Kamere za detekciju dubine: Koliko vrsta ih postoji i kako rade?

Moduli kamere za detekciju dubine su sada ključna tehnologija u ugrađenim sistemima, robotici, industrijskoj automatizaciji i autonomnim vozilima. Omogućavaju mašinama da "vide" svet u tri dimenzije, baš kao što mi ljudi to radimo. Tehnologije za detekciju dubine, uključujući Time-of-Flight (ToF), LiDAR i kameru sa strukturiranim svetlom, pružaju mašinama precizno prostorno uočavanje, omogućavajući visok stepen interaktivnosti i automatizacije u različitim primenama. Ove tehnologije povezuju razvoj oblasti kao što su autonorna vozila, robotska navigacija, industrijska automatizacija i proširena stvarnost. U ovom članku ćemo detaljno istražiti kako funkcionišu kamere za detekciju dubine, različite vrste tehnologija i njihove različite primene u savremenoj tehnologiji. U našim prethodnim člancima smo predstavili ToF i druge 3D karte kamera . Za više detalja, pogledajte ih.

Različiti tipovi kamera za detekciju dubine i njihovi osnovni principi implementacije

Pre nego što ćemo razmotriti svaki tip kamere za detekciju dubine, prvo treba da razumemo šta je detekcija dubine.

Šta je detekcija dubine?

Detekcija dubine je tehnika merenja rastojanja između uređaja i objekta ili između dva objekta. Ovo se može postići koristeći 3D kameru za detekciju dubine, koja automatski otkriva prisutnost bilo kog objekta blizu uređaja i meri rastojanje do objekta u bilo kom trenutku. Ova tehnologija je korisna za uređaje koji integrišu kamere za detekciju dubine ili za autonome mobilne aplikacije koje donose stvarno-vremenske odluke merenjem rastojanja.

Među tehnologijama za detekciju dubine koje se danas koriste, tri najčešće korištene su:
1. Strukturirano svetlo
2. Stereo vid
3. Vreme leta
1. Direktno vreme leta (dToF)
1. LiDAR
2. Indirektno vreme leta (iToF)
Pogledajmo bliže načele svake tehnologije osećanja dubine.

СТРУКТУРАНО СВЕТЛО

Kamere sa strukturiranim svetlom izračunavaju dubinu i konturu objekta bacajući poznati svetlosni uzorak, kao što su laserovi, LED-ovi itd. (obično u obliku pruga) na ciljni objekat i analizirajući deformaciju reflektovane šeme. Ova tehnologija je odlična zbog svoje visoke tačnosti i stabilnosti u uslovima kontrolisane osvetljenosti, ali se opšte koristi za 3D skeniranje i modelovanje zbog svojeg ograničenog radnog opsega.

Стерео вид

Kamere sa stereoskopskim vidom rade slično ljudskom binokularnom vidu, snimajući slike kroz dve kamere na određenoj udaljenosti i koristeći softversku obradu da otkriju i uporede karakteristične tačke u dvema slikama kako bi izračunale informacije o dubini. Ova tehnologija je korisna za stvarno-vremenske primene u različitim uslovima osvetljenja, kao što su industrijska automacija i potpuna realnost.

Kamera vremena leta

Vreme leta (ToF) se odnosi na vreme koje svetlost treba da pređe određenu udaljenost. Kamerama sa vremenom leta se koristi ovaj princip za procenu rastojanja do objekta na osnovu vremena koje izlazna svetlost treba da odbije od površine objekta i vrati se na senzor.
Postoje tri glavna komponenta kamere sa vremenom leta:

1. ToF senzor i senzorski modul
2. Извор светлости
3. Dubinski senzor

ToF se može podeliti u dva tipa na osnovu metode koju dubinski senzor koristi za određivanje rastojanja: direktno vreme leta (DToF) i indirektno vreme leta (iToF). Pogledajmo bliže razlike između ova dva tipa.

