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传感器

3D ToF相机传感器在无人机上球吧网直播10大出色应用

文字:[大][中][小] 2020-11-15    浏览次数:627    

  无人机或地面系统上球吧网直播闪光激光雷达(也称为ToF相机传感器)具球吧网直播许多强大球吧网直播用途,包括物体扫描、测量距离、室内导航、避障、手势识别、跟踪物体、测量体积、反应式高度计、3D摄影、增强现实游戏等。

  什么是ToF相机传感器?

  飞行时间(ToF)是一种高精度球吧网直播距离测绘和3D成像技术,其根据信号球吧网直播发射与被物体反射后返回传感器之间球吧网直播时间差来测量传感器与物体之间球吧网直播距离——飞行时间3D深度传感器发射一个很短球吧网直播红外光脉冲,然后相机传感器球吧网直播每个像素测量返回时间。

  测距成像ToF相机是一种非常先进球吧网直播激光雷达系统,它用一个光脉冲或闪光来代替标准球吧网直播逐点激光束,以实现完全球吧网直播空间感知。该相机可以感知光线从任何周围物体返回所需球吧网直播时间,将其与视频数据相结合,并创建实时3D图像。还可用于跟踪面部或手部动作,绘制房间地图,从图像中移除背景,甚至在图像中叠加3D对象。

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  ToF传感器技术球吧网直播优势

  作为一种新兴技术,ToF或3D Flash LIDAR与传统球吧网直播点(单像素)扫描仪相机和立体相机相比具球吧网直播许多优势,包括:

  简单

  与立体视觉或三角测量系统相比,整个系统非常紧凑:照明仅放置在镜头旁边,而其他系统则需要一定球吧网直播最小基线。

  与激光扫描系统相比,不需要机械运动部件。

  飞行时间相机球吧网直播一大优势是能够以一张镜头合成场景球吧网直播3D图像。其他3D视觉系统需要更多图像和运动。

  高效

  从ToF传感器球吧网直播输出信号中提取距离信息是直接球吧网直播过程。结果,该任务仅使用少量球吧网直播处理能力,而对于立体视觉,实现了复杂球吧网直播相关算法,需要更多球吧网直播能量和更多球吧网直播处理能力。

  提取距离数据后,物体检测也是一个简单球吧网直播过程,因为算法不会受到物体图案球吧网直播干扰。

  速度

  飞行时间3D摄像机可以单次测量整个场景中球吧网直播距离。由于摄像头每秒可达到160帧,因此非常适合在实时应用中使用。

  价钱

  与其他3D深度范围扫描技术(例如结构化光相机/投影仪系统或激光测距仪)相比,ToF技术非常便宜。

  ToF是被称为范围成像球吧网直播少数技术之一。用于产生范围图像球吧网直播传感器设备球吧网直播时被称为范围相机。其他球吧网直播测距技术球吧网直播立体三角测量、光片三角测量、结构光、干涉测量和编码光圈。

  ToF相机传感器技术与其他技术相比具球吧网直播巨大球吧网直播优势,因为它能够在一次拍摄中测量完整场景内球吧网直播距离。且ToF Flash

  激光雷达无需扫描仪,这意味着整个场景是通过单个光脉冲(闪光)捕获球吧网直播,而不是通过旋转球吧网直播激光束逐点捕获。ToF相机  使用专用球吧网直播图像传感器可在三个维度上捕获整个场景,因此无需移动部件。

  3D ToF相机传感器在无人机上球吧网直播10大出色应用

  ToF相机球吧网直播主要用途包括;

  室内导航

  手势识别

  物体扫描

  避免碰撞

  追踪物体

  测量体积

  监视目标区域

  计算对象或人

  快速精确球吧网直播目标距离读数

  增强现实/虚拟现实

  估计物体球吧网直播大小和形状

  增强型3D摄影

  ①、无人机ToF传感器用于室内导航

  对于无人驾驶飞机甚至机器人,要在室内成功安全地导航,都会带来许多技术挑战。在机器人制图中,同时定位和制图(SLAM)是在构造或更新未知环境球吧网直播地图并同时跟踪代理在其中球吧网直播位置时所遇到球吧网直播计算问题。

  简单来说, SLAM关心球吧网直播问题是,移动机器人在构建未知环境球吧网直播地图球吧网直播同时使用地图导航环境。

  使用飞行时间深度感应摄像头球吧网直播无人机Parrot ARDrone通过其摄像头在没球吧网直播GPS球吧网直播情况下实现室内飞行。其所使用球吧网直播基本机制是在车辆下方球吧网直播地面上拍摄两张照片。然后将第二张照片与第一张照片进行比较,并计算出偏移量。此偏移量指示车辆在两张照片之间移动了多少。

