Что такое ToF-камера?

Что такое камера ToF?

Камера ToF (времяпролетная) — это камера, которая визуализирует расстояние до объекта, измеряя время пролета света.

Инфракрасный свет в основном используется для измерения расстояния до объекта. Измеряется время, необходимое для того, чтобы излученный инфракрасный свет вернулся от объекта, и расстояние рассчитывается по этому времени.

В то время как обычная камера может получить только двухмерную информацию об объекте, изображение, полученное с помощью камеры ToF, включает информацию о глубине, что позволяет получить трехмерную информацию. Метод получения информации с помощью изображений, как и с помощью камеры, называется «3D-ToF», в то время как метод простого определения расстояния называется «1D-ToF».

Применение камер ToF

Камеры ToF имеют широкий спектр применения в промышленности, медицине и других областях, как указано ниже:

1. Распознавание лиц и форм

ToF-камеры используются для распознавания лиц и форм. ToF-камеры могут использоваться для распознавания движения пациента в больнице и быть полезными при наблюдении за пациентом. Их также можно устанавливать в магазинах для отслеживания перемещений людей и использовать для подсчета количества людей.

Другие области применения ToF-камер — автоматизированная эксплуатация автомобилей. ToF-камеры могут использоваться для обнаружения пешеходов, чтобы автомобили не сбивали пешеходов сзади.

2. Обнаружение объектов и мониторинг безопасности

Камеры ToF используются на заводах и других производственных площадках для обнаружения объектов и контроля безопасности. Камеры ToF могут быть прикреплены к промышленным роботам и транспортному оборудованию для обнаружения вторжения объектов.

Кроме того, когда камеры ToF установлены на прессах, роботах и ​​других источниках опасности, можно определить, является ли приближающийся объект транспортируемым объектом или человеком. При использовании для наблюдения за посевами измерение их размера и формы может использоваться для определения времени сбора урожая.

3. Приложение для смартфонов

Датчики изображения расстояния ToF все чаще используются в смартфонах, которые могут точно фиксировать физические движения игроков и отображать их в играх.

Кроме того, при покупке или продаже чего-либо на сайте электронной коммерции можно будет мгновенно измерять и отображать размеры объекта. Кроме того, камеры ToF также используются для распознавания лиц при входе в систему на смартфонах.

Функция распознавания лиц реализуется путем идентификации формы лица с помощью камер ToF. В отличие от обычных камер, камеры ToF могут предотвратить кражу личных данных, поскольку они распознают лицо владельца как простую плоскую поверхность, даже если используется фотография лица владельца.

Принцип работы камер ToF

Камеры ToF состоят из объектива, детектора, который обнаруживает свет, и источника света, который синхронизируется с детектором. Опорный свет, излучаемый бортовым источником света, отражается от объекта, и время, необходимое для достижения детектора (время пролета), измеряется.

Скорость света составляет около 300 000 км/с и является инвариантной константой. Следовательно, мы знаем, что расстояние до целевого зерна равно половине произведения двух.

Типы камер ToF

Существует два основных типа методов измерения времени пролета: прямой TOF и косвенный TOF.

1. Метод прямого ToF

В прямом методе ToF импульсный свет излучается как опорный свет, а отраженный световой импульс обнаруживается. Этот метод измеряет время пролета путем прямого измерения времени от облучения до обнаружения.

Одновременно с облучением опорного света внутри измерительной цепи генерируется измерительный импульсный ток с известной шириной и периодом. Время пролета можно измерить из разницы между временем, когда импульсный ток генерируется детектором, и временем, когда импульсный ток генерируется измерительным импульсным током и отраженным светом.

2. Косвенный метод ToF

Метод косвенного ToF определяет расстояние по сдвигу фаз с опорным светом. Амплитуда непрерывной волны, испускаемой источником света, модулируется для генерации синусоидальной волны с известной частотой.

Это излучается на объект в качестве опорного света, и обнаруживается сдвиг фаз отраженного от объекта света. Сдвиг фаз можно преобразовать в разницу во времени, используя частоту синусоиды. Это позволяет рассчитать время пролета.

В частности, интенсивность отраженного света измеряется четыре раза за один период опорного света. Путем дискретного преобразования Фурье можно получить сдвиг фазы от опорного света.

Другая информация о камерах ToF

Преимущества камер ToF

Преимущества метода ToF включают его небольшой размер, низкую нагрузку на процессор и возможность использования в темных местах. Каждое из этих преимуществ поясняется ниже.

1. Может использоваться в темных местах
Преимущество камер ToF в том, что их можно использовать в темноте, поскольку они используют инфракрасный свет вместо видимого света. Трехмерную информацию об объектах можно получить даже при полном отсутствии источника света в окружающей среде.

2. Малый размер и низкая нагрузка на ЦП
Камеры ToF имеют простую конфигурацию устройства, что позволяет им быть меньше, чем системы структурированного освещения. Еще одной привлекательной особенностью является низкая нагрузка на ЦП.

При рассмотрении возможности встраивания датчика ToF в производственное оборудование, используемое на производственной площадке, низкая нагрузка на ЦП снижает риск задержек и позволяет построить стабильную производственную систему.

3. Также доступны недорогие продукты
Камеры ToF не только дороги, но и недороги, в зависимости от характеристик. Поскольку цена камер ToF сильно варьируется в зависимости от характеристик, перед покупкой рекомендуется учитывать цену камер ToF в зависимости от необходимых вам характеристик.