مقدمة
تلتقط الكاميرا العادية صورة مسطحة ثنائية الأبعاد. فهو يسجل السطوع واللون، ولكن ليس مدى بعد الأشياء. أوحدة كاميرا استشعار العمقويضيف البعد الثالث: وهو قياس المسافة من الكاميرا إلى كل نقطة في المشهد. هذه الإمكانية ضرورية للروبوتات، والواقع المعزز، والتحكم بالإيماءات، والملاحة الذاتية. تشرح هذه المقالة كيفية عمل استشعار العمق، والتقنيات المختلفة، وكيفية اختيار مستشعر العمقوحدة الكاميرالمشروعك – من أوحدة كاميرا راسبيري باي 2لروبوت DIY إلى مستوى عالٍوحدة الكاميرا 4Kللرؤية الصناعية.
ما هو استشعار العمق؟
استشعار العمق يخلقخريطة العمق- صورة حيث يمثل كل بكسل المسافة إلى الكائن، وليس لونه. باستخدام خريطة العمق، تعرف الآلة أن الشخص على بعد متر واحد، والجدار على بعد 3 أمتار، والأرضية على بعد 0.5 متر. وهذا يسمح بتجنب الاصطدام وقياس الأشياء وفهم المشهد.
A وحدة كاميرا استشعار العمقيجمع بين المعياروحدة الكاميرا الاستشعار(ملون) مزود بواحد أو أكثر من أجهزة الاستشعار أو مصادر الضوء الإضافية لحساب المسافة.
كيف يعمل استشعار العمق: ثلاث تقنيات رئيسية
| تكنولوجيا | كيف يعمل | أفضل ل |
|---|---|---|
| رؤية ستيريو | كاميرتين، مثل العيون. يطابق الميزات بين الصور لتثليث المسافة. | الروبوتات العامة، في الأماكن المغلقة |
| ضوء منظم | مشاريع نمط نقطة الأشعة تحت الحمراء. التشويه يكشف العمق. | مدى قصير، دقة عالية (التعرف على الوجه) |
| زمن الرحلة (ToF) | يقيس وقت عودة ضوء الأشعة تحت الحمراء. | متوسط المدى، سريع، خارجي |
كثيروحدة الكاميرا المدمجةتستخدم التصميمات رؤية مجسمة لأنها سلبية (بدون إضاءة إضافية) وتعمل وفقًا للمعاييروحدة الكاميرا cmos. يحتاج الاستريو إلى مستشعرين متزامنين وقوة معالجة أكبر.
استشعار عمق ستيريو
عمق ستيريووحدة الكاميرايستخدم اثنين متطابقةوحدة الكاميرا الاستشعارالوحدات (عادةوحدة الكاميرا cmosقائم على). بعد المعايرة، يجد المعالج ميزات المطابقة بين الصور اليسرى واليمنى. يشير التباين (التحول الأفقي) إلى المسافة - والتحول الأكبر يعني كائنًا أقرب.
A وحدة كاميرا راسبيري باي 2يمكن استخدامها في زوج استريو - وحدتين على جهاز Raspberry Pi واحد. تستخدم كاميرا Pi الرسميةوحدة الكاميرا cmos(سوني IMX219). باستخدام برنامج مفتوح المصدر (StereoPi)، يمكنك إنشاء روبوت منخفض التكلفة لاستشعار العمق.
استشعار عمق الضوء المنظم
يقوم جهاز عرض الأشعة تحت الحمراء بإلقاء نمط نقطة ثابتة على المشهد. الكاميرا (غالبًا أوحدة كاميرا USBباستخدام مرشح تمرير IR) يلتقط النمط. عندما يصل النمط إلى سطح ثلاثي الأبعاد، تتغير النقاط. مقدار التحول يعطي المسافة. دقيق للغاية على مسافة 0.2-1.5 متر - يُستخدم في Kinect v1 وفتح الهاتف بالوجه.
استشعار عمق وقت الرحلة (ToF).
ToFوحدة كاميرا استشعار العمقيصدر نبضة قصيرة من ضوء الأشعة تحت الحمراء ويقيس وقت العودة. سرعة الضوء ثابتة، وبالتالي فإن الزمن يعطي المسافة. ToF سريع (يصل إلى 60 إطارًا في الثانية) ويعمل في الهواء الطلق. تستخدم في المركبات ذاتية القيادة والهواتف الرائدة. أوحدة الكاميرا 4Kمع ToF، يمكن إنتاج خريطة عمق عالية الدقة إلى جانب ألوان 4K.
لماذا نستخدم استشعار العمق؟
تجنب العوائق بالنسبة للروبوتات - التنقل بدون مطبات.
