Введение
Обычная камера снимает плоское двухмерное изображение. Он записывает яркость и цвет, но не расстояние до объектов. Амодуль камеры определения глубиныдобавляет третье измерение: оно измеряет расстояние от камеры до каждой точки сцены. Эта возможность необходима для робототехники, дополненной реальности, управления жестами и автономной навигации. В этой статье объясняется, как работает измерение глубины, различные технологии и как выбратьмодуль камерыдля вашего проекта – отмодуль камеры Raspberry Pi 2от робота, сделанного своими руками, до высокого классамодуль камеры 4кдля промышленного видения.
Что такое измерение глубины?
Ощущение глубины создаеткарта глубины– изображение, где каждый пиксель представляет расстояние до объекта, а не его цвет. С помощью карты глубины машина знает, что человек находится на расстоянии 1 метра, стена — 3 метра, а пол — на 0,5 метра ниже. Это позволяет избегать столкновений, измерять объекты и понимать сцену.
A модуль камеры определения глубинысочетает в себе стандартмодуль сенсорной камеры(цветной) с одним или несколькими дополнительными датчиками или источниками света для расчета расстояния.
Как работает измерение глубины: три основные технологии
| Технология | Как это работает | Лучшее для |
|---|---|---|
| Стерео зрение | Две камеры, как глаза. Сопоставляет объекты между изображениями для триангуляции расстояния. | Общая робототехника, внутренняя |
| Структурированный свет | Проецирует ИК-точечный рисунок; искажение раскрывает глубину. | Короткая дальность, высокая точность (распознавание лиц) |
| Время полета (ToF) | Измеряет время возврата ИК-излучения. | Средняя дальность, быстрая, на открытом воздухе |
Многовстроенный модуль камерыВ проектах используется стереовидение, поскольку оно пассивно (без дополнительного освещения) и работает в стандартном режиме.модуль камеры cmos. Стерео требует двух синхронизированных датчиков и большей вычислительной мощности.
Стерео зондирование глубины
Стерео глубинамодуль камерыиспользует два одинаковыхмодуль сенсорной камерыединицы (обычномодуль камеры cmosоснованный на). После калибровки процессор находит совпадающие характеристики между левым и правым изображениями. Несоответствие (горизонтальное смещение) определяет расстояние: большее смещение означает более близкий объект.
A модуль камеры Raspberry Pi 2можно использовать в стереопаре — два модуля на одном Raspberry Pi. Официальная камера Pi используетмодуль камеры cmos(Сони IMX219). С помощью программного обеспечения с открытым исходным кодом (StereoPi) вы можете создать недорогого робота, определяющего глубину.
Структурированное определение глубины света
ИК-проектор отображает на сцене фиксированный точечный рисунок. Камера (частоUSB-модуль камерыс ИК-фильтром) фиксирует рисунок. Когда узор попадает на трехмерную поверхность, точки смещаются. Величина смещения дает расстояние. Очень точный на расстоянии 0,2–1,5 метра — используется в Kinect v1 и разблокировке по лицу телефона.
Времяпролетное определение глубины (ToF)
ToFмодуль камеры определения глубиныизлучает короткий импульс ИК-света и измеряет время возврата. Скорость света постоянна, поэтому время определяет расстояние. ToF быстрый (до 60 кадров в секунду) и работает на открытом воздухе. Используется в автономных транспортных средствах и флагманских телефонах. Амодуль камеры 4кс ToF может создавать карту глубины высокого разрешения и цвета 4K.
Зачем использовать измерение глубины?
Обход препятствий для роботов – перемещайтесь без неровностей.
Управление жестами: распознавание смахивания и захвата в 3D.
Измерение объекта – размер продукции на конвейере.
Дополненная реальность – размещайте виртуальные объекты правильно.
Подсчет людей – подсчет прохожих без опознаваемых лиц.
Определение глубины и искусственный интеллект
Анмодуль камеры ИИможет объединять данные о глубине с нейронной сетью для классификации объектов по форме и размеру. Например, он может обнаружить человека и оценить высоту и расстояние, что полезно для мониторинга толпы или автономной проверки. Глубина также помогает ИИ игнорировать плоские фотографии (подделку) при распознавании лиц.
Выбор модуля камеры измерения глубины
| Приложение | Рекомендуемая технология | Пример |
|---|---|---|
| Настольная робототехника (в помещении) | Стерео | Двамодуль камеры Raspberry Pi 2 |
| Мобильный робот/дрон | ToF (быстрый, на открытом воздухе) | ToFвстроенный модуль камеры |
| Распознавание лиц (ближнее расстояние) | Структурированный свет | Структурированный светUSB-модуль камеры |
| Автоматизация склада | Стерео или ToF | модуль камеры 4ксо стерео |
| AR/VR-гарнитура | ToF | Миниатюрный ToFмодуль сенсорной камеры |
Измерение глубины с помощью USB-модуля камеры
Многие камеры глубины подключаются к ПК через USB. АUSB-модуль камерысо стерео или ToF легко создать прототип — подключите и используйте SDK. Intel RealSense — один из примеров. Некоторыйвстроенный модуль камерыдатчики глубины подключаются через MIPI или USB.
КМОП-датчики для измерения глубины
Большинство модулей глубины используютмодуль камеры cmosдля канала RGB плюс специальный датчик глубины (часто также CMOS). Для стерео два одинаковыхмодуль камеры cmosиспользуются датчики. Один и тот же датчик (например, Sony IMX219) может служить как левым, так и правым имидж-сканером.
Модули камеры с датчиком глубины от искренности
В искренних, мы предлагаем индивидуальныемодуль камерырешения для измерения глубины:
- Модуль камеры с определением глубины– Стерео, структурированный свет или ToF, адаптированный к вашим потребностям.
- Модуль камеры Raspberry Pi 2– Подобранные пары для стереозрения.
- USB-модуль камеры– Готовые к использованию камеры глубины с UVC и SDK.
- Модуль камеры AI– Встроенное обнаружение объектов на основе глубины.
- Модуль камеры Cmos– Качественные датчики для стереопар.
- модуль камеры 4к– Ultra‑HD RGB + глубина ToF.
- Модуль сенсорной камеры– Интеграция специального датчика глубины.
- Встроенный модуль камеры– Маломощные модули небольшой глубины для БПЛА и портативных аппаратов.
Краткое содержание
A модуль камеры определения глубиныдобавляет информацию о расстоянии к цветным изображениям, позволяя машинам понимать трехмерное пространство. Основными технологиями являются стереовидение (недорогое, пассивное), структурированный свет (малого радиуса действия, точный) и времяпролетное (быстрое, на открытом воздухе). Для простого робототехнического проекта потребуется стереопарамодуль камеры Raspberry Pi 2это доступный вход. Для профессионального использования,USB-модуль камерыиливстроенный модуль камерыс ToF обеспечивает быструю и надежную глубину. В сочетании с искусственным интеллектом измерение глубины обеспечивает измерение, навигацию и взаимодействие в реальном мире.
Свяжитесь с искренним, чтобы обсудить вашимодуль камеры определения глубинытребования.
