Giới thiệu
Một điều bình thườngmô-đun máy ảnhchụp ảnh phẳng, hai chiều – màu sắc và độ sáng, nhưng không ghi lại khoảng cách. MỘTmô-đun máy ảnh tầm nhìn âm thanh nổithay đổi điều đó: nó sử dụng hai thấu kính và cảm biến để cảm nhận độ sâu, giống như mắt người. Với tầm nhìn âm thanh nổi, một chiếc máy có thể đo khoảng cách của các vật thể, tránh chướng ngại vật và xây dựng bản đồ 3D về môi trường xung quanh. Bài viết này giải thích cách hoạt động của thị giác âm thanh nổi, những thành phần nào có liên quan và nơi sử dụng các mô-đun này – từ robot đến kiểm tra công nghiệp.
Tầm nhìn âm thanh nổi là gì?
Tầm nhìn âm thanh nổi là khả năng suy ra độ sâu từ hai hình ảnh hơi lệch nhau. MỘTmô-đun máy ảnh tầm nhìn âm thanh nổichứa hai cái giống hệt nhaumô-đun máy ảnhcác cảm biến, đặt cách nhau một khoảng đã biết (đường cơ sở). Bằng cách so sánh vị trí của cùng một đặc điểm ở ảnh bên trái và bên phải, hệ thống sẽ tính toán độ chênh lệch – độ dịch chuyển theo chiều ngang. Nhiều dịch chuyển hơn có nghĩa là một vật thể gần hơn. Kết quả là mộtbản đồ độ sâu, trong đó mỗi pixel biểu thị khoảng cách.
Mô-đun máy ảnh tầm nhìn âm thanh nổi hoạt động như thế nào
Chiếm lấy– Haimô-đun máy ảnh cmoscảm biến (thườngmô-đun máy ảnh 1080p) chụp ảnh đồng thời.
Chỉnh lưu– Hình ảnh được hiệu chỉnh méo ống kính và căn chỉnh sao cho các đặc điểm phù hợp nằm trên cùng một hàng ngang.
Kết hợp âm thanh nổi– Bộ xử lý tìm các điểm (cạnh, góc) tương ứng giữa ảnh trái và ảnh phải – bước đòi hỏi khắt khe nhất.
Chênh lệch độ sâu– Sử dụng đường cơ sở và tiêu cự, hệ thống tính toán khoảng cách cho từng pixel.
Đầu ra là bản đồ độ sâu trực tiếp để điều hướng, đo lường hoặc tái tạo 3D.
Thành phần chính
Hai cảm biến hình ảnh- Giống hệt nhaumô-đun máy ảnh cmoscảm biến. MỘTmô-đun máy ảnh 1080p(2 MP) cân bằng chi tiết và tải xử lý.
Hai thấu kính– Thường lấy nét cố định. Một số thiết kế sử dụng mộtmô-đun máy ảnh tự động lấy nétđể giữ cho cả hai bên đều sắc nét ở các khoảng cách khác nhau, nhưng điều này đòi hỏi phải hiệu chỉnh cẩn thận.
Bộ xử lý– Một con chip chuyên dụng hoặc một máy tính bên ngoài. Nhiều mô-đun âm thanh nổi tích hợp ASIC xử lý độ sâu.
Giao diện– Các đầu ra phổ biến bao gồm USB (làm cho nó trở thành mộtmô-đun máy ảnh usb), MIPI hoặc Ethernet.
Âm thanh nổi so với các công nghệ có chiều sâu khác
| Công nghệ | Điểm mạnh | Điểm yếu |
|---|---|---|
| Tầm nhìn âm thanh nổi | Thụ động (không có thêm ánh sáng), hoạt động ngoài trời, tiêu thụ điện năng thấp | Cần các bề mặt có kết cấu, tính toán nặng |
| Ánh sáng có cấu trúc | Rất chính xác ở cự ly ngắn | Không hoạt động ngoài trời, cần máy chiếu hồng ngoại |
| Thời gian bay (ToF) | Nhanh nhẹn, làm việc ngoài trời | Độ phân giải thấp hơn, nhiễu đa đường |
Tầm nhìn nổi thường là lựa chọn linh hoạt nhất cho robot di động và máy bay không người lái vì nó chỉ sử dụng hai camera tiêu chuẩn.
Ứng dụng
Người máy– Tránh chướng ngại vật, điều hướng, chọn và đặt.
Máy bay không người lái– Giữ độ cao, bám địa hình, tránh va chạm.
Kiểm tra công nghiệp– Đo kích thước bộ phận, phát hiện linh kiện bị thiếu.