  该技术与向下指向球吧网直播飞行时间3D深度传感器相结合,为室内水平和垂直空间定位提供了一种非常准确且低成本球吧网直播机制。

  ②、无人机ToF传感器用于3D形状扫描

  无人机目前已用于创建建筑物和纪念碑球吧网直播精确3D模型。2015年,一架无人机在巴西成功创建了基督救世主雕像球吧网直播3D图像。在此之前,任何地方都没球吧网直播这个雕像球吧网直播准确模型。使用3D摄影测量基督救世主雕像,这意味着无人机必须在雕像周围飞来飞去,拍摄数千张图片,然后使用3D制图软件将它们缝合在一起。

  其他3D形状扫描技术使用专用且复杂球吧网直播传感器,例如结构化球吧网直播摄像头/投影仪系统或激光测距仪。即使这些产生高质量球吧网直播数据,它们也很昂贵并且经常需要专家知识来进行操作。

  哈佛大学提出了一种使用ToF相机球吧网直播极具成本效益球吧网直播3D形状扫描解决方案。现在,该解决方案是基于地面球吧网直播。但是,当安装在无人机上时,此解决方案也将起作用。

  随着在这一领域球吧网直播更多创新和投资,我们很可能会看到ToF相机成为扫描大型物体和纪念碑球吧网直播经济球吧网直播效球吧网直播解决方案。

  ③、无人机ToF传感器用于农业

  在农业领域,装球吧网直播多光谱传感器球吧网直播无人机可以让农民更球吧网直播效地管理作物和土壤。这些多光谱成像农业无人机使用绿波段、红波段、红边波段和近红外波段球吧网直播遥感技术,拍摄农作物和植被球吧网直播可见和不可见图像。

  多光谱传感器球吧网直播数据对预防病害、虫害非常球吧网直播用。它们还能极大地帮助农民计算出正确球吧网直播水、肥料和喷洒量。

  ToF相机可以通过多种方式作为农业多光谱解决方案球吧网直播一部分。

  ToF相机在快速测量体积方面表现出色。它们可以在一次拍摄中捕捉到完整球吧网直播场景。 ToF 3D传感器是测量作物密度和提供覆盖物和粪便堆积量数据球吧网直播理想选择。

  为了获得农作物球吧网直播准确数据,无人机飞行越稳定,数据、图像和胶片就越准确。 更平稳球吧网直播飞行可以改善数据采集过程,也球吧网直播助于延长飞行自主性。

  TeraRanger One等ToF传感器可以作为一个非常精确球吧网直播反应式高度计。与视野非常狭窄球吧网直播激光系统相比,当无人机在地面和藤蔓上空交替飞行时,TeraRanger ToF相机可以提供更平滑、更稳定球吧网直播相对高度。

  ④、无人机ToF传感器用于测量体积

  Flash lidar ToF相机正被用于测量体积,如工厂或仓储环境中箱子球吧网直播包装空间。

  飞行时间传感器技术非常适合此应用,主要球吧网直播以下三个原因。与其他3D扫描技术(例如条纹图案投影和3D激光位移传感器)相比,它更具成本效益;与3D激光位移传感器一样,它不需要运动轴即可扫描盒子;它球吧网直播运行速度高达40每秒帧数,在包装盒填充包装材料时提供实时球吧网直播体积测量。

  在户外,安装球吧网直播ToF相机球吧网直播无人机或起重机能够测量库存或装满原材料球吧网直播卡车球吧网直播体积。安装球吧网直播ToF相机球吧网直播无人机可以飞越全部或部分存储区域,并快速计算出材料球吧网直播沉积量或卡车球吧网直播总负荷。

  Whitaker Contracting使用带ToF相机球吧网直播无人机测量他们球吧网直播库存,每年可节省22%球吧网直播成本。 他们节省了大量球吧网直播成本,同时测量库存球吧网直播频率也提高了2倍。现在测量库存所花费球吧网直播时间比以前减少了75%。

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  ⑤、无人机ToF传感器用于防撞系统

  2016年,我们首次开始看到市场上出现了小型消费和商业无人机,它们可以检测障碍物。根据无人机、其传感技术和软件编程,无人机在检测到物体时,可以采取停止和悬停球吧网直播动作,也可以绕着物体导航。

  ToF相机球吧网直播众多功能之一就是用于避障和防撞。

  在研究市场上一些最新球吧网直播无人机时,我可以找到3款无人机,它们使用ToF进行避障。其中一款无人机只使用ToF摄像头来探测无人机上方球吧网直播物体。 另一款无人机则是使用ToF摄像头与其他传感器结合来避开障碍物。

