Tradicionalne 2D kamere vide samo stan, dvodimenzionalni svijet. Oni mogu prepoznati oblik i boju objekata, ali ne mogu razumjeti njihov položaj, veličinu ili udaljenost u prostoru. To ograničava mogućnosti mnogih naprednih aplikacija za robotiku i automatizaciju. Pojava kamera osjetivanja dubine promijenila se ovo. Daju mašinama nova "trodimenzionalna" mogućnost percepcije, omogućavajući sistemima da razumiju prostor sličan ljudima, otvarajući ogroman aplikativni prostor za ugrađenu viziju i 3D rješenja za percepciju.
Kao konsultant specijaliziran za module kamera, ovaj članak će pružiti detaljnu analizu tehnologije kamere za dubinu, njegove glavne vrste i njegove primjene u robotici, logistici i AR / VR. Istražit ćemo karakteristike svake tehnologije kako bismo pomogli inženjerima da razumiju kako kamere osjeti na dubini i obavještavajući izbor za svoje projekte.
Šta je kamera za osjetljivost na dubinu i zašto nam treba?
A Kamera za osjetljivost na dubinuČesto se naziva 3D kamera, kamera je koja može snimiti informacije o dubini za svaki piksel u sceni. IT izlazi ne samo tradicionalnu RGB sliku, već i dubinu ili podatke o oblaku. Svaka pikselna vrijednost na dubinoj mapi predstavlja udaljenost između te točke i kamere.
3D kamere su potrebne jer 2D slike ne mogu riješiti osnovni problem u viziji: prostorna dvosmislenost. 2D kamera ne može razlikovati mali objekt izbliza i veliki objekt daleko. Nadalje, varijacije osvjetljenja, sjene i okluzije mogu svi prouzrokovati 2D vizijski sustavi da ne uspiju. Na primjer, predmet u sjeni može se pogriješiti za drugi objekt ili se jednostavno ne otkriti.
Kamere dubine savršeno se bave ovom problemu pružanjem preciznih informacija o daljini. Oni pružaju mašine sa geometrijskim informacijama koje ne utiču osvjetljenje, boje i teksture. Ova mogućnost percepcije 3D oblika omogućava strojevima da razumiju i komuniciraju s stvarnim svijetom, postavljajući temelj za realizaciju ugrađenih vizija 3D rješenja za percepciju.
Od svih tehnologija osjetljivosti dubine dostupne danas, tri najpopularnije i najčešće koriste su:
1. Strukturirano svetlo
2. Vrijeme leta
2.1 Direktno vrijeme leta (DTOF)
2.1.1 LIDAR
2.2 Indirektno vrijeme leta (ITOF)
3. Stereo vizija
Dalje, pogledajmo bliže kako svaka od ovih tehnologija osjetljivosti dubine djeluje.
Tri glavne tehnologije za depusne kamere
Da biste shvatili kako djeluju kamere osjetljivosti dubine, važno je imati duboko razumijevanje osnovnih vrsta tehnologije dubine kamere iza sebe. Trenutno postoje tri glavne tehnologije komisije u glavnoj dubini.
1. Strukturirana lagana kamera
Strukturirana lagana kamera je aktivna tehnologija slike. Koristi infracrveni projektor visokog napajanja za projektiranje poznatog osvjetljenja, poput određenog obrasca koji se sastoji od hiljada tačaka, na scenu. Zatim koristi jednu ili više kamera za snimanje izobličenja ovog uzorka na površini objekta. Izračunavanjem ove distorzije, kamera može zaključiti 3D oblik i udaljenost objekta.
Ova tehnologija pruža vrlo precizne podatke o dubini visoke rezolucije, posebno pri zatvaranju raspona. Njegova podložna sposobnost mjerenja odlikuje se u aplikacijama koje zahtijevaju precizno mjerenje detalja o objektu. Međutim, na projicirano svjetlo može utjecati na ambijentalno svjetlo (posebno jaku sunčevu svjetlost), utječući na točnost mjerenja. Nadalje, kada se u istom prostoru koriste višestruke strukturirane lagane kamere, njihovi obrasci projekcije mogu se međusobno miješati.
