“擁擠”的ToF應(yīng)用場(chǎng)景下,如何避免多個(gè)ToF測(cè)量信號(hào)的干擾?
發(fā)布時(shí)間:2019-11-04 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】隨著ToF在手機(jī)等終端市場(chǎng)的應(yīng)用爆發(fā),3D成像與傳感器市場(chǎng)成為風(fēng)口上的熱點(diǎn)。Yole預(yù)計(jì)全球3D成像和傳感市場(chǎng)將從2017年的21億美元增長(zhǎng)至2023年的185億美元,復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)44%。由于消費(fèi)類市場(chǎng)的帶動(dòng)(復(fù)合年增長(zhǎng)率為82%),汽車電子(復(fù)合年增長(zhǎng)率為35%)、工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用(復(fù)合年增長(zhǎng)率為12%)和其它高端市場(chǎng)也將進(jìn)入快速增長(zhǎng)通道。
而相比3D深度視覺其它兩種方案而言,當(dāng)前ToF方案在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)讓市場(chǎng)看好在快速增長(zhǎng)通道中ToF更大的機(jī)會(huì)。例如:在畫面拍攝后計(jì)算景深時(shí)不需要進(jìn)行后處理,既可避免延遲又可節(jié)省采用強(qiáng)大后處理系統(tǒng)帶來的相關(guān)成本;ToF測(cè)距規(guī)模彈性大,大多數(shù)情況下只需改變光源強(qiáng)度、光學(xué)視野以及發(fā)射器脈沖頻率即可完成。
此外,由于具有不易受外界光干擾、體積小巧、響應(yīng)速度快以及識(shí)別精度高等多重優(yōu)勢(shì),使得ToF無論是在移動(dòng)端還是車載等應(yīng)用領(lǐng)域日漸成為3D視覺的首選技術(shù)方案。
使用ToF技術(shù)可以得到物體的絕對(duì)值,更具性能優(yōu)勢(shì)
應(yīng)用全面鋪開,ToF迎來爆發(fā)增長(zhǎng)
作為ToF創(chuàng)新應(yīng)用的主要廠商之一,ADI公司的ToF解決方案在vivo NEX相機(jī)中的成功應(yīng)用讓業(yè)界矚目,目前該公司相關(guān)解決方案更廣泛應(yīng)用到包括汽車、工業(yè)、便攜終端等多種應(yīng)用場(chǎng)景。最近ADI系統(tǒng)應(yīng)用工程經(jīng)理李佳在最近一場(chǎng)《ADI 3D深度檢測(cè)》的主題演講中形象的指出ToF正迎來全面開花、爆發(fā)式增長(zhǎng)的機(jī)遇。她認(rèn)為主要有以下應(yīng)用機(jī)會(huì):
自動(dòng)化工廠中的各類機(jī)器人的自主避障將是ToF可以快速應(yīng)用的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用日益在工業(yè)環(huán)境中普及的當(dāng)下,當(dāng)機(jī)器人身處較為擁擠的工作環(huán)境中,它們必須能辨認(rèn)人與機(jī)械以及機(jī)械的動(dòng)作,并作出迅速的反應(yīng)以避免設(shè)備及工作人員受傷。如果以激光雷達(dá)來解決,成本則需要增加數(shù)萬元,用雙攝像頭方案又需要大量的運(yùn)算和雙攝像頭精準(zhǔn)位置的調(diào)教,而ToF則成為解決上述難題的極具性價(jià)比的最佳選擇。
ToF實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別助力建筑智能升級(jí)。以具備人臉識(shí)別的ADI ToF 3D立體影像自動(dòng)門解決方案為例,傳統(tǒng)自動(dòng)門采用紅外線反射原理,只能檢測(cè)到是否有物體出現(xiàn)在感測(cè)范圍,導(dǎo)致動(dòng)物也能自由進(jìn)出商場(chǎng),造成管理上困擾。基于ToF的方案可識(shí)別空間中的人類特征以及人與物體相對(duì)位置距離,避免非人類(例如動(dòng)物)進(jìn)入商業(yè)賣場(chǎng)。此外,商業(yè)空間的3D人流自動(dòng)統(tǒng)計(jì)過去有成熟方案,但如何有效利用影像技術(shù),精準(zhǔn)分辨進(jìn)出者的身高、體重,同時(shí)出入時(shí)間及高度誤差低于1%,這就有相當(dāng)技術(shù)門坎了,而ADI的ToF解決方案,有別于傳統(tǒng)3D人流方案,大多需要安裝至少二只立體相機(jī),ADI的方案僅需一只ToF攝影鏡頭架,設(shè)于門框上方且沒有安裝高度限制。
ToF應(yīng)用于3D 人流統(tǒng)計(jì)方案的情境虛擬圖
ToF汽車倒車影像增加汽車駕駛員輔助功能。結(jié)合影像傳感器和VGA ToF傳感器模塊與內(nèi)建圖像處理器,ADI公司汽車ToF解決方案能疊加實(shí)際影像,準(zhǔn)確測(cè)量物體與汽車的距離,相較于傳統(tǒng)超聲波感測(cè)方案,具備更佳的感測(cè)角度,能提供倒車系統(tǒng)更大范圍的碰撞偵測(cè)預(yù)防。
ToF應(yīng)用場(chǎng)景日益“擁擠”,如何避免干擾?
