Derinlik algılayan kameralar: Kaç türleri vardır ve nasıl çalışır?

Derinlik algılayıcı kamera modülleri, gömülü sistemler, robotik, endüstriyel otomasyon ve otonom araçlarda artık ana teknoloji haline geldi. Bu modüller, makinelerin dünyayı üç boyutta görmesini sağlar, tam olarak biz insanlar gibi. Derinlik algılama teknolojileri, Time-of-Flight (ToF), LiDAR ve yapılandırılmış ışık kameraları gibi yöntemlerle mahlakatların kesin uzamsal algıya sahip olmalarını mümkün kılar ve çeşitli uygulamalarda yüksek düzeyde etkileşim ve otomasyonu sağlar. Bu teknolojiler, otonom araçlar, robotik gezinme, endüstriyel otomasyon ve artırılmış gerçeklik alanlarındaki gelişmeleri sürdürüyor. Bu makalede derinlik algılama kameralarının nasıl çalıştığını, farklı teknoloji türlerini ve modern teknolojideki çeşitli uygulamalarını inceleyeceğiz. Önceki makalelerimizde, toF ve diğer 3D haritalama kameralarını tanıttık . Daha fazla bilgi için onlara başvurabilirsiniz.

Farklı derinlik algılama kamera türleri ve temel uygulama prensipleri

Her tür derinlik algılama kamerası anlamadan önce, derinlik algılamanın ne olduğunu anlamalıyız.

Derinlik algılama nedir?

Derinlik algılama, bir cihaz ile nesne arasındaki veya iki nesne arasındaki mesafeyi ölçme tekniğidir. Bu, herhangi bir nesnenin cihaz yakınındaki varlığını otomatik olarak algılayıp her zaman nesneye olan mesafeyi ölçen bir 3D derinlik algılama kamera kullanılarak yapılabilir. Bu teknoloji, derinlik algılama kameralarını entegre eden cihazlarda veya gerçek zamanlı kararlar veren otonom mobil uygulamalarda faydalıdır.

Günümüzde kullanılan derinlik algılama teknolojileri arasında en yaygın olarak kullanılan üç tanesi şunlardır:
1. Yapılandırılmış ışık
2. Stereo görüş
3. Uçuş süresi
1. Doğrudan uçuş süresi (dToF)
1. LiDAR
2. Dolaylı uçuş süresi (iToF)
Her derinlik algılama teknolojisinin prensiplerine daha yakından bakalım.

YAPILANDIRILMIŞ IŞIK

Yapılandırılmış ışık kamera sistemi, nesnenin derinliğini ve konturunu, lazerler veya LED'ler gibi bilinen bir ışık deseni (genellikle şeritler şeklinde) hedef nesneye yansıtarak ve geri dönen desenin bozulmasını analiz ederek hesaplar. Bu teknoloji, kontrol edilen ışık koşulları altında yüksek doğruluğu ve kararlılığı ile öne çıkmakta ancak sınırlı işlem mesafesi nedeniyle genellikle 3B tarama ve modelleme için kullanılmaktadır.

STEREO GÖRÜŞ

Stereovizyon kameraları insan ikilik görüşüne benzer şekilde çalışır, belirli bir mesafede iki kameradan görüntü alır ve yazılım işleme yardımıyla iki görüntüsündeki özellik noktalarını tespit edip karşılaştırarak derinlik bilgisi hesaplar. Bu teknoloji, endüstriyel otomasyon ve artırılmış gerçeklik gibi çeşitli ışık koşullarında gerçek zamanlı uygulamalar için yararlıdır.

Uçlama süresi kamera

Uçuş süresi (ToF), ışığın belirli bir mesafeyi gidebilmesi için harcadığı süre anlamına gelir. Uçuş süresi kameraları, nesneye olan mesafeyi, ışığın nesnenin yüzeyinden yansıması ve sensöre geri dönmesi için harcanan süreye göre tahmin etmek için bu prensibi kullanır.
Uçuş süresi kamerasının üç ana bileşeni vardır:

1. ToF sensörü ve sensör modülü
2. Işık kaynağı
3. Derinlik sensörü

ToF, derinlik sensörünün mesafe belirlemek için kullandığı yöntemlere göre iki türe ayrılır: doğrudan uçuş süresi (DToF) ve dolaylı uçuş süresi (iToF). Bu iki tür arasındaki farklara daha yakından bakalım.