2. Kamera za vreme leta
Fotoaparati za let na osnovu principa stalne brzine svjetlosti, emitiraju infracrvenu svjetlost i mjeri vrijeme koje je potrebno da se lagani puls odražava na senzor kamere. Na osnovu ove vremenske razlike, udaljenost između objekta i kamere može se precizno izračunati. Ovaj se proces obično navodi paralelno na svakom pikselu, omogućavajući snimanje dubine visokog okvira.
Ovisno o metodi koja se koristi za utvrđivanje udaljenosti, TOF je kategoriziran u dvije vrste: direktno vrijeme leta (DTOF) i indirektno vrijeme leta (ITOF).
2.1.Direct vremena leta (DTOF)
Dtof direktno mjeri vrijeme leta svjetlosnog pulsa od emisije za povratak. Koristi namjenski senzor da precizno otkrije vrijeme dolaska pojedinačnih fotona. Ova metoda direktne mjere omogućava duže mjerne udaljenosti i veću tačnost.
2.1.1.LIDAR
Lidar (laser Radar) je vrsta DTOF tehnologije. Obično koristi laserski skener za emitiranje laserskog svjetlosnog tačaka u točku u sceni i primiti reflektirano svjetlo za generiranje oblaka visoko preciznosti. LIDAR-ov raspon detekcije i jak otpor na ambijentalno svjetlo čine ga idealnim za autonomnu vožnju i precizno mapiranje za robote.
2.2.indirect vremenski let (ITOF)
ITOF ne mjeri vrijeme direktno. Umjesto toga, prenosi kontinuirani modulirani svjetlosni val i mjeri faznu razliku između reflektirane i emitirane svjetlosti. Ova fazna razlika proporcionalna je vremenom leta svjetlosti. IT sustavi su uglavnom kompaktniji, konzumiraju manje snage i postižu veće stope kadrova. Pogodni su za unutarnje unutarnje primjene kao što su prepoznavanje geste i autentifikacije lica.
3. Stereo vizija kamera
Stereo vid kamere oponaša ljudsku dvogled viziju. Koristi dvije kamere, montirane na fiksnoj osnovnoj udaljenosti, kako bi istovremeno snimilo istu scenu. Koristeći složene algoritme, sustav pronalazi odgovarajuće točke u dvije slike i pomoću načela triangulacije izračunava položaj svake tačke u trodimenzionalnom prostoru, generirajući mapu razlika.
Ova pasivna tehnologija ne zahtijeva dodatni izvor svjetlosti, čineći ga pogodnim za vanjsku upotrebu i okruženja s dovoljno prirodne svjetlosti. Pruža dubinske karte visoke rezolucije koje ne utiču na objektni materijal. Međutim, stereo vizija računarsko je intenzivan i zahtijeva moćan procesor za obavljanje odgovarajućih slika. Također se bori u područjima bez tekstura (kao što su bijeli zidovi ili površine u boji), jer algoritam ne može pronaći podudaranje bodova.
