Time-of-Flight vs. stereo vision

Time of flight vs stereo vision? 3D spracovanie obrazu sa stáva stále dôležitejšou technológiou v širokej škále aplikácií, vrátane robotiky, kontrolného manažmentu kvality a autonómneho riadenia. Na presné zachytenie a interpretáciu trojrozmerných dát je k dispozícii množstvo rôznych technológií, avšak hlavný prím hrajú Time-of-Flight (ToF), stereo vision a laserová triangulácia. Dnes sa zameriame na prvé dve.

Získajte s nami prehľad o týchto dvoch prístupoch, ich prednostiach a nevýhodách, a zvoľte pre vašu aplikáciu ten správny.

Time-of-Flight / Time of flight

Time-of-Flight

Technika, ktorá využíva laserové svetlo na meranie vzdialenosti medzi kamerou a objektom na získanie dát o hĺbke. Meraním času, ktorý uplynie, než sa svetlo z integrovaného zdroja kamery odrazí od objektu a vráti sa, môže kamera určiť vzájomnú vzdialenosť medzi objektmi a následne vypočítať aj hĺbku pre každý jednotlivý pixel. Výsledkom sú 3D hodnoty skúmaného objektu, ktoré sú výstupom ako priestorový obraz v podobe výškovej mapy alebo point cloudu. Kamera navyše poskytuje štandardný 2D obraz s hodnotami intenzity pre každý pixel a tzv. Confidence máp, teda označené miesta s neúplnými (neistými) informáciami pre výpočet vzdialenosť.

Pri tejto metóde nie je potrebný kontrast ani špecifické črty. Záznam je možné vykonávať takmer nezávisle na intenzite a farbe objektu, čo umožňuje ľahké oddelenie objektu od pozadia. Tento princíp je možné uplatniť aj pri práci s pohybujúcimi sa objektmi a môže vykonávať až deväť miliónov meraní vzdialenosti za sekundu s presnosťou v milimetroch. Oproti iným 3D kamerám sú kamery ToF menej nákladné, veľmi kompaktné a menej zložité. To umožňuje jednoduchú inštaláciu a integráciu. Kamery ToF však poskytujú najlepšie výsledky iba za určitých podmienok a pre definovaný merací rozsah. Mnohopočetné odrazy vysielaného svetla (napríklad rohy alebo konkávne tvary v meracom objekte) môžu viesť k odchýlkam vo výsledkoch. Lesklé povrchy, ktoré sú príliš blízko kamery, môžu spôsobovať rozptýlené svetlo v šošovke objektívu, čo má za následok nežiaduce chyby v snímanom obraze. Veľmi tmavé povrchy majú riziko, že odráža príliš málo svetla pre robustné meranie. Rovnako metódu obmedzuje príliš malá pracovná vzdialenosť.

Stereo vision

Stereo vision funguje podobne ako náš zrak. Informácie o hĺbke sa získavajú pomocou synchrónnych snímok zhotovených dvoma 2D kamerami z rôznych uhlov pohľadu. Na základe externých (polohy dvoch kamier relatívne k sebe) a interných parametrov (optický stredový bod a ohnisková vzdialenosť objektívu pre každú kameru) sa následne vypočítajú 3D dáta. Tieto hodnoty vytvárajú kalibračné hodnoty špecifické pre každú kameru. Pre výpočet sú najprv oba 2D snímky vyrovnané a následne algoritmus vyhľadá zodpovedajúce pixely na pravej a ľavej snímke. S pomocou kalibračných hodnôt môže byť vytvorený hĺbkový obraz alebo point cloud. Najlepšia pracovná vzdialenosť pre tento postup sa môže líšiť v závislosti od vzdialenosti a uhla nastavenia oboch kamier.

Time-of-Flight
 
Na rozdiel od ToF táto metóda nevyžaduje aktívnu osvetľovaciu jednotku. Avšak vždy budete potrebovať minimálne množstvo okolitého svetla, pretože sa stále jedná o dve oddelené 2D kamery. Pokiaľ sú svetelné podmienky nevyhovujúce pre iné 3D metódy, môže stereo vision poskytnúť oveľa lepšie výsledky. Navyše dokáže zachytiť 3D dáta pre objekty s reflexnými alebo priehľadnými povrchmi.
Zhodnotenie: Dva rôzne prístupy na zachytenie 3D dát ponúkajú svoje prednosti a nevýhody. Pri výbere správnej technológie pre vašu aplikáciu je dôležité zvážiť faktory, ako je požadovaná presnosť a rýchlosť merania, podmienky prostredia, typ objektov, osvetlenie a mnoho ďalších.
 
 
Ponúkame širokú škálu kamier s rôznymi technológiami na zachytenie 3D dát, vrátane kamier ToF a stereo vision kamier. Ak máte otázky ohľadom výberu správnej kamery pre vašu aplikáciu, neváhajte sa obrátiť na nášho zástupcu pre technickú podporu alebo svojho obchodníka.