Doğrudan Uçuş Süresi (dToF)

Doğrudan uçuş süresi (dToF) teknolojisi, mesafeyi, kızılötesi lazer darbeleri yayarak ve bu darbelerin emitten nesneye ve geriye gitmesi için harcadığı süreyi ölçerek doğrudan ölçer.

dToF kamera modülleri, tek-foton avalans diyotları (SPADs) gibi özel ışık-duyarlı pikseller kullanarak, yansıyan ışık pülslerindeki fotonların ani artışını tespit ederek zaman aralıklarının kesin hesaplanmasına izin verir. Bir ışık pülsü bir nesneye yansıdığındaında, SPAD fotonlarda ani bir zirve algılar. Bu da ona foton zirveleri arasındaki aralıkları takip etmesine ve zamanı ölçmesine olanak tanır.

dToF kameraları genellikle daha düşük çözünürlükte olmasına rağmen, küçük boyutları ve düşük fiyatı, yüksek çözünürlüğe ve gerçek zamanlı performansa ihtiyaç duymayan uygulamalar için ideal hale getirir.

Lidar

Çünkü mesafe ölçmek için kızılötesi lazer pülslerini kullanma konusunda konuşuyoruz, LiDAR kameraları hakkında konuşalım.

LiDAR (Işık Algılama ve Ranging) kameraları, kaydedilen sahneye bir raster ışık deseni projelerken bir lazer transmiyeri kullanır ve bunu ön ve arkaya tarar. Mesafe, kamera sensörünün ışık pülsünü bir nesneye ulaşması ve kendisine geri yansıması süresiyle ölçüldür.

LiDAR sensörleri genellikle 905 nanometre ve 1550 nanometre dalga boyundaki iki tür kızılötesi lazer kullanır. Daha kısa dalga boyunda olan lazerler, atmosferdeki su molekülleri tarafından emilme ihtimaline daha az maruz kalır ve uzun mesafe ölçümleri için daha uygunlardır. Bunun karşıtı olarak, daha uzun dalga boyunda olan kızılötesi lazerler, insanlar çevresinde çalışan robotlar gibi göz güvenliği uygulamalarında kullanılabilir.

Dolaylı Uçuş Süresi (iToF)

Dolaylı uçuş süresi (iToF) yönteminden farklı olarak, dolaylı uçuş süresi (iToF) kameraları, tüm sahneyi sürekli modüle edilmiş lazer darbeleriyle aydınlatarak ve algılayıcı piksellerindeki faz kaymasını kaydederek mesafeyi hesaplar. iToF kameraları tüm sahnenin mesafe bilgilerini tek bir çekimle alabilir. dToF'un aksine, iToF her ışık darbesi arasındaki zaman aralığını doğrudan ölçmez.

Bir iToF kamerası ile, sahnedeki tüm noktalara tek bir çekimle uzaklık belirlenebilir.

Derinlik algılama kamera alanlarındaki ortak alanlar

• Otonom araçlar: Derinlik algılama kameraları, otonom araçlara çevresel algılama yetenekleri sağlar. Bu sayede engelleri tespit edip önlerini alabilir ve doğru bir navigasyon ve yol planlaması yapabilirler.
• Güvenlik ve gözetim: Derinlik algılama kameraları, güvenlik alanında yüz tanıma, kalabalık izleme ve istilacı algılama için kullanılır. Bu da güvenliği artırır ve yanıt hızını hızlandırır.
• Artırılmış Gerçeklik (AR): Derinlik algılama teknolojisi, artırılmış gerçeklik uygulamalarında sanal resimleri gerçek dünyaya doğru bir şekilde yerleştirmek için kullanılır. Bu da kullanıcılara daha fazla etkileyici bir deneyim sunar.

Sinoseen, size doğru derinlik algılama kamerayı sağlar

Olgun bir kamera modülü üreticisi olarak, Sinoseen tasarım, geliştirme ve oEM kamera modüllerinin üretiminde geniş deneyime sahiptir . Yüksek performanslı derinlik ToF kamera modülleri sunuyoruz ve bunları USB, GMSL, MIPI gibi arabirimlerle uyumlu hale getiriyoruz. Aynı zamanda, küresel şatır ve kızılötesi görüntüleme gibi gelişmiş görüntü işleme fonksiyonlarını desteklemektedir.

Eğer gömülü görünürlük uygulamanız derinlik ToF algılayıcı kamera modülü desteği gerektiyorsa, lütfen bizimle iletişime geçmeyi çekinmeyin. Takımımızın size memnuniyet verici bir çözüm sunacağını düşünüyorum. Ayrıca kamera modülümüz ürün listesini ziyaret edebilirsiniz ihtiyacınıza uygun bir kamera modülü olup olmadığını görmek için.