Nowadays, whether it is face recognition, intelligent robots or autonomous driving, they all rely on the depth perception of the surrounding environment. To this end, a series of advanced 3D depth perception technologies have emerged, including mainstream ones such as ToF cameras, structured light cameras, stereo vision cameras and LiDAR. So, I believe everyone has had such a question Saat memilih kamera kedalaman 3D: Kamera 3D mana yang memenuhi kebutuhan saya? TOF atau kamera kedalaman 3D lainnya?
Jadi, dalam artikel ini, kami akan sangat memahami karakteristik dan perbedaan antara TOF dan kamera kedalaman 3D lainnya, dan mengapa TOF lebih populer daripada kamera kedalaman 3D lainnya .
Apa pemetaan kedalaman 3D?
Apa itu persepsi kedalaman 3D? Pemetaan kedalaman 3D, juga disebut penginderaan kedalaman atau pemetaan 3D, menciptakan gambar ruang tiga dimensi atau objek target dengan mengukur jarak antara sensor dan setiap titik di lingkungan sekitarnya . Teknologi ini melibatkan memproyeksikan cahaya ke objek rana dan menangkap cahaya yang dipantulkan dengan kamera atau sensor {5}
Kemudian, dengan menganalisis waktu atau pola refleksi, jarak antara kamera dan berbagai bagian adegan dihitung untuk membuat peta kedalaman . Peta kedalaman pada dasarnya adalah representasi digital seberapa jauh setiap bagian adegan dari perspektif sensor .
Justru karena fitur kamera kedalaman 3D inilah yang telah memainkan peran tak terukur dalam beberapa industri . jadi, sebelum membandingkan TOF dan teknologi peta 3D lainnya, mari kita lihat karakteristik mereka satu dengan satu .
Apa waktu pencitraan penerbangan?
In previous articles, we have learned that Time of Flight is simply the time it takes for light to reach an object, reflect, and return to the sensor. Through this measurement, a ToF camera can determine the distance of various objects in the scene from itself. The main components of a ToF camera include the ToF sensor and the sensor module, which captures the reflected light and converts it into data that the camera can Proses .
Mereka biasanya menggunakan sumber cahaya seperti vcsels atau LED yang memancarkan cahaya dalam spektrum dekat-inframerah (NIR) . Selain itu, sensor kedalaman memproses data mentah ini, menyaring kebisingan dan ketidakakuratan lainnya untuk memberikan informasi kedalaman yang jelas.
Bagaimana cara kerja kamera TOF?
Prinsip kerja kamera TOF seperti "pengintai gema cahaya" . itu memancarkan pulsa cahaya yang diketahui (biasanya cahaya inframerah), dan kemudian secara akurat mengukur waktu yang diperlukan pada prinsip yang dapat dipantulkan pada setiap hal yang dikurangi, . berdasarkan prinsip bahwa kecepatan cahaya yang konstan, cahaya yang konstan, cahaya {{1} berdasarkan prinsip bahwa kecepatan cahaya konstan, The Lights Obat {{1} berdasarkan prinsip bahwa kecepatan cahaya konstan, The Lights Obat {{1} berdasarkan prinsip bahwa kecepatan cahaya konstan, The Lights Obat {{{1} berdasarkan prinsip bahwa kecepatan cahaya konstan, The Lights Obat {{{1} berdasarkan prinsip bahwa kecepatan cahaya konstan, The Lights Obat {{{1} berdasarkan prinsip bahwa kecepatan cahaya konstan, The Lights Obat {{{1} berdasarkan prinsip bahwa kecepatan cahaya konstan, The Lights adegan .
Keuntungannya adalah kinerja real-time yang kuat dan kemampuan untuk dengan cepat mendapatkan peta kedalaman; ukuran kompak dan konsumsi daya yang relatif rendah; ketergantungan rendah pada tekstur permukaan objek target, dan dapat bekerja bahkan pada permukaan bertekstur lemah .
Untuk detail lebih lanjut tentang kamera TOF, silakan baca:Sensor TOF: Prinsip Kerja dan Analisis Komponen Inti.