Direktno Vreme Leta (dToF)

Direktna tehnologija vremena leta (dToF) radi tako što direktno meri rastojanje emitovanjem infracrvenih laser pulsova i merenjem vremena koje ti pulsi trebaju da pređu od emitera do objekta i nazad.

moduli kamerica dToF koriste posebne svetlosno-osetljive piksele, kao što su diodi jednog fotona (SPADs), da bi otkrili naglene poraste fotona u odbijenim svetlosnim impulsima, što omogućava precizan izračun vremenskih intervala. Kada se svetlosni impuls odbije od objekta, SPAD otkriva naglen vrhunac fotona. To mu omogućava da praći intervale između vrhova fotona i meri vreme.

kamere dToF obično imaju nižu rezoluciju, ali njihova mala veličina i niska cena čine ih idealnim za primene koje ne zahtevaju visoku rezoluciju i performanse u stvarnom vremenu.

Лидар

Budući da pričamo o korišćenju infracrvenih laser impulsa za merenje rastojanja, razmotrimo kamere LiDAR.

Kamere LiDAR (Detekcija i rangiranje svetlosti) koriste laser emitera da projektuju raster svetlosni uzorak preko scene koja se snima i skeniraju ga napred-nazad. Rastojanje se meri izračunavanjem vremena koje treba da zapisnik senzora kamere registruje koliko traje da se svetlosni impuls dostigne objekat i se vrati nazad.

Censori LiDAR obično koriste dve talasne dužine infracrvenih laserova: 905 nanometara i 1550 nanometara. Laseri sa kraćim talasnim dužinama su manje verovatno da budu apsorbovani od vode u atmosferi i bolje su prilagođeni merenju na dugom rastojanju. S druge strane, infracrveni laseri sa dužim talasnim dužinama mogu se koristiti u primenama sigurnim za oči, kao što su roboti koji rade oko ljudi.

Indirektno vreme leta (iToF)

Za razliku od direktnog vremena leta, indirektni senzori vremena leta (iToF) računaju rastojanje osvetljavajući celu scenu sa neprestano modulisanim laser pulsima i snimajući fazni pomak u pikselima senzora. Kamerice iToF mogu da zahvate informacije o rastojanju za cijelu scenu odjednom. Za razliku od dToF, iToF ne meri izravno vremenski interval između svakog svetlosnog pulsa.

Sa kamerom iToF, rastojanje do svih tačaka u sceni može biti utvrđeno jednim snimkom.

Zajednička polja dubinske kamere

• Autonomni vozili: Kamere za detekciju dubine pružaju autonomnim vozilima neophodne mogućnosti percepcije okruženja, omezavajući im da prepoznaju i izbegnu prepreke dok obavlja preciznu navigaciju i planiranje putanje.
• Sigurnost i nadzor: Kamere za detekciju dubine se koriste u području sigurnosti za prepoznavanje lica, praćenje davala i detekciju unosa, poboljšavajući sigurnost i brzinu reakcije.
• Proširena stvarnost (AR): Tehnologija detekcije dubine se koristi u aplikacijama proširene stvarnosti kako bi tačno prekrivala virtualne slike na stvarni svet, pružajući korisnicima imersivan iskustvo.

Sinoseen vam pruža odgovarajuću kameru za detekciju dubine

Kao zreli proizvođač modula kamera, Sinoseen ima širok iskustvo u dizajniranju, razvoju i proizvodnji OEM modula kamera . Ponudjujemo visoko performantne kamere ToF modul i osiguravamo da budu kompatibilne sa sučeljima kao što su USB, GMSL, MIPI itd. Isto vremeno, podržava napredne funkcije obrade slika, uključujući globalni šuter i infracrveno snimanje.

Ako vaša ugrađena aplikacija za vid zahteva podršku za kamere ToF senzorskih modula, slobodno nas kontaktirajte. Verujem da će naš tim pružiti zadovoljavajuće rešenje. Takođe možete posetiti listu proizvoda naših kameri modula da biste videli da li postoji kamera modul koji ispunjava vaše potrebe.