Úvod
Bežný fotoaparát zachytáva plochý, dvojrozmerný obraz. Zaznamenáva jas a farbu, ale nezaznamenáva, ako ďaleko sú objekty. Amodul kamery na snímanie hĺbkypridáva tretí rozmer: meria vzdialenosť od fotoaparátu ku každému bodu na scéne. Táto schopnosť je nevyhnutná pre robotiku, rozšírenú realitu, ovládanie gestami a autonómnu navigáciu. Tento článok vysvetľuje, ako funguje hĺbkové snímanie, rôzne technológie a ako si vybrať amodul kamerypre váš projekt – od akamerový modul raspberry pi 2od robota pre domácich majstrov až po špičkovýModul 4k kamerypre priemyselnú víziu.
Čo je snímanie hĺbky?
Hĺbkové snímanie vytvára ahĺbkovú mapu– obrázok, kde každý pixel predstavuje vzdialenosť k objektu, nie jeho farbu. Pomocou hĺbkovej mapy stroj vie, že osoba je vzdialená 1 meter, stena je vzdialená 3 metre a podlaha je 0,5 metra pod ňou. To umožňuje predchádzanie kolíziám, meranie objektov a pochopenie scény.
A modul kamery na snímanie hĺbkykombinuje štandardmodul senzorovej kamery(farebne) s jedným alebo viacerými dodatočnými senzormi alebo svetelnými zdrojmi na výpočet vzdialenosti.
Ako funguje snímanie hĺbky: tri hlavné technológie
| Technológia | Ako to funguje | Najlepšie pre |
|---|---|---|
| Stereo videnie | Dve kamery, ako oči. Priraďuje prvky medzi obrázkami na trianguláciu vzdialenosti. | Všeobecná robotika v interiéri |
| Štruktúrované svetlo | Projektuje IR bodový vzor; skreslenie odhaľuje hĺbku. | Krátky dosah, vysoká presnosť (rozpoznanie tváre) |
| čas letu (ToF) | Meria čas návratu infračerveného svetla. | Stredný dosah, rýchly, vonkajší |
Veľavstavaný modul kamerydizajny využívajú stereo videnie, pretože je pasívne (bez dodatočného osvetlenia) a funguje na štandardemodul fotoaparátu cmos. Stereo potrebuje dva synchronizované senzory a väčší výpočtový výkon.
Stereo snímanie hĺbky
Stereo hĺbkamodul kamerypoužíva dve rovnakémodul senzorovej kameryjednotky (zvyčajnemodul fotoaparátu cmoszaložené). Po kalibrácii procesor nájde zodpovedajúce prvky medzi ľavým a pravým obrazom. Disparita (horizontálny posun) hovorí o vzdialenosti – väčší posun znamená bližší objekt.
A kamerový modul raspberry pi 2možno použiť v stereo páre – dva moduly na jednom Raspberry Pi. Oficiálny fotoaparát Pi používa amodul fotoaparátu cmos(Sony IMX219). Pomocou softvéru s otvoreným zdrojovým kódom (StereoPi) si môžete postaviť lacného robota s hĺbkovým snímaním.
Snímanie štruktúrovanej hĺbky svetla
IR projektor vrhá na scénu vzor s pevnými bodmi. Fotoaparát (často amodul usb kamerys IR-priepustným filtrom) zachytí vzor. Keď vzor narazí na 3D povrch, bodky sa posunú. Množstvo posunu udáva vzdialenosť. Veľmi presné na 0,2–1,5 metra – používa sa v Kinect v1 a odomykaní telefónom tvárou.
Snímanie hĺbky letu (ToF).
ToFmodul kamery na snímanie hĺbkyvyšle krátky IR svetelný impulz a meria čas návratu. Rýchlosť svetla je konštantná, takže čas udáva vzdialenosť. ToF je rýchly (až 60 fps) a funguje vonku. Používa sa v autonómnych vozidlách a vlajkových telefónoch. AModul 4k kamerys ToF dokáže vytvoriť mapu hĺbky s vysokým rozlíšením popri 4K farbách.
Prečo používať snímanie hĺbky?
