ما هي وحدة كاميرا الرؤية المجسمة؟

مقدمة

عاديوحدة الكاميرايلتقط صورة مسطحة ثنائية الأبعاد - اللون والسطوع، ولكن ليس المسافة. أوحدة كاميرا الرؤية الاستريويغير ذلك: فهو يستخدم عدستين وأجهزة استشعار لإدراك العمق، تمامًا مثل عيون الإنسان. ومن خلال الرؤية المجسمة، يمكن للآلة قياس مدى بعد الأشياء، وتجنب العوائق، وبناء خريطة ثلاثية الأبعاد لمحيطها. يشرح هذا المقال كيفية عمل الرؤية المجسمة، والمكونات المتضمنة، وأين يتم استخدام هذه الوحدات - من الروبوتات إلى التفتيش الصناعي.

ما هي الرؤية المجسمة؟

الرؤية المجسمة هي القدرة على استنتاج العمق من صورتين متقابلتين قليلاً. أوحدة كاميرا الرؤية الاستريويحتوي على اثنين متطابقينوحدة الكاميراأجهزة الاستشعار، وضعت على مسافة معروفة (خط الأساس). من خلال مقارنة موضع نفس الميزة في الصور اليمنى واليسرى، يقوم النظام بحساب التباين - التحول الأفقي. مزيد من التحول يعني كائن أقرب. والنتيجة هي أخريطة العمقحيث يمثل كل بكسل المسافة.

كيف تعمل وحدة كاميرا الرؤية المجسمة

يأسر- اثنينوحدة الكاميرا cmosأجهزة الاستشعار (في كثير من الأحيانوحدة الكاميرا 1080p) التقاط الصور في وقت واحد.

تصحيح- يتم تصحيح الصور لتشويه العدسة ومحاذاتها بحيث تقع الميزات المطابقة في نفس الصف الأفقي.

مطابقة ستيريو– يقوم المعالج بالعثور على النقاط المقابلة (الحواف والزوايا) بين الصور اليمنى واليسرى – وهي الخطوة الأكثر تطلبًا.

التفاوت في العمق– باستخدام الخط الأساسي والبعد البؤري، يقوم النظام بحساب المسافة لكل بكسل.

الإخراج عبارة عن خريطة عمق حية للملاحة أو القياس أو إعادة البناء ثلاثي الأبعاد.

المكونات الرئيسية

اثنين من أجهزة استشعار الصورة- تطابقوحدة الكاميرا cmosأجهزة الاستشعار. أوحدة الكاميرا 1080p(2 ميجابكسل) يوازن بين التفاصيل وحمل المعالجة.

عدستين– عادة ما يكون التركيز ثابتًا. تستخدم بعض التصميمات ملفوحدة الكاميرا ضبط تلقائي للصورةللحفاظ على حدة كلا الجانبين عبر مسافات متفاوتة، لكن هذا يتطلب معايرة دقيقة.

المعالج– شريحة مخصصة أو كمبيوتر خارجي. تدمج العديد من وحدات الاستريو ASIC للمعالجة العميقة.

واجهة- تتضمن المخارج الشائعة USB (مما يجعلهاوحدة كاميرا USB) أو MIPI أو Ethernet.

ستيريو مقابل تقنيات العمق الأخرى

غالبًا ما تكون الرؤية المجسمة هي الخيار الأكثر تنوعًا للروبوتات المحمولة والطائرات بدون طيار لأنها تستخدم كاميرتين قياسيتين فقط.

التطبيقات

الروبوتات– تجنب العوائق، والملاحة، والاختيار والمكان.

طائرات بدون طيار– الحفاظ على الارتفاع، وتتبع التضاريس، وتجنب الاصطدام.

التفتيش الصناعي– قياس أبعاد الأجزاء والكشف عن المكونات المفقودة.

طبي– التوجيه الجراحي وقياس العظام.

السيارات– كشف المشاة (ADAS).

