Time-of-Flight камера

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Time-of-flight камера (англ. Time-of-flight camera (ToF camera)) — видеокамера, формирующая так называемое дальностное изображение (дальностный портрет). Используется для создания изображений, которые в качестве пикселей содержат оценки расстояний от экрана до конкретных точек наблюдения[1].

Технологии[править | править код]

Принцип действия ToF-камеры (импульсный и фазовый методы измерения дальности)
Дальностный портрет, полученный с ToF-камеры для контроля доступа
3D TOF-картина для дополненной реальности

Расчёт глубины и расстояний обеспечивается с помощью технологии измерения "времени полёта" (ToF), берущей начало от алгоритмов, используемых в радарах. Благодаря этому формируется дальностное изображение, подобное радиолокационным портретам, за исключением того, что для его построения задействован световой импульс вместо радиочастотного сигнала.

Радиочастотная модуляция света[править | править код]

Излучатели ToF камер могут быть реализованы на основе светодиодов или лазеров.

Для оценки дальности может применяться фазовый метод дальнометрии[2][3], базирующийся на радиочастотной модуляции излучаемого светового потока и определении фазовых различий между ним и световыми сигналами, отражёнными от пространственно распределённых объектов.

Импульсная лазерная технология[править | править код]

ToF-лазерная камера с высокочувствительной ПЗС-матрицей и со скоростным стробированием позволяет оценивать глубину с субмиллиметровой разрешающей способностью (точностью). С помощью этой технологии короткий лазерный импульс освещает сцену, а сверхчувствительная ПЗС-камера открывает свой скоростной затвор лишь на несколько сотен пикосекунд. Трёхмерная сцена рассчитывается по последовательности двухмерных изображений, которые регистрируются при увеличении задержки между импульсом лазера и открытием затвора.[4]

Применение[править | править код]

Идентификация лица[править | править код]

Основной толчок применению ToF камер дало развитие смартфонов. Одним из первых примеров практического использования стала реализация на их основе технологии распознавания лица Face ID в смартфоне IPhone X[1] .

3D сканирование[править | править код]

Улучшение характеристик ToF камер смартфонов позволяет расширить их использование на сферу 3D-сканирования объектов[1], например, с целью их дальнейшей 3D-печати, а также 3D-проектирования интерьеров, военного снаряжения, подбора одежды, обуви и т.д.

Дополненная реальность[править | править код]

ToF камеры в смартфонах позволяют поднять на новый уровень применение технологии дополненной реальности на основе прецизионной локализации окружающей 3D-сцены[1].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 3 4 Что такое ToF камера и зачем она нужна смартфону [1]
  2. Зинченко А.А., Слюсар В.И. Фазовый метод оценивания дальности по выходу дециматора отсчетов аналого-цифрового преобразователя. // Вестник Военной академии Республики Беларусь. – № 4 (45), 30 декабря 2014 г. – C. 119 - 124. [2]
  3. Солощев O. Н., Слюсар В.И., Твердохлебов В. В. Фазовый метод измерения дальности на основе теории многоканального анализа.// Артиллерийское и стрелковое вооружение. – 2007. - № 2(23).- C. 29 – 32. [3]
  4. High accuracy 3D laser radar Jens Busck and Henning Heiselberg, Danmarks Tekniske University, 2004