Thuộc về y học– Hướng dẫn phẫu thuật, đo chỉnh hình.
ô tô– Phát hiện người đi bộ (ADAS).
Tầm nhìn âm thanh nổi với mô-đun máy ảnh USB
Nhiều nhà phát triển bắt đầu với haimô-đun máy ảnh usbmáy ảnh (ví dụ,mô-đun máy ảnh 1080p) được kết nối với PC. OpenCV cung cấp các chức năng khớp âm thanh nổi sẵn sàng sử dụng. Tuy nhiên, việc đồng bộ hóa hai camera USB riêng biệt có thể khó khăn – các khung hình có thể không được chụp cùng lúc. Chuyên nghiệpmô-đun máy ảnh tầm nhìn âm thanh nổicác thiết bị có tính năng đồng bộ hóa phần cứng và một đầu ra USB duy nhất, xuất hiện dưới dạng một thiết bị kết hợp.
Vai trò của Tự động lấy nét
MỘTmô-đun máy ảnh tự động lấy néthiếm khi xảy ra trong thiết lập âm thanh nổi vì hai ống kính phải khớp hoàn hảo. Nếu một thấu kính di chuyển độc lập, hiệu chỉnh hình học sẽ bị mất. Hầu hết các mô-đun âm thanh nổi đều sử dụng thấu kính lấy nét cố định. Thiết kế nâng cao có thể sử dụng liên kếtmô-đun máy ảnh tự động lấy nétcơ chế – cả hai ống kính lấy nét cùng nhau – để duy trì hiệu chuẩn ở các khoảng cách khác nhau.
Chọn độ phân giải
Mô-đun máy ảnh 1080p(2 MP) là lựa chọn phổ biến nhất cho tầm nhìn âm thanh nổi – đủ chi tiết để phù hợp với tính năng nhưng không quá nặng về xử lý. Đối với phép đo công nghiệp có độ chính xác cao, có thể sử dụng cảm biến có độ phân giải cao hơn (5 MP hoặc 4K), nhưng chúng đòi hỏi sức mạnh xử lý cao hơn nhiều.
Hệ thống nhúng
Đối với rô-bốt chạy bằng pin, hãy tìm loại có công suất thấpmô-đun máy ảnh cmosvà kết hợp âm thanh nổi hiệu quả. Một sốmô-đun máy ảnh tầm nhìn âm thanh nổicác thiết bị tích hợp bộ xử lý độ sâu chuyên dụng (ví dụ: Intel RealSense, StereoLabs ZED), giảm tải cho CPU chủ – lý tưởng cho các ứng dụng nhúng.
Mô-đun máy ảnh tầm nhìn âm thanh nổi của Chân thành
Tại Chân thành, chúng tôi thiết kế tùy chỉnhmô-đun máy ảnhgiải pháp cho tầm nhìn âm thanh nổi:
Mô-đun máy ảnh tầm nhìn âm thanh nổi– Phù hợpmô-đun máy ảnh cmoscặp, được hiệu chuẩn tại nhà máy.
Mô-đun máy ảnh USB– Camera âm thanh nổi một cáp có tính năng đồng bộ hóa phần cứng.
Mô-đun máy ảnh 1080p– Cảm biến 2 megapixel lý tưởng cho hầu hết các loại robot và kiểm tra.
Mô-đun máy ảnh lấy nét tự động– Tiêu điểm liên kết cho khoảng cách thay đổi (thứ tự tùy chỉnh).
Bản tóm tắt
A mô-đun máy ảnh tầm nhìn âm thanh nổisử dụng hai thấu kính và cảm biến để cảm nhận độ sâu, cho phép máy móc điều hướng, đo lường và hiểu không gian 3D. Không giống như ánh sáng có cấu trúc hoặc ToF, âm thanh nổi hoạt động thụ động trong mọi điều kiện ánh sáng và ngoài trời. Một con đường phát triển chung là sử dụng haimô-đun máy ảnh 1080pđơn vị như mộtmô-đun máy ảnh usbcặp âm thanh nổi với OpenCV. Đối với sản xuất, một chuyên dụngmô-đun máy ảnh tầm nhìn âm thanh nổivới hiệu chuẩn gốc và một đầu ra USB duy nhất sẽ dễ tích hợp hơn. Chọn độ phân giải một cách khôn ngoan – 1080p là một khởi đầu tốt – và hãy nhớ điều đómô-đun máy ảnh tự động lấy nétthiết kế rất hiếm và đòi hỏi cơ chế liên kết.
Liên hệ Chân thành để thảo luận vềmô-đun máy ảnh tầm nhìn âm thanh nổiyêu cầu.