رؤية ستيريو مع وحدة كاميرا USB

يبدأ العديد من المطورين باثنين متطابقينوحدة كاميرا USBالكاميرات (على سبيل المثال،وحدة الكاميرا 1080p) متصل بجهاز كمبيوتر. يوفر OpenCV وظائف مطابقة استريو جاهزة للاستخدام. ومع ذلك، قد يكون من الصعب مزامنة كاميرتين USB منفصلتين - فقد لا يتم التقاط الإطارات في نفس اللحظة. احترافيوحدة كاميرا الرؤية الاستريوتحتوي الأجهزة على مزامنة الأجهزة ومخرج USB واحد، يظهر كجهاز واحد مدمج.

دور التركيز التلقائي

انوحدة الكاميرا ضبط تلقائي للصورةيعد أمرًا نادرًا في إعدادات الاستريو لأن العدستين يجب أن تظلا متطابقتين تمامًا. إذا تحركت إحدى العدسات بشكل مستقل، فسيتم فقدان المعايرة الهندسية. تستخدم معظم وحدات الاستريو عدسات ذات تركيز ثابت. قد تستخدم التصاميم المتقدمة المرتبطةوحدة الكاميرا ضبط تلقائي للصورةآليات - تركز كلتا العدستين معًا - للحفاظ على المعايرة على مسافات مختلفة.

اختيار القرار

وحدة الكاميرا 1080p(2 ميجابكسل) هو الخيار الأكثر شيوعًا للرؤية المجسمة - تفاصيل كافية لمطابقة الميزات، ولكنها ليست ثقيلة جدًا على المعالجة. بالنسبة للقياسات الصناعية عالية الدقة، يمكن استخدام أجهزة استشعار ذات دقة أعلى (5 ميجابكسل أو 4K)، ولكنها تتطلب قوة معالجة أكبر بكثير.

الأنظمة المدمجة
بالنسبة للروبوتات التي تعمل بالبطاريات، ابحث عن الروبوتات ذات الطاقة المنخفضةوحدة الكاميرا cmosومطابقة ستيريو فعالة. بعضوحدة كاميرا الرؤية الاستريوتدمج الأجهزة معالجًا مخصصًا للعمق (مثل Intel RealSense وStereoLabs ZED)، مما يؤدي إلى تفريغ وحدة المعالجة المركزية المضيفة - وهو مثالي للتطبيقات المدمجة.

وحدات كاميرا الرؤية المجسمة الصادقة

في سينسيري، نقوم بتصميم مخصصوحدة الكاميراحلول الرؤية المجسمة:

وحدة كاميرا رؤية ستيريو- متطابقةوحدة الكاميرا cmosأزواج، معايرة المصنع.

وحدة كاميرا USB- كاميرات استريو أحادية الكابل مع مزامنة الأجهزة.

وحدة الكاميرا 1080p- مستشعرات بدقة 2 ميجابكسل مثالية لمعظم الروبوتات وعمليات الفحص.

وحدة الكاميرا ذات التركيز التلقائي- التركيز المرتبط لمسافات متغيرة (ترتيب حسب الطلب).

ملخص

A وحدة كاميرا الرؤية الاستريويستخدم عدستين وأجهزة استشعار لإدراك العمق، مما يمكّن الآلات من التنقل وقياس وفهم الفضاء ثلاثي الأبعاد. على عكس الضوء المنظم أو ToF، يعمل الاستريو بشكل سلبي في أي إضاءة وفي الهواء الطلق. مسار التطوير المشترك هو استخدام اثنينوحدة الكاميرا 1080pالوحدات كوحدة كاميرا USBزوج استريو مع OpenCV. للإنتاج، مخصصوحدة كاميرا الرؤية الاستريومع معايرة المصنع ومخرج USB واحد يكون من الأسهل دمجه. اختر الدقة بحكمة - 1080 بكسل هي بداية جيدة - وتذكر ذلكوحدة الكاميرا ضبط تلقائي للصورةالتصميمات نادرة وتتطلب آليات مرتبطة.

الاتصال الصادق لمناقشة الخاص بكوحدة كاميرا الرؤية الاستريومتطلبات.