Vyhýbanie sa prekážkam pre roboty – navigujte bez nárazov.
Ovládanie gestami – rozpoznávajte potiahnutia, chyty v 3D.
Objektové meranie – veľkosť výrobkov na dopravníku.
Rozšírená realita – správne umiestňujte virtuálne objekty.
Počítanie ľudí – počítajte okoloidúcich bez identifikovateľných tvárí.
Hĺbkové snímanie a AI
Anmodul kamery aidokáže kombinovať údaje o hĺbke s neurónovou sieťou na klasifikáciu objektov podľa tvaru a veľkosti. Dokáže napríklad rozpoznať osobu a odhadnúť výšku a vzdialenosť – užitočné pri monitorovaní davu alebo autonómnej pokladni. Hĺbka tiež pomáha AI ignorovať ploché fotografie (spoofing) pri rozpoznávaní tváre.
Výber modulu kamery na snímanie hĺbky
| Aplikácia | Odporúčaná technológia | Príklad |
|---|---|---|
| Desktopová robotika (vnútorná) | Stereo | Dvajakamerový modul raspberry pi 2 |
| Mobilný robot / dron | ToF (rýchlo, vonku) | ToFvstavaný modul kamery |
| Rozpoznávanie tváre (krátky dosah) | Štruktúrované svetlo | Štruktúrované svetlomodul usb kamery |
| Automatizácia skladu | Stereo alebo ToF | Modul 4k kameryso stereom |
| Náhlavná súprava AR/VR | ToF | Miniatúrne ToFmodul senzorovej kamery |
Snímanie hĺbky s kamerovým modulom USB
Mnoho hĺbkových kamier sa pripája k počítaču cez USB. Amodul usb kameryso stereo alebo ToF je ľahké vytvoriť prototyp – pripojte a použite SDK. Intel RealSense je jedným z príkladov. Niektorívstavaný modul kameryhĺbkové senzory sa pripájajú cez MIPI alebo USB.
Snímače CMOS v snímaní hĺbky
Väčšina hĺbkových modulov používa amodul fotoaparátu cmospre kanál RGB plus vyhradený snímač hĺbky (často aj CMOS). Pre stereo dve rovnakémodul fotoaparátu cmospoužívajú sa senzory. Ten istý snímač (napr. Sony IMX219) môže slúžiť ako ľavý aj pravý snímač.
Moduly hĺbkových kamier od spoločnosti Sincere
V Sincere ponúkame zákazkovémodul kameryriešenia pre hĺbkové snímanie:
- Modul kamery na snímanie hĺbky- Stereo, štruktúrované svetlo alebo ToF, prispôsobené vašim potrebám.
- Modul kamery Raspberry pi 2– Zodpovedajúce páry pre stereo videnie.
- Modul USB kamery– Plug-and-play hĺbkové kamery s UVC a SDK.
- Modul kamery Ai– Detekcia objektov na základe hĺbky na palube.
- Modul kamery Cmos– Vysokokvalitné snímače pre stereo páry.
- Modul 4k kamery– Ultra-HD RGB + hĺbka ToF.
- Modul senzorovej kamery- Vlastná integrácia snímača hĺbky.
- Modul vstavaného fotoaparátu– Nízkoenergetické moduly s malou hĺbkou pre UAV a prenosné.
Zhrnutie
A modul kamery na snímanie hĺbkypridáva k farebným obrázkom informácie o vzdialenosti a umožňuje strojom pochopiť 3D priestor. Stereovízne videnie (nízke náklady, pasívne), štruktúrované svetlo (krátky dosah, presné) a čas letu (rýchle, vonkajšie) sú hlavné technológie. Pre jednoduchý robotický projekt stereo párkamerový modul raspberry pi 2je cenovo dostupný vstup. Pre profesionálne použitie, amodul usb kameryalebovstavaný modul kamerys ToF poskytuje rýchlu a spoľahlivú hĺbku. V kombinácii s AI umožňuje snímanie hĺbky meranie, navigáciu a interakciu v reálnom svete.
Ak chcete prediskutovať svoje otázky, kontaktujte spoločnosť Sinceremodul kamery na snímanie hĺbkypožiadavky.
