Mga kamera na nakaka-sense ng depth: Ilan ang mga uri at paano ito gumagana?

Ang mga module ng kamera para sa pag-sense ng lalim ay ngayon ang isang pangunahing teknolohiya sa mga embedded system, robotics, industriyal na awtomasyon, at autonomous vehicles. Binibigyan nila ng kakayahang "makita" ang mundo sa tatlong dimensyon ang mga makina, tulad ng kung paano namin ito nakikita bilang mga tao. Ang mga teknolohiya ng pag-sense ng lalim, kabilang ang Time-of-Flight (ToF), LiDAR, at structured light cameras, nagbibigay ng maagang persepsyon sa puwang sa mga makina, nagpapahintulot ng mataas na antas ng interaksyon at awtomasyon sa iba't ibang aplikasyon. Ang mga teknolohiyang ito ay nagdidisenyo ng mga larangan tulad ng autonomous vehicles, robotic navigation, industriyal na awtomasyon, at augmented reality. Mag-uulit-ulit ang artikulong ito sa kung paano gumagana ang mga kamerang depth-sensing, ang iba't ibang uri ng teknolohiya, at ang kanilang mga ugnayan na aplikasyon sa modernong teknolohiya. Sa aming nakaraang mga artikulo, kami ay ipinakilala ang ToF at iba pang mga 3D mapping cameras . Para sa higit pang detalye, mangyaring tingnan sila.

Mga iba't ibang uri ng depth sensing cameras at kanilang pangunahing prinsipyong pagsasanay

Bago maunawaan ang bawat uri ng kamera para sa depth sensing, unawaan muna natin ano ang depth sensing.

Ano ang depth sensing?

Ang depth sensing ay isang teknik para sa pagsukat ng layo sa pagitan ng isang device at isang bagay o ng layo sa pagitan ng dalawang bagay. Maaaring matupad ito gamit ang 3D depth sensing camera, na awtomatikong nakakakuha ng presensya ng anumang bagay malapit sa device at sukatan ang layo patungo sa bagay kahit kailan. Beneficial ang teknolohiyang ito para sa mga device na may integradong depth sensing cameras o autonomous mobile applications na gumagawa ng desisyon sa real-time sa pamamagitan ng pagsukat ng layo.

Sa gitna ng mga teknolohiya ng depth sensing na ginagamit ngayon, ang tatlong pinakamadalas na ginagamit ay:
1. Estrukturang liwanag
2. Stereo vision
3. Oras ng pagluluwal
1. Direktong oras ng pagluluwal (dToF)
1. LiDAR
2. Indirektong oras ng pagluluwal (iToF)
Umalin ang masinsinang pagtingin sa mga prinsipyong kinabibilangan ng bawat teknolohiya ng depth sensing.

STRUCTURED LIGHT

Mga kamera na may structured light nakokalkula ang lalim at contour ng isang bagay sa pamamagitan ng pagproyekta ng kilalang paternong ilaw, tulad ng laser, LED, etc. (karaniwang nasa anyo ng stripes), sa target na bagay at pagsusuri sa pagkakabulag nila ng natitirang paterno. Ang teknolohiyang ito ay napakagaling dahil sa mataas na katumpakan at estabilidad sa ilalim ng kontroladong kondisyon ng ilaw, ngunit karaniwan ay ginagamit para sa 3D scanning at modeling dahil sa limitadong sakop ng operasyon nito.

STEREO VISION

Ang mga kamerang stereo vision ay gumagana nang katulad ng binokular na paningin ng tao, hahawak ang imahe sa pamamagitan ng dalawang kamera sa tiyak na distansya at gamit ang software processing upang detektahin at mag-uulit-ulit sa mga puntos ng sangkap sa dalawang imahe upang makalkula ng impormasyon ng lalim. Ang teknolohyang ito ay maaaring gamitin para sa aplikasyon sa real-time sa iba't ibang kondisyon ng ilaw, tulad ng industriyal na automatization at augmented reality.

Time of flight camera

Ang Time of flight (ToF) ay tumutukoy sa oras na kinikailangan ng liwanag upang lumaon sa isang tiyak na distansya. Ginagamit ng mga kamera ng Time of flight ang prinsipyong ito upang magtaya ng distansya papunta sa isang bagay batay sa oras na kinakailangan ng ipinaputok na liwanag upang mabalik sa sensor matapos ma-reflect ito mula sa ibabaw ng bagay.
May tatlong pangunahing bahagi ng isang kamera ng time-of-flight:

1. Sensor ng ToF at sensor module
2. Pinagmulan ng ilaw
3. Depth sensor

Maaaring ibahagi ang ToF sa dalawang uri batay sa pamamaraan na ginagamit ng depth sensor upang malaman ang distansya: ang direct time-of-flight (DToF) at indirect time-of-flight (iToF). Tingnan natin ang mas malapit ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang uri na ito.

