Введение
Нормальныймодуль камерызахватывает плоское двухмерное изображение — цвет и яркость, но не расстояние. Амодуль камеры стереовиденияэто меняет: он использует две линзы и датчики для восприятия глубины, как человеческие глаза. Благодаря стереозрению машина может измерять расстояние до объектов, избегать препятствий и строить трехмерную карту своего окружения. В этой статье объясняется, как работает стереозрение, какие компоненты задействованы и где используются эти модули — от робототехники до промышленного контроля.
Что такое стереовидение?
Стереозрение — это способность определять глубину двух слегка смещенных изображений. Амодуль камеры стереовидениясодержит два одинаковыхмодуль камерыдатчики, расположенные на известном расстоянии друг от друга (базовая линия). Сравнивая положение одного и того же объекта на левом и правом изображениях, система вычисляет несоответствие – горизонтальный сдвиг. Большее смещение означает более близкий объект. Результатом являетсякарта глубины, где каждый пиксель представляет расстояние.
Как работает модуль камеры стереовидения
Захватывать- Двамодуль камеры cmosдатчики (частомодуль камеры 1080p) захватывать изображения одновременно.
Исправление– Изображения корректируются с учетом искажений объектива и выравниваются таким образом, чтобы совпадающие объекты находились в одном горизонтальном ряду.
Стерео согласование– Процессор находит соответствующие точки (края, углы) между левым и правым изображениями – самый трудоемкий этап.
Несоответствие глубине– Используя базовую линию и фокусное расстояние, система рассчитывает расстояние для каждого пикселя.
Результатом является живая карта глубины для навигации, измерений или 3D-реконструкции.
Ключевые компоненты
Два датчика изображения– Идентичныймодуль камеры cmosдатчики. Амодуль камеры 1080p(2 МП) обеспечивает баланс детализации и вычислительной нагрузки.
Две линзы– Обычно фиксированный фокус. В некоторых конструкциях используетсямодуль камеры с автофокусомчтобы обе стороны оставались острыми на разных расстояниях, но это требует тщательной калибровки.
Процессор– Выделенный чип или внешний компьютер. Многие стереомодули оснащены ASIC глубинной обработки.
Интерфейс– Общие выходы включают USB (что делает егоUSB-модуль камеры), MIPI или Ethernet.
Стерео против других глубинных технологий
| Технология | Сильные стороны | Слабые стороны |
|---|---|---|
| Стерео зрение | Пассивный (без дополнительного света), работает на открытом воздухе, малое энергопотребление | Требуются текстурированные поверхности, сложные в вычислительном отношении. |
| Структурированный свет | Очень точен на близком расстоянии | Не работает на открытом воздухе, нужен ИК-проектор |
| Время полета (ToF) | Быстрый, работает на открытом воздухе | Низкое разрешение, многолучевые помехи |
Стереозрение зачастую является наиболее универсальным выбором для мобильных роботов и дронов, поскольку в нем используются только две стандартные камеры.
Приложения
Робототехника– Обход препятствий, навигация, выбор и размещение.
Дроны– Удержание высоты, отслеживание рельефа местности, предотвращение столкновений.
Промышленная инспекция– Измерение размеров детали, обнаружение недостающих компонентов.
Медицинский– Хирургическое руководство, ортопедические измерения.
Автомобильная промышленность– Обнаружение пешеходов (ADAS).
Stereo Vision с USB-модулем камеры
Многие разработчики начинают с двух одинаковыхUSB-модуль камерыкамеры (например,модуль камеры 1080p), подключенный к ПК. OpenCV предоставляет готовые к использованию функции сопоставления стерео. Однако синхронизация двух отдельных USB-камер может быть затруднена — кадры могут захватываться не в один и тот же момент. Профессиональныймодуль камеры стереовиденияустройства имеют аппаратную синхронизацию и один выход USB, которые выглядят как одно объединенное устройство.
Роль автофокуса
Анмодуль камеры с автофокусомредко встречается в стереосистемах, поскольку две линзы должны оставаться идеально согласованными. Если одна линза движется независимо, геометрическая калибровка теряется. В большинстве стереомодулей используются объективы с фиксированным фокусом. В продвинутых проектах можно использовать ссылкимодуль камеры с автофокусоммеханизмы – обе линзы фокусируются вместе – для поддержания калибровки на разных расстояниях.
Выбор разрешения
Модуль камеры 1080p(2 МП) — самый популярный выбор для стереовидения: достаточно деталей для сопоставления функций, но не слишком сложно обрабатывать. Для высокоточных промышленных измерений можно использовать датчики с более высоким разрешением (5 МП или 4K), но они требуют гораздо большей вычислительной мощности.
Встроенные системы
Для роботов с батарейным питанием ищите маломощные модели.модуль камеры cmosи эффективное стереосогласование. Некоторыймодуль камеры стереовиденияустройства интегрируют выделенный процессор глубины (например, Intel RealSense, StereoLabs ZED), разгружая центральный процессор, что идеально подходит для встроенных приложений.
Модули камер Stereo Vision от искренних
В «Sincere» мы разрабатываем индивидуальныемодуль камерырешения для стереозрения:
Модуль камеры стереовидения– Соответствуетмодуль камеры cmosпары, откалиброваны на заводе.
USB-модуль камеры– Однокабельные стереокамеры с аппаратной синхронизацией.
Модуль камеры 1080p– 2-мегапиксельные датчики идеально подходят для большинства задач робототехники и контроля.
Модуль камеры с автофокусом– Связанный фокус для переменных расстояний (индивидуальный заказ).
Краткое содержание
A модуль камеры стереовиденияиспользует две линзы и датчики для восприятия глубины, позволяя машинам перемещаться, измерять и понимать трехмерное пространство. В отличие от структурированного света или ToF, стерео работает пассивно при любом освещении и на открытом воздухе. Общим путем разработки является использование двухмодуль камеры 1080pединицы какUSB-модуль камерыстереопара с OpenCV. Для производства выделен специальныймодуль камеры стереовиденияс заводской калибровкой и одним USB-выходом проще интегрировать. Выбирайте разрешение с умом — 1080p — хорошее начало — и помните, чтомодуль камеры с автофокусомконструкции редки и требуют связанных механизмов.
Свяжитесь с искренним, чтобы обсудить вашимодуль камеры стереовидениятребования.