| Nekretnina | Strukturirano svjetlo | Stereo vizija | Lidar | Dtof | ITOF |
| Princip | Projektirano izobličenje uzorka | Usporedba slike dvostruke kamere | Vrijeme leta od reflektirane svjetlosti | Vrijeme leta od reflektirane svjetlosti | Fazni pomak moduliranog svjetlosnog pulsa |
| Softverska složenost | Visoko | Visoko | Niska | Niska | Srednji |
| Trošak | Visoko | Niska | Varijabla | Niska | Srednji |
| Tačnost | Nivo mikrometra | Nivoe centimetara | Zavisan od raspona | Milimetar do centimetara | Milimetar do centimetara |
| Radni opseg | Kratak | ~ 6 metara | Vrlo skalabilan | Skalabilan | Skalabilan |
| Performanse slabog osvetljenja | Dobro | Slab | Dobro | Dobro | Dobro |
| Performanse na otvorenom | Slab | Dobro | Dobro | Umjeren | Umjeren |
| Brzina skeniranja | Spor | Srednji | Spor | Brz | Vrlo brzo |
| Kompaktnost | Srednji | Niska | Niska | Visoko | Srednji |
| Potrošnja energije | Visoko | Nizak do skalabilnog | Visoko do skalabilnog | Srednji | Skalabilan do srednjeg |
Koji su osnovni scenari za aplikaciju iz dubinskih kamera?
3D tehnologija kamere premještala se iz laboratorije u komercijalnu upotrebu, a njegove raznolike mogućnosti revolucioniraju različite industrije.
1. Robotika i automatizacija
Kamere za dubinu za robotiku služe kao "organe prostorne percepcije" robota. U automatiziranim proizvodnim linijama, roboti moraju precizno identificirati i uhvatiti nasumično složene radne dijelove . 3 D mogu generirati visoko precizne podatke o oblaku, pomažući robotima da se trodimenzionalna poza i položaj objekata, što omogućava poboljšanje efikasnosti i fleksibilnosti proizvodnje.
2. Povećana stvarnost (AR) i virtualna stvarnost (VR)
AR / VR uređaji zahtijevaju svijest o okolišu u stvarnom vremenu da u stvarnom svijetu ne mogu integrirati virtualne predmete. Kamere dubine mogu izvesti trodimenzionalno skeniranje korisničke sobe i generirati preciznu kartu dubine. To omogućava da se virtualni objekti precizno postavljaju na tablicu ili skrivene iza stvarnih objekata, značajno poboljšavajući korisnik umenjivo i interaktivno iskustvo.
3. Logistika i upravljanje skladištem
Automatizirano skladištenje, mjerenje jačine zvuka i paletiranje su osnovni zahtjevi u logističkoj industriji.3D kamereMože brzo izmjeriti jačinu i težinu paketa za optimizaciju utovara kamiona. U automatiziranim skladištima mogu voditi robote da precizno odaberu i postave predmete iz polica i obavljaju brojeve popisa, omogućavajući efikasno upravljanje skladištem.
4. Zdravstvo i biometričnost
Na području zdravstvene zaštite 3D kamere mogu se koristiti za beskontaktno mjerenje tijela, analizu položaja i hirurško planiranje. Kroz 3D skeniranje, kamere dubine mogu generirati ljudske modele za prilagođenu protetiku i ortotiku. U biometriji mogu identificirati jedinstvenu geometriju lica kako bi se osigurala sigurnija provjera autentičnosti i sprečavaju fotografiju ili videozapis.
Sažetak
Kamere za osjetljivost na dubinu predstavljaju značajan tehnološki napredak u ugrađenom vizijskom polju. Bilo da je strukturirano svjetlo, vrijeme leta ili binokularni vid, svaka tehnologija nudi jedinstvena rješenja za 3D percepciju. Razumijevanje principa i karakteristika ovih vrsta dubinskih kamera i tačno odabir na osnovu scenarija aplikacije (kao što su dubinske kamere za robotiku) od suštinskog značaja za svaki inženjer strojnog vida. Dubine kamere osnažuju mašine sa mogućnošću uočenih trodimenzionalnog svijeta i vode duboku transformaciju od automatizacije na inteligenciju.
Mulvision vam pomaže da odaberete dubinu kameru
Da li se borite da odaberete desnu dubinu za svoj projekt?Obratite se našem timu stručnjaka danasZa profesionalnu ugrađenu viziju i 3D recepcijsko rješenje savjetovanje, pomažući vam da izgradite najbolji sistem za stroj za vašu aplikaciju.
