Time-of-Flight (ToF)-camera's zijn krachtige embedded vision-oplossingen die realtime dieptemetingen bieden – voornamelijk voor toepassingen die autonome en geleide navigatie vereisen. Zoals u wellicht weet, gebruiken ToF-sensoren de lichtverlichtingstechniek waarbij de diepte wordt gemeten op basis van de tijd die het uitgestraalde licht nodig heeft om terug te komen van het doelobject. (Ga voor meer informatie over hoe de technologie werkt naar Wat is een Time-of-Flight-sensor? Wat zijn de belangrijkste componenten van een Time-of-Flight-camera?). Om dit te bereiken, moet de hele scène worden verlicht voordat de verschillen tussen het licht en de reflectie worden gemeten. Deze camera's hebben echter een struikelblok voor dieptemeting genaamd multipath-interferentie (of multipath-reflectie) om te overwinnen. Laten we in deze blog eens kijken wat multipath-interferentie betekent en hoe u dit kunt verhelpen om hoge prestaties van uw Time of flight-camera te garanderen.

Wat is multipath-interferentie? Waarom is het belangrijk in Time-of-Flight-camera's?

ToF-sensoren werken op basis van de theorie dat elke individuele pixel een enkel optisch pad volgt. In een praktisch scenario worden meerdere verlichtingspaden (van de lichtbron) echter vaak toegewezen aan dezelfde pixels. Dit staat bekend als multipath-interferentie. En dit kan zeer nadelig blijken te zijn voor ToF-camera's, omdat het kan leiden tot drastische meetonnauwkeurigheden. Kort gezegd: het licht wordt gereflecteerd door het doelobject en andere objecten in de buurt voordat het de camerasensor bereikt. Het veroorzaakt meerdere verlichtingspaden, wat de diepteschatting beïnvloedt.

De onderstaande afbeelding illustreert hoe multipad-interferentie optreedt:

Figuur 1 – Multipath-reflectie

De vier gevallen waarin multipath-interferentie kan optreden zijn:

< ul>

  • Buitengewone interreflecties in de scène – dit gebeurt meestal wanneer een ondoorzichtig object het pad van een lichtstraal naar de sensor blokkeert.
  • Doorschijnende objecten – dit wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van een doorschijnend object of oppervlak in de scène.
  • Reflecties op meerdere oppervlakken (of diffuse interreflecties) – reflecties op meerdere oppervlakken worden veroorzaakt wanneer er meerdere obstakels in het licht zijn pad. Dit fenomeen is waarschijnlijker wanneer de objecten in meerdere 2D- of 3D-vlakken worden geplaatst. Dit kan ook gebeuren als de textuur van het doelobject ongelijk is.
  • Ghosting of lensflare – ghosting is het fenomeen van het licht dat weerkaatst op verschillende lenselementen – of zelfs de sensor – wanneer het licht van een natuurlijke of kunstmatige bron er direct op valt.
  • Laten we het eens zijn. probeer nu het concept te begrijpen aan de hand van een praktisch voorbeeld. Overweeg een ToF-camera die op een tafel is geplaatst, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding:


    Figuur 2 – Multipath reflectie veroorzaakt door een camera die op een tafel is geplaatst (beeld is vanuit het oogpunt van de camera)

    Multipath-interferentie is een uitdagend probleem om op te lossen, omdat het gaat om de combinatie van meerdere lichtpaden. Het is bijna onmogelijk om het volledig te verminderen. Er zijn echter manieren waarop dit kan worden geminimaliseerd om maximale nauwkeurigheid van een vluchttijdcamera te garanderen. Laten we deze methoden in deze sectie in detail bekijken. Dit houdt in dat de doelscène zo wordt opgesteld dat interferentie wordt geminimaliseerd. Hieronder volgen de stappen die u kunt nemen om dit te doen tijdens het instellen van de camera.

    1. Voordat u de positie definitief maakt, moet u ervoor zorgen dat alle heldere objecten in de buurt zijn verwijderd. Als dit bijvoorbeeld onvermijdelijk is – een helder vast oppervlak, kunt u een geschikt statief gebruiken om de camera op een hoger niveau te plaatsen. Bekijk de onderstaande afbeelding om het verschil te begrijpen:

      Figuur 3 – Multipath-interferentie wordt geminimaliseerd wanneer de camera op een statief is geplaatst (beeld is vanuit het oogpunt van de camera)

      In bovenstaande opstelling staat de camera op een statief. Hier, in de dieptekaart, kunnen we verschillende kleurtinten zien die verschillende diepten in dezelfde scène aangeven.

    2. Zorg ervoor dat de camera niet in de buurt van doorschijnende objecten of in de hoek wordt geplaatst. Dit helpt afwijkingen van het lichtpad onderweg te voorkomen.
    3. Door een lens te kiezen die speciaal is ontworpen voor ToF-sensoren met de coatings en filters die multipad-interferentie veroorzaakt door lensflare helpen verminderen.

    Ontwikkelt e-con Systems een Time-of-Flight-camera?

    e-con Systems is een pionier op het gebied van dieptewaarneming en is een van de eerste bedrijven ter wereld die stereocamera's heeft ontwikkeld voor embedded vision-toepassingen. Onze nieuwste toevoeging aan het portfolio van dieptecamera's is een ultramoderne Time-of-Flight-camera die in staat is om zowel dieptegegevens als RGB-gegevens in een enkel frame te leveren. De camera wordt geleverd met twee modi die bekend staan ​​als de verre modus en de modus voor dichtbij, waarbij de eerste de mogelijkheid heeft om diepte te meten tot een afstand van 6 meter, terwijl de laatste dieptegegevens kan vastleggen op een afstand van 0,2 tot 1 meter. Met deze functies is deze time-of-flight camera een ideale oplossing voor toepassingen zoals autonome mobiele robots, autonoom geleide voertuigen, mensentelsystemen, patiëntbewakingssystemen op afstand, enz.

    Voor meer informatie over de functies, voordelen en doeltoepassingen van de camera kunt u terecht op de productpagina. We hopen dat deze blog een deel van uw verwarring heeft weggenomen over het minimaliseren van multipath-interferentie in time-of-flightcamera's. Als u hulp nodig heeft bij het kiezen en integreren van de juiste camera's in uw camera-apparaat, kunt u ons, zoals altijd, schrijven via [email protected] Bekijk ook de Camera Selector als u het complete cameraportfolio van e-con Systems wilt bekijken.

    Referenties

    • Multipath Interferentie in Indirect Time-of-Flight Dieptesensoren
    • Wat is een Time-of-Flight-sensor? Wat zijn de belangrijkste componenten van een Time-of-Flight-camera?

    Prabu Kumar
    Chief Technology Officer en Head of Camera Products, e-con Systems

    0

    Geef een antwoord

    Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *