Detectare și Măsurare cu Lumânare) folosesc un transmiutor laser pentru a proiecta un model de lumânare raster peste scena înregistrată și să o scaneze înainte și înapoi. Distanța este măsurată prin calcularea timpului necesar pentru ca senzorul camerei să înregistreze pulsul de lumină până când ajunge la un obiect și se reflectă înapoi spre el.

Senzorii LiDAR folosesc de obicei două lungimi de undă ale laserelor infraroșii: 905 nanometri și 1550 nanometri. Laser-ii cu lungimi de undă mai scurte sunt mai puțin inclinați să fie absorbiți de apă din atmosferă și sunt mai bine adaptate măsurătorilor pe distanțe mari. În schimb, laserii infraroșii cu lungimi de undă mai lungi pot fi utilizați în aplicații sigure pentru ochi, cum ar fi roboții care funcționează în jurul oamenilor.

Timp de Zbor Indirect (iToF)

În contrast cu timpul de zbor direct, camerele cu timp de zbor indirect (iToF) calculează distanța prin iluminarea întregului scen cu pulsuri laser modulate continuu și înregistrarea declansării de fază în pixelii senzorului. Camerele iToF pot captura informații despre distanță pentru întregul scen într-o singură mișcare. În contrast cu dToF, iToF nu măsoară direct intervalul de timp dintre fiecare puls de lumină.

Cu o cameră iToF, distanța până la toate punctele dintr-un scen poate fi determinată cu o singură luare a imaginii.

Domenii comune ale camerelor de senzori de adâncime

• Vehicule autonome: Camerele de senzori de adâncime oferă vehiculelor autonome capacitățile necesare de percepție a mediului, le permitând să identifice și să evite obstacole, în timp ce efectuează navigație precisă și planificare a traiectoriei.
• Securitate și supraveghere: Camerele de senzori de adâncime sunt utilizate în domeniul securității pentru recunoașterea feței, monitorizarea mulțimilor și detectarea intruziunilor, îmbunătățind siguranța și viteza de răspuns.
• Realitate augmentată (AR): Tehnologia de senzori de adâncime este folosită în aplicațiile de realitate augmentată pentru a suprapune imaginile virtuale pe lumea reală cu precizie, oferind utilizatorilor o experiență imersivă.

Sinoseen vă oferă camera de senzori de adâncime potrivită

Ca un producător experimentat de module de cameră, Sinoseen are o experiență vastă în proiectarea, dezvoltarea și producerea de module de cameră OEM ofertăm module de cameră ToF cu performanță înaltă și le facem compatibile cu interfețe precum USB, GMSL, MIPI, etc. În același timp, acestea suportă funcții avansate de procesare a imaginilor, inclusiv obturator global și imaginare infraroșie.

Dacă aplicația dvs. de vizionare încorporată necesită suport pentru module de cameră cu senzori ToF, nu ezitați să ne contactați. Cred că echipa noastră vă va oferi o soluție satisfăcătoare. Puteți și a accesa lista noastră de produse de module de cameră pentru a vedea dacă există un modul de cameră care să îndeplinească nevoile voastre.