如此眾多的應(yīng)用場(chǎng)景為ToF打開了一個(gè)又一個(gè)風(fēng)口,但相關(guān)的困擾可能因而出現(xiàn)——同一場(chǎng)景下多個(gè)ToF應(yīng)用終端如何避免干擾?在年初的消費(fèi)電子展上,ADI就做了這方面的展示和技術(shù)分析。
演示設(shè)置非常簡(jiǎn)單,設(shè)置了兩個(gè)相互垂直的ToF攝像頭,每個(gè)攝像頭會(huì)顯示參與對(duì)象在三個(gè)維度上的角度,即高度、寬度以及最重要的深度。每種顏色代表不同的距離范圍,因此如果現(xiàn)場(chǎng)工作人員靠近攝像頭,手上的顏色就會(huì)發(fā)生變化。同樣,如果遠(yuǎn)離攝像頭,工作人員的身體會(huì)變成不同的顏色,這意味著距離變得更遠(yuǎn)。
這本身沒有什么了不起,因?yàn)镃ES展會(huì)上也展出了許多其他的3D攝像頭。但是在本演示中,ADI會(huì)展示多個(gè)ToF攝像頭面對(duì)面放置時(shí)不會(huì)相互干擾。
ToF攝像頭通過發(fā)射激光脈沖捕獲距離信息,然后測(cè)量反射脈沖返回?cái)z像頭所需的時(shí)間,將反射時(shí)間乘以光速,即可獲得所需的距離或深度信息。問題是,如果存在與該激光器相同波長(zhǎng)的其他光源,尤其是其他ToF攝像頭,測(cè)量將會(huì)受到干擾。因此,存在任何類型光干擾時(shí)測(cè)得的時(shí)間都不正確,這意味著計(jì)算所得的距離信息也不正確。
CES2019上展示的多TOF干擾消除技術(shù)的效果對(duì)比(右邊采用,左邊未采用)
您可以看到這種其他攝像頭帶來的干擾產(chǎn)生的影響。注意到在這張圖片中工作人員的顏色改變了,但這毫無意義,因?yàn)椴煌念伾硎静煌木嚯x,這是由于這個(gè)ToF攝像頭的激光脈沖反射到另一個(gè)ToF攝像頭,從而顯示出失真或錯(cuò)誤的距離數(shù)據(jù)。
另一邊,這個(gè)攝像頭并未顯示這種失真,因?yàn)槲覀儾捎昧艘豁?xiàng)正在申請(qǐng)專利的算法,它能夠避開或消除所有無關(guān)的光信息,僅使用自身激光源的光信息,所以能給出正確的深度信息。另一個(gè)攝像頭沒有采用此干擾消除算法,會(huì)出現(xiàn)失真,而這個(gè)攝像頭則不會(huì)出現(xiàn)失真。
總 結(jié)
隨著ToF在工業(yè)、無人機(jī)等領(lǐng)域的應(yīng)用,干擾導(dǎo)致的穩(wěn)定性考慮越發(fā)重要。而在消費(fèi)端隨著各種應(yīng)用增多,設(shè)備間的干擾也將是實(shí)實(shí)在在的現(xiàn)實(shí)問題。假設(shè)有多架無人機(jī)在空中飛行,您當(dāng)然不希望它們發(fā)生碰撞,您希望無人機(jī)本身內(nèi)置回避功能,為此您就確實(shí)需要ToF功能。
同樣,一群人戴著AR眼鏡在同一個(gè)房間里玩游戲,多個(gè)自主式機(jī)器人在同一大型倉(cāng)庫(kù)里分揀貨物,或者兩輛自動(dòng)駕駛的汽車同時(shí)接近交叉路口,如果ToF攝像頭無法消除其他光源的干擾,那么使用ToF技術(shù)進(jìn)行精確深度測(cè)量的應(yīng)用范圍將會(huì)嚴(yán)重受限。因此,ADI預(yù)計(jì)飛行時(shí)間系統(tǒng)中的防干擾或消除干擾能力將會(huì)越來越重要。
推薦閱讀:
特別推薦
- 授權(quán)代理商貿(mào)澤電子供應(yīng)Same Sky多樣化電子元器件
- 使用合適的窗口電壓監(jiān)控器優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
- ADI電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制解決方案 驅(qū)動(dòng)智能運(yùn)動(dòng)新時(shí)代
- 倍福推出采用 TwinSAFE SC 技術(shù)的 EtherCAT 端子模塊 EL3453-0090
- TDK推出新的X系列環(huán)保型SMD壓敏電阻
- Vishay 推出新款采用0102、0204和 0207封裝的精密薄膜MELF電阻
- Microchip推出新款交鑰匙電容式觸摸控制器產(chǎn)品 MTCH2120
技術(shù)文章更多>>
- 更高精度、更低噪音 GMCC美芝電子膨脹閥以創(chuàng)新?lián)屨夹袠I(yè)“制高點(diǎn)”
- 本立租完成近億元估值Pre-A輪融資,打造AI賦能的租賃服務(wù)平臺(tái)
- 中微公司成功從美國(guó)國(guó)防部中國(guó)軍事企業(yè)清單中移除
- 華邦電子白皮書:滿足歐盟無線電設(shè)備指令(RED)信息安全標(biāo)準(zhǔn)
- 功率器件熱設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(九)——功率半導(dǎo)體模塊的熱擴(kuò)散
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
單向可控硅
刀開關(guān)
等離子顯示屏
低頻電感
低通濾波器
低音炮電路
滌綸電容
點(diǎn)膠設(shè)備
電池
電池管理系統(tǒng)
電磁蜂鳴器
電磁兼容
電磁爐危害
電動(dòng)車
電動(dòng)工具
電動(dòng)汽車
電感
電工電路
電機(jī)控制
電解電容
電纜連接器
電力電子
電力繼電器
電力線通信
電流保險(xiǎn)絲
電流表
電流傳感器
電流互感器
電路保護(hù)
電路圖