Apa itu Stereo Vision Technology? Bagaimana cara kerja kamera visi stereo?
Visi stereo meniru cara kerja mata manusia, dan disparitas stereo mengacu pada perbedaan dalam posisi gambar objek yang dilihat oleh mata kiri dan kanan . ia menggunakan dua (atau lebih) kamera untuk secara bersamaan dengan mengidentifikasi poin -poin yang sama dari poin -poin yang sama dengan prinsip yang sama dengan prinsip yang sama dengan prinsip yang berbeda dari truk yang berbeda {{{1}. Dalam dua gambar - yaitu, perbedaan dalam posisi relatif objek dalam dua gambar, dikombinasikan dengan parameter geometris kamera (seperti jarak dasar) . Dua konsep diperlukan untuk ini:
- Baseline:Ini adalah jarak antara kedua kamera (sekitar 50-75 mm - jarak pupil) .
- Resolusi:Proporsional dengan kedalaman . Semakin banyak piksel dicari, semakin tinggi jumlah level disparitas (tetapi beban komputasi juga lebih tinggi) .
Panjang fokus sebanding dengan kedalaman bidang . Semakin pendek focal length, semakin jauh Anda dapat melihat, tetapi bidang pandang juga akan dikurangi . semakin tinggi focal length, semakin dekat kedalaman bidang dan semakin besar bidang pandang {. {visi stere {{{{2} {visi stere {{{{{2} {{{{2} {{{{2 {2 {{{{{{{2 {2 {2 {
Keuntungan dari teknologi ini adalah biaya yang relatif rendah, terutama ketika tidak diperlukan sumber cahaya aktif; itu dapat menangkap gambar warna dan informasi kedalaman .
Apa itu pencitraan cahaya terstruktur? Bagaimana cara kerja kamera cahaya terstruktur?
Proyek Teknologi Cahaya Terstruktur Pola cahaya yang diketahui, seperti titik-titik, garis-garis, atau pola kode, ke dalam adegan, dan kemudian menggunakan kamera untuk menangkap distorsi pola-pola ini pada permukaan objek karena perubahan kedalaman . dengan menganalisis distorsi ini dan menggunakan prinsip triangulasi, sistem dapat secara akurat menghitung tiga-d-dimensi dan deposisi-dossional dan di objek {Sistem dapat menghitung tiga-dimensi dan tiga-dimensi dan deposisi-diMension dan dossional.
Kamera cahaya terstruktur juga didasarkan pada teknologi ini, menggunakan pola yang diproyeksikan secara khusus untuk meningkatkan kemampuan kamera untuk mengidentifikasi dan mengukur perubahan di permukaan yang menerangi . dengan memproses perubahan dalam distorsi pola untuk menghitung jarak dari kamera ke setiap titik pada permukaan objek, peta 3D objek dibuat {2}
Ini dapat memberikan akurasi kedalaman yang sangat tinggi dari jarak dekat (biasanya dalam 1 meter), terutama cocok untuk aplikasi dengan detail yang kaya, seperti pemindaian 3D, pengenalan gesture, dll .
APA ITU LIDAR?
LiDAR works in a similar way to ToF, and also determines distance by emitting laser beams and measuring their flight time. But unlike ToF cameras, which usually capture the depth of an area, LiDAR systems usually emit discrete laser beams and scan them to build an extremely detailed, high-resolution point cloud map. Depending on the type, LiDAR can be divided into mekanik (dengan bagian berputar) dan solid-state .
Keuntungan dari ini adalah jarak deteksi yang panjang, hingga ratusan meter; Akurasi yang sangat tinggi, terutama cocok untuk persepsi lingkungan skala besar dan pemetaan presisi tinggi; dan kinerja luar biasa dalam cahaya outdoor yang kuat .
