Tempus ex fuga Ratio Design

Introduction

Multae machinae visionis applicationes nunc altae resolutionis 3D imaginum profunditates postulant ut vexillum 2D imaginandi augeat vel augeat. Hae solutiones in 3D camera nituntur ad certas profunditates informationes ad salutem praestandam, praesertim cum machinae prope homines operantur. Camerae etiam certas profunditates informationes praebere debent dum operantur in ambitibus provocandis, sicut in magnis spatiis cum superficiebus valde reflectivis et coram aliis obiectis mobilibus. Multi producti ad modernum solutionem solutionis range-inventoris generis solutiones humilis usi sunt ut informationes profundiores ad augendum 2D imaginandum praeberent. Sed aditus multas habet limitationes. Ad applicationes quae ex altioribus solutionis 3D profundioris informationibus prosunt, CW CMOS ToF camerae summas solutiones in foro perficiendas praebent. Nonnulli liniamenta systematis paraverunt per altam resolutionem CW ToF . sensorem Technology fusius in Tabula describuntur 1. Hae lineamenta systematis etiam ad usus consumendi casus transferunt ut video bokeh, authenticas faciales et applicationes mensurae, necnon casus autocineti utendi, sicut vigilantia agitator vigilantia et automata in-casulæ configurationis agitator.

Mensam 1. Undo continuum tempus fugae Ratio Features

Continua unda CMOS Tempus fugae Camera Overview

Profundum cameram camera est ubi singula pixel outputat distantiam inter cameram et scaenam. Una ars ad altitudinem metiendam est computare tempus quod accipit lucem ut a fonte lucido in camera ad superficiem reflexivam et ad cameram revertatur. Tempus hoc iter vulgo dicitur quasi tempus fugae (ToF).

A ToF camera pluribus elementis constat (vide figura 1) comprehendo:

fons lucidus — ut cavitatis verticalis superficies laser (VCSEL) vel margo emittens laser diodae quae lucem emittit in regione proxima infracta. In communissimis aequalitatibus sunt 850 um et 940 um. Fons lucis plerumque est fons diffusus (diluvium illuminationis) quod radius lucis cum quadam divergentia (aka, campus illuminationis vel FOI) emittit ut scaenam ante cameram illustret.

•  laser agitator intensio lucis ab iubar emissae modulatur.
•  sensorem cum pixel ordinate qui lucem reddentem colligit e scaena et valores outputs pro unaquaque pixel.
•  a lens, quod lumen ad sensorem ordinata tendit.
•  colum colum co-situm cum lente, quod eliquare lumen extra bandam angustam circa iubar necem.
•  est processus algorithmus qui rudis tabulas a sensore in profundissimas imagines vel nubes punctum convertit.

Multis accessibus uti potest ad lumen modulandum in camera ToF. Simplex accessio est uti modulatione continua undarum, verbi gratia, modulatio unda quadrata cum cyclo 50% officio. In usu, laser waver form is raro perfectus unda quadrata et propius ad sinum undam spectare potest. Laser fluctuans quadratus meliorem rationem praebet virtutis opticae datae ad sonum, sed etiam errores profundiores nonlinearitas introducit ob praesentiam harmonicarum frequentiarum summus.

A CW ToF camera mensurat temporis differentiam t_d inter emissum signum et signum reditus aestimando tempus offset = 2πft_d inter fundamenta duorum illorum significationum. Altitudo aestimari potest ex offset Phase (ϕ) et velocitate lucis (c) utendi:

ubi f *_Mod est modulatio frequentia.

Horologium generationis circuit in sensore moderatur pixel horologiorum complementarium, qui respective regunt cumulum criminum phoenicorum in duobus elementis repositionis praecepti (A et Tap B ICTUS), tum modulationis laseris signum ad

laser agitator. Phase lucis modulatae rediens metiri potest relativum ad Phase pixel horologiorum (vide figurae I partem dextram). Differentialis lux modulatur rediens et ad phase redeuntis lucis modulatae respectu pixel horologii.

Utens principiis detectionis homodynae, mensura fit cum multiplicibus gradibus relativis inter pixel horologium et signum modulationis laseris. Mensurae hae mensurae fundamentales in recurrente lumine insignes modulatae ad determinare phases componuntur. Sciens hoc tempus permittit calculus temporis, lucem accipit ut ab iubar proficiscendi ad obiectum observatum et ad sensum pixel reducat.

Commoda High Modulation Frequencies

In praxi, nonidealitates exstant ut strepitum emissarium photon, strepitus ambitus lecti, et impedimentum multipathi, quod errores in tempore mensurae causare potest. Habens altam modulationem frequentiam, ictum illorum errorum in profundum aestimationis redigit.