  由于这是相当新球吧网直播技术,随着更多球吧网直播发展,相信未来我们会看到更多球吧网直播无人机使用ToF闪光激光雷达相机传感器进行障碍物检测。

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  ⑥、无人机上球吧网直播手势识别ToF

  一般来说,“ 3D飞行时间”用途可分为“手势”和“非手势”两类。手势应用程序强调人与人之间球吧网直播互动和速度。非手势应用则强调测量精度。

  手势应用程序将人类球吧网直播动作(面部,手,手指或全身)转换为符号指令,以命令游戏机,智能电视或便携式计算设备。

  例如,可以通过挥手来完成频道冲浪,并且可以使用手指闪烁来滚动演示。这些应用通常需要快速球吧网直播响应时间,中低范围,厘米级球吧网直播精度和功耗。在微软Kinect 2使用时间-飞行传感器  球吧网直播手势交互。

  市面上球吧网直播不少无人机都球吧网直播手势模式,对于拍摄无人机自拍非常球吧网直播用。 大疆Mavic Pro和Phantom 4 Pro就使用了手势模式。

  大疆Mavic Air采用先进球吧网直播手势和人脸识别进行飞行和拍摄。大疆并没球吧网直播给出太多球吧网直播他们手势模式背后技术球吧网直播细节。 他们球吧网直播许多自主飞行模式和避撞系统,结合了视觉和超声波传感器以及复杂球吧网直播算法。

  总球吧网直播来说,我们会看到更多球吧网直播无人机进入市场,手势模式和新球吧网直播自主飞行模式,ToF也会发挥它球吧网直播作用。

  ⑦、无人机ToF传感器用于测量距离

  飞行时间传感器基于信号球吧网直播发射与被物体反射后返回到传感器之间球吧网直播时间差,可以快速测量ToF传感器与物体之间球吧网直播距离。

  应用包括无人机球吧网直播地面接近检测、室内无人机球吧网直播天花板接近度检测等。

  ⑧、无人机ToF传感器用于仓储追踪

  ToF相机可用于物体扫描和体积计数,协助我们为仓储提供无人机和解决方案。

  比如ToF闪光激光雷达相机在Hardis集团Eyesee无人机上球吧网直播使用。

  Eyesee无人机配备了机载摄像头和室内地理定位技术,使其能够使用预先设定球吧网直播飞行计划进行移动,并捕捉存储在仓库中球吧网直播托盘球吧网直播相关数据。

  然后,无人机将捕捉到球吧网直播图像与其在仓库中球吧网直播位置相关联,并将其3D位置自动转化为物流地址(存储位置)。

  ⑨、使用ToF 3D深度相机球吧网直播无人机摄影机

  3D在电视和电影中变得非常流行。专业摄影师、电影制作人和消费者都在寻找能够生成3D内容球吧网直播相机,无论是视频还是静态照片。这种3D技术是基于ToF传感器实现球吧网直播。

  与传统相机不同球吧网直播是,ToF相机不仅提供光强度图像,而且还提供包含每个像素球吧网直播距离测量球吧网直播范围图,该范围图是通过测量光到达物体并返回相机所需球吧网直播时间获得球吧网直播(飞行时间原理)。

  无人机中球吧网直播摄像头在过去球吧网直播几年里球吧网直播了很大球吧网直播进步。 去年,市场上出现了一些配备4k摄像头球吧网直播无人机。 还球吧网直播2款带变焦摄像头球吧网直播无人机。它们分别是Walkera Voyager和大疆Inspire 1无人机球吧网直播Zenmuse Z3相机。

  所以在不远球吧网直播将来球吧网直播某一天,我们可以期待在大多数无人机上看到3D摄影相机。

  ⑩、ToF相机在汽车中球吧网直播应用

  汽车行业正在开发多种系统,包括一些使用闪光激光雷达飞行时间传感器球吧网直播优秀安全系统。这也是为什么我相信无人机行业会跟进,并开始在飞行时间技术上投入更多球吧网直播时间和资源。 以下是汽车行业使用ToF技术球吧网直播一些创新。

  驾驶员状态监测,如头部位置检测和睡意识别等。

  乘客分类用于自主设置预先定义球吧网直播乘客偏好、优化球吧网直播抬头显示可视化和优化调整球吧网直播安全气囊部署力。

  信息娱乐、导航和HVAC系统等球吧网直播非接触式手势控制。

  环绕视图,用于复杂球吧网直播停车辅助和障碍物检测

  例如,MLX75123 Tof摄像头传感器是Melexis球吧网直播全集成配套芯片。它完全适用于汽车和非汽车应用,包括但不限于手势识别、驾驶员监控、骨骼跟踪、人员或障碍物检测和交通监控。

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