Perbedaan antara kamera TOF dan kamera kedalaman 3D lainnya
Setiap kamera teknologi pencitraan 3D memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri . di bawah ini kami menggunakan bagan untuk membandingkan perbedaan antara kamera TOF dan kamera penglihatan stereo 3D lainnya .
| Dimensi fitur | Kamera TOF (waktu penerbangan) | Cahaya terstruktur | Visi Stereo | Lidar |
| Prinsip kerja | Mengukur waktu bulat pulsa cahaya | Proyek Pola Dikenal, Menganalisis Distorsi untuk Menghitung Kedalaman | Pengaturan ganda atau multi-kamera, menghitung kedalaman melalui disparitas | Memindai dan memancarkan balok laser, mengukur waktu penerbangan |
| Ketepatan | Level milimeter hingga sentimeter | Mikrometer ke tingkat milimeter (sangat baik di jarak dekat) | Tingkat sentimeter (sangat terpengaruh oleh tekstur, jarak) | Tingkat milimeter hingga sentimeter (akurasi tinggi dalam jarak jauh) |
| Jarak/rentang deteksi | Medium hingga pendek (beberapa meter hingga puluhan meter) | Jarak pendek (biasanya dalam 1 meter) | Kisaran menengah hingga pendek (dipengaruhi oleh baseline) | Jarak jauh (puluhan hingga ratusan meter) |
| Kemampuan beradaptasi cahaya sekitar | Iluminasi aktif, beberapa anti-interferensi; kinerja menurun dalam cahaya langsung yang kuat | Penerangan aktif, pola dengan mudah "dicuci" oleh sinar matahari yang kuat | Pasif, sangat bergantung pada cahaya sekitar dan tekstur; kinerja yang buruk dalam cahaya rendah | Penerangan aktif, ketahanan kuat terhadap cahaya sekitar |
| Kinerja luar ruangan | Tantangan adalah gangguan inframerah dari sinar matahari; membutuhkan pemrosesan tambahan | Rentan gangguan sinar matahari | Bergantung pada cahaya alami; Kurangnya tekstur adalah masalah | Biasanya melakukan di luar ruangan terbaik |
| Kompleksitas komputasi | Secara langsung menghasilkan kedalaman, relatif rendah | Membutuhkan analisis deformasi pola, kompleksitas sedang | Membutuhkan pencocokan fitur yang kompleks, kompleksitas tinggi | Volume data yang besar, tetapi pemrosesan awan titik relatif langsung |
| Ukuran & Kompleksitas | Biasanya sebagian besar kompak, tidak ada bagian mekanis | Termasuk proyektor dan kamera, ukuran sedang | Dua kamera, ukuran sedang | Biasanya lebih besar, beberapa dengan bagian berputar mekanis |
| Biaya | Relatif hemat biaya | Sedang | Terendah (jika menggunakan kamera yang ada) | Biasanya tertinggi |
| Aplikasi khas | SENSING AR MOBILE, Penghindaran Hambatan Robot, Pengenalan Gesture, Pemantauan Dalam-Mobil | Buka kunci pengenalan wajah, pengukuran presisi, inspeksi industri | Navigasi Robot, Penghindaran Rintangan Drone, AR/VR (dalam adegan bertekstur) | Mengemudi otonom, pemetaan presisi tinggi, kota pintar |
Mengapa kamera waktu penerbangan (TOF) pilihan yang lebih baik untuk pemetaan 3D?
Tabel di atas memberi kita pemahaman awal tentang perbedaan antara kamera TOF dan kamera kedalaman 3D lainnya . Jadi, mengapa kamera TOF merupakan pilihan yang lebih baik untuk pengukuran 3D? Kami telah merangkum faktor -faktor berikut:
- Akurasi pencitraan yang lebih tinggi:Karena ketergantungan pada iluminasi sumber cahaya yang tepat, kamera TOF memberikan output kualitas gambar yang lebih baik .
- Mengurangi kompleksitas perangkat lunak:Kamera TOF menyediakan data kedalaman langsung dari modul, menghindari situasi kompleks seperti menjalankan algoritma pencocokan kedalaman di platform host .
- Skalabilitas kedalaman yang lebih tinggi:Kamera TOF memiliki rentang kedalaman yang dapat diskalakan dengan jumlah vcsels yang digunakan untuk iluminasi .
- Kinerja cahaya rendah yang lebih baik:Kamera TOF berkinerja lebih baik dalam kondisi cahaya rendah karena sumber cahaya yang aktif dan andal .
- Ukuran kompak:Karena sensor dan iluminasi dapat ditempatkan bersama, kamera TOF memiliki faktor bentuk yang lebih kompak .
Area aplikasi umum kamera waktu penerbangan
- Mobile AR (augmented reality)/efek kedalaman foto:Ponsel harus tipis, ringan, daya rendah, dan mampu menangkap informasi kedalaman secara real time . kamera TOF sangat ideal karena ukurannya yang kecil, kinerja real-time yang baik, dan ketergantungan tekstur rendah .
- Pengenalan gesture/penentuan posisi spasial di headset VR/AR:Pelacakan gesture real-time, akurat dan persepsi lingkungan dalam ruangan juga diperlukan . kamera TOF dapat memberikan data kedalaman latensi rendah, yang sangat cocok untuk aplikasi interaktif tersebut .
- Pengenalan Pemantauan Pengemudi/Gerakan:Biasanya digunakan di mobil untuk jarak pendek, dengan persyaratan untuk kinerja waktu nyata, ukuran, dan biaya . kamera TOF adalah solusi yang sangat cocok .
- Pengenalan/penyortiran objek:Identifikasi bentuk, ukuran, dan posisi objek sehingga robot dapat memahami dan mengklasifikasikannya . kamera TOF dapat dengan cepat memberikan informasi kontur tiga dimensi objek .
Untuk mempelajari lebih lanjut tentang peran modul kamera dalam aplikasi tertentu, baca:
Apa itu modul kamera fokus otomatis? Bagaimana cara kerjanya?
Apa itu modul kamera cahaya rendah? mengerti secara mendalam
Untuk mempelajari lebih lanjut tentang sistem visi mesin, baca:
Visi Tertanam vs . Visi Mesin: Memahami Perbedaan Utama
Bagaimana cara memilih teknologi penginderaan kedalaman 3D yang tepat untuk proyek Anda?
Dihadapkan dengan berbagai teknologi penginderaan kedalaman 3D, kita harus memahami bagaimana memilih yang sesuai dengan kebutuhan proyek kami . berikut adalah beberapa pertimbangan utama:
- Persyaratan aplikasi yang jelas:Ini adalah langkah pertama dan paling kritis .
- Persyaratan Akurasi:Apakah aplikasi Anda membutuhkan tingkat milimeter, tingkat sentimeter, atau akurasi yang lebih rendah?
- Jarak Deteksi:Apakah Anda perlu merasakan jarak dekat (puluhan sentimeter), jarak sedang (beberapa meter), atau jarak jauh (puluhan meter atau lebih)?
- Kondisi lingkungan:Akankah sistem Anda bekerja di dalam ruangan, di luar ruangan, dalam cahaya yang kuat, cahaya rendah, atau dalam kegelapan total?
- Persyaratan real-time:Seberapa cepat data perlu diperbarui?
- Karakteristik objek target:Apakah target transparan, reflektif, bertekstur kaya, atau halus dan tanpa tekstur?
- Output Data:Apakah Anda memerlukan peta kedalaman, cloud titik, atau format lainnya?
- Pertimbangkan kendala anggaran dan ukuran:Biaya dan ukuran fisik seringkali merupakan faktor yang tidak dapat diabaikan dalam proyek aktual . Beberapa solusi jarak jauh presisi tinggi bisa mahal dan tebal .
- Menilai kompleksitas pemrosesan data dan kesulitan pengembangan:Beberapa teknologi dapat menghasilkan sejumlah besar data, membutuhkan sumber daya komputasi yang lebih kuat dan algoritma yang lebih kompleks untuk memproses .
- Pengujian dan Verifikasi:Pengujian dan verifikasi prototipe dalam skenario aplikasi aktual Anda sebanyak mungkin adalah cara terbaik untuk mengevaluasi kinerja teknologi dan kelayakan .
Saat memilih modul kamera, jenis antarmuka, pemasok, persyaratan kustomisasi, dll . juga penting . Harap baca:
Faktor untuk memilih antarmuka yang benar untuk sistem penglihatan tertanam?