التحكم بالإيماءات - التعرف على الضربات الشديدة والتقاط الصور ثلاثية الأبعاد.
قياس الكائن – حجم المنتجات على الناقل.
الواقع المعزز – وضع الأشياء الافتراضية بشكل صحيح.
إحصاء الأشخاص – إحصاء المارة دون وجوه يمكن التعرف عليها.
استشعار العمق والذكاء الاصطناعي
انوحدة الكاميرا منظمة العفو الدوليةيمكن دمج بيانات العمق مع الشبكة العصبية لتصنيف الكائنات حسب الشكل والحجم. على سبيل المثال، يمكنه اكتشاف شخص ما وتقدير الارتفاع والمسافة - وهو أمر مفيد لمراقبة الحشود أو الخروج المستقل. يساعد العمق أيضًا الذكاء الاصطناعي على تجاهل الصور المسطحة (الانتحال) في التعرف على الوجوه.
اختيار وحدة كاميرا استشعار العمق
| طلب | التكنولوجيا الموصى بها | مثال |
|---|---|---|
| الروبوتات المكتبية (داخلية) | ستيريو | اثنينوحدة كاميرا راسبيري باي 2 |
| روبوت متنقل/طائرة بدون طيار | ToF (سريع، خارجي) | ToFوحدة الكاميرا المدمجة |
| التعرف على الوجه (قصير المدى) | ضوء منظم | ضوء منظموحدة كاميرا USB |
| أتمتة المستودعات | ستيريو أو ToF | وحدة الكاميرا 4Kمع ستيريو |
| سماعة AR/VR | ToF | مصغرة ToFوحدة الكاميرا الاستشعار |
استشعار العمق مع وحدة كاميرا USB
يتم توصيل العديد من كاميرات العمق بالكمبيوتر عبر USB. أوحدة كاميرا USBمع الاستريو أو ToF، من السهل إنشاء نموذج أولي - قم بتوصيل SDK واستخدامه. إنتل RealSense هو أحد الأمثلة. بعضوحدة الكاميرا المدمجةتتصل أجهزة استشعار العمق عبر MIPI أو USB.
مستشعرات CMOS في استشعار العمق
تستخدم معظم وحدات العمق أوحدة الكاميرا cmosلقناة RGB بالإضافة إلى مستشعر عمق مخصص (غالبًا أيضًا CMOS). للستيريو، اثنان متطابقانوحدة الكاميرا cmosيتم استخدام أجهزة الاستشعار. يمكن أن يعمل نفس المستشعر (على سبيل المثال، Sony IMX219) كجهاز تصوير على اليسار واليمين.
وحدات كاميرا استشعار العمق الصادق
في سينسيري، نحن نقدم العرفوحدة الكاميراحلول استشعار العمق:
- وحدة كاميرا استشعار العمق– ستيريو، أو ضوء منظم، أو ToF، مصمم خصيصًا لتلبية احتياجاتك.
- وحدة كاميرا راسبيري باي 2- أزواج متطابقة للرؤية المجسمة.
- وحدة كاميرا USB- كاميرات عمق التوصيل والتشغيل المزودة بـ UVC وSDK.
- وحدة الكاميرا منظمة العفو الدولية- كشف الأجسام على متن الطائرة على أساس العمق.
- وحدة الكاميرا Cmos- أجهزة استشعار عالية الجودة لأزواج الاستريو.
- وحدة الكاميرا 4K- عمق Ultra-HD RGB + ToF.
- وحدة الكاميرا الاستشعار- تكامل مستشعر العمق المخصص.
- وحدة الكاميرا المدمجة- وحدات منخفضة الطاقة وصغيرة العمق للطائرات بدون طيار والمحمولة.
ملخص
A وحدة كاميرا استشعار العمقيضيف معلومات المسافة إلى الصور الملونة، مما يسمح للآلات بفهم الفضاء ثلاثي الأبعاد. تعتبر الرؤية المجسمة (منخفضة التكلفة، سلبية)، والضوء المنظم (قصير المدى، دقيق)، وزمن الرحلة (سريع، خارجي) من التقنيات الرئيسية. بالنسبة لمشروع روبوتات بسيط، زوج ستيريو منوحدة كاميرا راسبيري باي 2هو دخول بأسعار معقولة. للاستخدام المهني، أوحدة كاميرا USBأووحدة الكاميرا المدمجةمع ToF يوفر عمقًا سريعًا وموثوقًا. إلى جانب الذكاء الاصطناعي، يتيح استشعار العمق القياس والملاحة والتفاعل في العالم الحقيقي.
الاتصال الصادق لمناقشة الخاص بكوحدة كاميرا استشعار العمقمتطلبات.
