Журнал "Системы Безопасности" № 5‘2018

В отличие от простой камеры, которая фикси- рует только значения силы света на изобра- жении, с помощью 3D-камеры можно получить дополнительную ценную информацию об объ- екте съемки со светоотражающей поверх- ностью, в том числе о его форме, положении и ориентации в пространстве. В трехмерной съемке объектов особенно эффективна техно- логия ToF, поскольку измерение осуществляется бесконтактным методом и занимает буквально доли секунды. Как устроена времяпролетная камера? При использовании времяпролетной камеры каждым пикселем регистрируются два типа данных: значение силы света (как уровень ярко- сти) и расстояние между объектом и сенсором, то есть значение глубины. Времяпролетная тех- нология базируется на двух различных принци- пах: принципе непрерывной волны и импульс- ном времяпролетном принципе. Они разли- чаются тем, как источник испускает свет и как работает сенсор. Принцип непрерывной волны основан на изме- рении электрической длины модулируемого по яркости источника света. Он может быть реали- зован средствами стандартного электронного оборудования и считается полностью разрабо- танным, однако здесь используются только сен- соры низкого разрешения и относительно круп- ного оптического формата. Напротив, камеры на базе импульсного время- пролетного принципа для измерения расстоя- ния до объекта фиксируют время, за которое это расстояние покрывают множество отдель- ных световых импульсов. Времяпролетная тех- нология быстро развивается, не в последнюю очередь по причине расширения экономиче- ских возможностей для создания устройств, генерирующих точные световые импульсы, и систем для их безошибочной регистрации. Вре- мяпролетная камера состоит из активного встроенного источника света, встроенного объ- ектива и ToF-сенсора, представляя собой, таким образом, компактную и полнофункциональную систему без подвижных компонентов. Что происходит со светом? Световые импульсы, испускаемые встроенным в камеру источником света, достигают объекта и отражаются от него обратно в сторону камеры. Этот отраженный свет направляется на сенсор через встроенный объектив. Камерой измеряется время, за кото- рое свет покрывает расстояние до объекта и обратно до сенсора. Зная скорость света, полу- ченное значение можно использовать для вычисления расстояния до светоотражающей поверхности для каждого пикселя. Этот метод позволяет одновременно получать плотное множество точек и карты глубин, а также профиль интенсивности и таблицы точ- ности в режиме реального времени. Типичные области применения ToF-технологии Если основными условиями являются большое рабочее расстояние, высокая скорость работы и при этом несложная архитектура системы, а также если соблюдение этих условий более важно, чем абсолютная точность измерений вплоть до миллиметра, то ваш идеальный выбор – времяпролетные камеры, даже в слу- чае сравнительно небольшого бюджета. Ввиду относительно низкой точности значений глуби- ны они лучше всего подходят для решения задач, не требующих предельной точности, таких как автоматизация производства и пере- мещение крупногабаритных объектов с помо- щью роботизированных систем. Эти камеры широко применяются в логистике для измере- ния объемов грузов в целях определения стои- мости фрахта или транспортировки, а также загрузки и разгрузки поддонов полностью в автономном режиме роботами, без прерывания технологических процессов. Времяпролетной технологией оснащаются авто- матические самоходные тележки (АСТ), что приносит несомненные преимущества в логи- стике и на производстве: одна или несколько ToF-камер в реальном времени осуществляют съемку окружающего пространства, позволяя АСТ анализировать объекты вокруг, чтобы объ- езжать препятствия или следовать за челове- ком. За счет этого ускоряются технологические процессы и повышается эффективность. ToF-системы можно условно разделить на два типа: с управлением жестами и с другим прин- ципом управления. В системах с управлением жестами человек взаимодействует с устрой- ством жестами. Это может быть взаимодей- ствие человека с роботом или управление медийной системой в автомобиле. Системы, для управления которыми не требуют- ся жесты, широко распространены в логистике. В этом случае камерой осуществляется съемка изображений, которые анализируются специ- альным алгоритмом. Получаемые трехмерные данные можно использовать, например, для октябрь – ноябрь 2018 www.secuteck.ru МАШИННОЕ ЗРЕНИЕ В И Д Е О Н А Б Л Ю Д Е Н И Е n w w w . a l l - o v e r - i p . r u 170 Мартин Граматке Менеджер по продукции 3D-камеры компании Basler AG Времяпролетный метод: современное состояние развития ToF-технологии и ее применение в 3D-системах Существуют различные методы трехмерной съемки объектов и сцен. Один из таких методов основан на времяпролетном принципе (от англ. Time-of-Flight, или ToF). Эта технология сегодня находит широкое применение в робототехнике, логистике и авто- матизации производства