Direct Time-of-Flight (dToF)

Gumagana ang teknolohiya ng direct time-of-flight (dToF) sa pamamagitan ng pagsukat nang direkta ng distansya sa pamamagitan ng pag-iipon ng infrared laser pulses at pagsukat ng oras na kinakailangan ng mga pulse na ito upang lumaon mula sa emitter patungo sa bagay at balik muli.

ang mga module ng kamera na dToF ay gumagamit ng espesyal na mga pixel na sensitibo sa liwanag, tulad ng mga single-photon avalanche diode (SPADs), upang ipagmasda ang mga abruptong pagtaas ng mga photon sa tinatanging liwanag, na nagpapahintulot sa presisyong pagsukat ng mga oras. Kapag ang isang pulso ng liwanag ay bumabalik mula sa isang bagay, nakakakuha ang SPAD ng isang abruptong taas ng mga photon. Ito'y nagpapahintulot sa kanya na sundin ang mga intervalo sa pagitan ng mga taas ng photon at sukatin ang oras.

karaniwang may mas mababang resolusyon ang mga kamerang dToF, ngunit ang kanilang maliit na sukat at mura ay nagiging ideal para sa mga aplikasyon na hindi nangangailangan ng mataas na resolusyon at real-time na pagganap.

Lidar

Dahil pinag-uusapan namin ang paggamit ng infrared laser pulses upang sukatin ang distansya, uusapan natin ang mga kamerang LiDAR.

Ang mga kamerang LiDAR (Light Detection and Ranging) ay gumagamit ng isang transmitter ng laser upang iproyekta ang isang raster light pattern sa buong sena na tinatakan at i-scan pabalik at forward. Sukat ang distansya sa pamamagitan ng pagkalkula ng oras na kinakailangan para makarekord ang sensor ng kamera ng pulso ng liwanag upang umabot sa isang bagay at bumalik sa kanyang sarili.

Ang mga sensor ng LiDAR ay madalas gamitin ang dalawang panahon ng infrared lasers: 905 nanometers at 1550 nanometers. Mas mababa ang pagkakamali na maiabsorb ng tubig sa atmospera ang mga laser na may mas maikling panahon at mas kahanga-hanga ito para sa mga pagsukat na malayo. Sa kabila nito, ang mga infrared laser na may mas mahabang panahon ay maaaring gamitin sa mga aplikasyong ligtas para sa mata, tulad ng mga robot na nagtrabaho sa paligid ng mga tao.

Indirektong Oras ng Paglisan (iToF)

Sa halip na direktong oras ng paglisan, ang mga kamera ng indirektong oras ng paglisan (iToF) ay sumusukat ng distansya sa pamamagitan ng pagsisiyasat ng buong sena gamit ang tinatagal na laser na impluwensya at pagsasalin ng pagbabago ng fase sa mga pixel ng sensor. Maaaring suriin ng mga kamera ng iToF ang impormasyon ng distansya para sa buong sena sa isang pagkakataon. Sa haliling dToF, hindi direkta na sukatan ng iToF ang interval ng oras sa bawat liwanag na impluwensya.

Gamit ang isang kamera ng iToF, maaaring matukoy ang distansya sa lahat ng puntos sa isang sena gamit lamang ang isang shot.

Mga karaniwang larangan ng mga kamera sa pag-sense ng depth

• Autonomous vehicles: Nagbibigay ang mga kamera sa pag-sense ng depth ng kinakailangang kakayahan sa pagkilala sa kapaligiran sa autonomous vehicles, pinapagana silang mag-identify at maiwasan ang mga obstacle habang nagpapa-exact navigation at path planning.
• Seguridad at pagsusuri: Ginagamit ang mga kamera sa pag-sense ng depth sa larangan ng seguridad para sa facial recognition, pagsisiyasat sa multud, at intrusion detection, nagpapabuti ng seguridad at bilis ng tugon.
• Augmented reality (AR): Ginagamit ang teknolohiya sa pag-sense ng depth sa mga aplikasyon ng augmented reality upang ma-overlay nang tuwid ang mga virtual na imahe sa real na mundo, nagbibigay ng immersive na karanasan sa mga user.

Sinoseen nagbibigay sa iyo ng tamang kamera sa pag-sense ng depth

Bilang isang matinong tagagawa ng camera module, may malawak na karanasan ang Sinoseen sa disenyo, pag-uunlad at paggawa ng OEM camera modules . Nag-aalok kami ng mataas-na-pagganap na depth ToF camera modules at ginagawa ang mga ito upang maaayos sa mga interface tulad ng USB, GMSL, MIPI, atbp. Sa parehong panahon, suporta ito sa advanced na mga funktion ng pamamahayag tulad ng global shutter at infrared imaging.

Kung kinakailangan ng iyong embedded vision application ang suporta para sa depth ToF sensing camera modules, huwag magpahiyang makipag-ugnayan sa amin. Naniniwala ako na ang aming koponan ay magbibigay sa iyo ng kumpletong solusyon. Maaari din mong bisitahin ang aming listahan ng produkto para sa camera module upang tingnan kung mayroon pang camera module na sumasagot sa iyong mga pangangailangan.