Cara memilih modul kamera yang ideal untuk sistem visi Anda: panduan langkah demi langkah
Modul Kamera Standar vs . Modul Kamera Kustom: Cara Memilih Pas yang tepat
Apa itu modul kamera OEM? Memahami solusi khusus untuk produsen produk
Keuntungan memilih modul kamera khusus untuk pengembangan produk
Kesimpulan
Di bidang persepsi kedalaman 3D, tidak ada teknologi tunggal yang merupakan Panacea . Kamera TOF, cahaya terstruktur, penglihatan stereo, dan Lidar masing-masing memiliki keunggulan teknis yang unik dan skenario yang berlaku . TOF bersinar dalam aplikasi jangka pendek dan menengah dengan waktu nyata dan kompaknya; Cahaya terstruktur tidak tertandingi dalam akurasi jarak dekat; Stereo Vision memberikan solusi fleksibel dengan efektivitas biaya dan karakteristik pasifnya; dan Lidar mendominasi di lingkungan luar yang kompleks dengan jarak jauh dan akurasi tinggi . pada akhirnya kita harus membuat pilihan berdasarkan kebutuhan proyek aktual .
Tentu saja, jika Anda kesulitan menemukan kamera pencitraan 3D yang sesuai,Silakan hubungi kami .MuchVision memiliki lebih dari sepuluh tahun pengalaman di bidang penglihatan tertanam dan telah memproduksi banyak modul kamera berkinerja tinggi, termasuk modul untuk kamera pengukuran 3D . Saya percaya bahwa dengan tim insinyur profesional kami, kami bisaTemukan solusi yang tepat untuk Anda.
FAQ
T1: Apakah TOF dan LIDAR hal yang sama?
A1:Not exactly. ToF (time of flight) is a distance measurement principle, and LiDAR (laser radar) is a system that applies the ToF principle. All LiDARs use the ToF principle to measure distance, but ToF sensors and ToF cameras usually refer to more compact and lower-cost solutions, often used in shorter distance scenarios. LiDAR usually Mengacu pada sistem yang memancarkan dan memindai balok laser dan membangun awan titik densitas tinggi untuk mencapai pengukuran presisi tinggi pada jarak jauh (seperti untuk mengemudi otonom) . Anda dapat memahami bahwa lidar adalah aplikasi high-end dari prinsip TOF dalam sistem yang lebih kompleks dan lebih besar.
T2: Sensor kedalaman 3D mana yang paling akurat?
A2:Itu tergantung pada jarak . pada jarak yang sangat dekat (puluhan sentimeter hingga 1 meter), cahaya terstruktur biasanya memberikan akurasi kedalaman tertinggi, hingga mikron atau bahkan tingkat sub-milimeter .}}}}}}}}}} {cente {cente {ToF dEPOTE {TOF dapat menengah (beberapa meter ke MILET (beberapa meter ke cameras {TOF CAMERA {TOF dapat menengah (ToF Camera {TOF TOF dapat menengah (TOF TOF TOF jarak jauh (puluhan hingga ratusan meter), Lidar dapat mempertahankan milimeter yang sangat baik hingga akurasi sentimeter dan mendapatkan awan titik kepadatan tinggi . Keakuratan penglihatan stereo dibatasi oleh jarak dasar dan tekstur gambar, biasanya pada tingkat sentimeter .
T3: Mana yang lebih baik untuk penggunaan di luar ruangan, cahaya terstruktur atau TOF?
A3:Secara umum, kamera TOF berkinerja lebih baik daripada cahaya terstruktur dalam cahaya outdoor yang kuat . Teknologi cahaya terstruktur bergantung pada pola yang diproyeksikan, yang dapat dengan mudah "dicuci" atau terendam oleh cahaya sekitar di bawah sinar matahari yang kuat, mengakibatkan pengakuan yang tidak akurat {{1} wala Optimasi Algoritma . Lidar melakukan di luar ruangan terbaik karena biasanya menggunakan laser daya lebih tinggi dan teknologi penyaringan yang lebih canggih .
