Vad är en ToF-sensor?dess fördelar och nackdelar

Vad är en ToF-sensor? Vad gör en ToF-sensor?

Jag vet inte om du är bekant med sonardetektorer, men enligt Wikipedia är en sonardetektor en elektronisk enhet som utnyttjar egenskaperna hos ljudvågor som fortplantar sig under vattnet för att utföra undervattensuppgifter genom elektroakustisk omvandling och informationsbehandling.
 
ToF står för Time of Flight, och Tof-sensorn fungerar mycket likt en sonardetektor. Den används för att lokalisera objekt och göra avståndsmätningar genom att mäta den tid det tar för ljus att reflekteras fram och tillbaka från givaren till objektet. En ToF-givare är en typ av givare som mäter djup och avstånd till ett objekt genom användning av Time of Flight. Ofta kallas ToF-sensorer också för "djupkameror" eller ToF-kameror.
 
Nyckelkomponenter i ett ToF-kamerasystem

Ett time-of-flight-kamerasystem består av tre huvudkomponenter:

1. ToF-sensor och sensormodul:Sensorn är nyckelkomponenten i ToF-kamerasystemet. Den kan samla in reflekterat ljus och omvandla det till djupdata på pixlar. Ju högre upplösning sensorn har, desto bättre kvalitet på djupkartan.
2. Ljuskälla:ToF-kameran genererar en ljuskälla genom en laser eller LED. VanligenNIR (nära infrarött) ljusmed en våglängd på 850nm till 940nm.
3. Djup processor:Hjälper till att konvertera råa pixeldata och fasdata som kommer från bildsensorn till djupinformation. Ger passiv 2D IR (infraröd) bild och hjälper även till med brusfiltrering.

 
Hur fungerar en ToF-sensor?

Som vi nämnde ovan mäter ToF-sensorn avståndet mellan sensorn och objektet som ska mätas genom att mäta tidsskillnaden mellan emission och reflektion av ljus, så vad är stegen för att realisera det?
Här är stegen för ToF-sensorn:

1. Utsläpp: En ljuspuls avges av sensorns inbyggda infraröda (IR) ljussändare eller annan justerbar ljuskälla (t.ex. laser eller LED).
2. Reflektion: Ljuspulsen vidrör ett föremål och reflekteras tillbaka till sensorn. 
3. Detektor: Med hjälp av sensorns inbyggda detektor mäts den tid det tar för ljuspulsen att färdas från emission till att vidröra objektet och tillbaka.
4. Avståndsberäkning: Med hjälp av den uppmätta flygtiden och den kända ljushastigheten kan sensorn beräkna avståndet till objektet. Följande är formeln för att beräkna avstånd.

Vilka är fördelarna med ToF?

Låg strömförbrukning

ToF-tekniken använder endast en infraröd ljuskälla för att direkt mäta djup- och amplitudinformationen i varje pixel. Dessutom kräver ToF mindre djupdatabehandling än andra algoritmintensiva djupavkänningstekniker som strukturerat ljus eller stereoseende, vilket sparar ytterligare energi på applikationsprocessen.

 
Hög noggrannhet

TOF-sensorkameror ger mycket noggranna djupmätningar med små mätfel och snabba svarstider för applikationer som kräver mycket noggranna avståndsmätningar.
 

Realtid

TOF-sensorkameror kan ta djupbilder i realtid, vilket är användbart för scenarier som kräver snabb återkoppling och realtidsapplikationer.

Brett dynamiskt omfång

TOF-sensorkameror har ett brett dynamiskt omfång som upprätthåller exakta djupmätningar under varierande ljusförhållanden, vilket gör dem lämpliga för en mängd olika miljöer både inomhus och utomhus.
Mätning på långa avstånd
Eftersom ToF-sensorer använder lasrar kan de mäta långa avstånd med extrem noggrannhet. Som ett resultat har ToF-sensorer flexibiliteten att upptäcka nära och avlägsna objekt av alla former och storlekar.
 

Kostnadseffektiv

Jämfört med andra 3D-tekniker för djupskanning, t.ex. strukturerat ljusKamerasystemeller laseravståndsmätare är ToF-sensorer relativt billiga.
 

Vad är nackdelen med TOF?

Trots de många fördelarna med ToF finns det vissa tekniska begränsningar.

 
Begränsningar för upplösning

TOF-sensorkameror som för närvarande finns på marknaden har vanligtvis en låg upplösning, vilket kanske inte är tillräckligt för applikationer som kräver en hög detaljnivå.
 

Artefakter från spritt ljus

Om ytorna på objekten som ska mätas är särskilt ljusa och mycket nära ToF-sensorn kan de sprida för mycket ljus in i mottagaren och skapa artefakter och oönskade reflektioner.
 

Mätosäkerhet på grund av multipla reflektioner

När du använder en ToF-sensor på hörn och konkava ytor kan ljus reflekteras flera gånger, och dessa oönskade reflektioner introducerar betydande mätosäkerhet. 

Omgivningsljus påverkar mätningarna negativt

När du använder en ToF-sensor utomhus en solig dag kan den höga intensiteten av solljus orsaka snabb mättnad av sensorpixlarna, vilket gör det omöjligt att upptäcka det faktiska ljuset som reflekteras från ett föremål.

 
Användningsområden för kameror med ToF-sensor

Industrirobotar:Med hjälp av en 3D-djupkarta i realtid över omgivningen kan robotar känna igen föremål och deras rörelseomfång mer exakt. Med gestigenkänning kan robotar interagera direkt med människor i kollaborativa applikationer. I industriella tillämpningar kan robotar med 3D-ToF-kameror mer exakt mäta vilken produkt som helst i tre dimensioner och greppa och placera produkter med hög precision.

3D-modellering och virtuell verklighet:TOF-sensorkameror används i stor utsträckning inom 3D-modellering och virtuell verklighet. Genom att ta högkvalitativa djupbilder i realtid kan realistiska 3D-rekonstruktioner och uppslukande virtual reality-upplevelser realiseras.

FAQ

F: Är ToF detsamma som LiDAR?

S:Både LiDAR- och ToF-sensorer använder ljus för att mäta avståndet till ett objekt och skapa en 3D-bild av miljön. Men LiDAR använder vanligtvis lasrar, medan ToF-sensorer använder olika typer av ljus, till exempel LED-ljus eller infrarött ljus.
 
F: Vad är en ToF-sensor på en telefon?

S:ToF Depth-kameran kan bedöma djup och avstånd för att ta din fotografering till nästa nivå. Den använder den kända ljushastigheten för att mäta avstånd, vilket effektivt beräknar den tid det tar för kameran att fungera. Den använder den kända ljushastigheten för att mäta avstånd, vilket effektivt beräknar den tid det tar för den reflekterade strålen att återvända till kamerasensorn.
 

Slutsats

TOF-sensorkameror har visat stor potential för applikationer inom olika områden på grund av deras höga noggrannhet för djupmätning och realtidsprestanda. Trots nackdelarna med upplösningsbegränsning och störningar från flera objekt kommer TOF-sensorkameror att se större genombrott och förbättringar med den kontinuerliga utvecklingen av teknik.
 
Även om det finns faktorer som optisk korrigering, temperaturdrift och andra faktorer som påverkar djupnoggrannheten vid utformningen av en ToF-baserad djupsensorkamera, är Sinosee, med mer än ett decenniums erfarenhet av stereoseende, här för att hjälpa dig i största möjliga utsträckning. Tveka inte attKontakta ossom du behöver hjälp.