Hoc facile est intelligere per exemplum simplicis accipiendo ubi error Phase_ϕid est, Phase a sensore mensurata est ϕ̂ = ϕ +_ϕ. Altitudo erroris tunc est;

Ergo profunditas error est reciproce proportionalis modulationi frequentiae, f_Mod. Hoc graphice illustratur in Figura II.

Haec formula simplex magna ex parte explicat cur camerae altae modulationis frequentia ToF sonum profundiorem et minores profundiores errores quam ToF cameras cum minore modulationis frequentia habent.

Incommodum unum est frequentiae modulationis altae utendi, quod Pascha citius involvit, significationem extensionis, quae sine ambiguitate mensurari potest, brevior est. Communis via circum hanc limitationem est uti pluribus frequentiis modulationum quae diversis rates circumvolvunt. Infima modulationis frequentia permagna spatia nullis ambiguitatibus sed profundioribus erroribus (strepitu, multipathiae impedimento, etc.) praebet, dum frequentiae modulationis altiores tandem ad profundiores errores reducendos adhibentur. Exemplum huius schematis cum tribus frequentiis variarum modulationum ostenditur in Figura 3. Aestimatio finalis profunditatis computata est ponderatione inevitabili aestimata pro diversis frequentiis modulationum, cum superioribus ponderibus frequentiis modulationum altioribus assignatis.

Si pondera frequentiae cuiusque optime eliguntur, profunditas soni radicis medium quadratae reciproce proportionalis est frequentiarum modulationum in systemate eligentium. Nam crebra profunditas strepitus praevisionum, modulationum frequentiis augendis, efficit ut integratio temporis vel virtutis illuminatio minuatur.

Aliae rationes criticae ad euismod

Multae notae systematis sunt considerandae, cum explicatio altae perfor- mance ToF camerae, quarum aliquae hic breviter conteguntur.

Sensor Image

Imago sensoris key component in camera ToF est. Effectus profundissimae aestimationis nonidealitates (exempli gratia, bias, strepitus profunditas et artificia multipathia) minuuntur, cum mediocris modulationis frequentia systematis augetur. Gravis igitur est quod sensorem habet excelsum demodulation antithesin (facultas photoelectrons separandi inter Tap A et Tap B) ad excelsum

frequentia modulationis (centum MHz). Sensor etiam debet habere altitudinem quantum efficientiam (QE) in aequalitatibus prope infraratis (exempli gratia 850 um et 940 um), ut potentia minus optica indigeat ad generandos photoelectros in pixel. Demum, sonus lectulus humilis adiuvat cum dynamica camerae extensione, permittens ad detectionem humilium redituum significationibus (respectivarum longe vel humilis).

Illumination

Auriga laser iubar modulans (exempli gratia, VCSEL) ad altam modulationis frequentiam. Ad augendam quantitatem signi utilis in pixel datae potentiae opticae, fluctus opticus formare debet, ut semper oras mundis oriatur et cadat. Compositum laser, laser agitator, et PCB layout in subsystem illuminatione omnes critici ad hoc assequendum sunt. Est etiam quaedam characterisatio requiritur ad inveniendam optimam potestatem et officium cycli optici occasus ut amplitudo fundamentalis in Fourieriani transformationis modulationis waveformi augeatur. Denique potestas optica etiam liberari debet modo tuto cum quibusdam mechanismis salutis constructis in in gradu aurigae laseris et systematis ut classis 1 oculi salutis limites omni tempore serventur.

optica

Optica partes clavis agit in cameras ToF. ToF cameras quasdam notas distinctas habent quae speciales perspectivas exigunt. Uno modo, campus illuminationis lucis principium debet aequare campum visum lentis ad optimam efficientiam. Etiam interest ut ipsum lens foramen altum (low f/#) habere debet ad efficientiam collectionis melioris luminis. Aperturae magnae ad alias negotiationes circa vignettationem, altitudinem campi tenuitatem ducere possunt, et multiplicitatem lentis designare. Princeps radius humilis angulus lens designandi potest etiam auxilium reducere band-passim colum sedis, quae ambientem levem recusationem ampliat et ideo effectus velit emendare. Subsystem optica etiam optimized pro operationis aequalitate desideratum (exempli gratia, anti-reflexivas tunicas, consilium spargendi cohortis, lens consilium) ad augendum perput efficientiam et lumen errantem extenuant. Multae etiam necessariae mechanicae sunt ut dam optica curandi est intra tolerantias desideratas propter finem applicationis.

Vox Procuratio

Potestas procuratio etiam critico momenti est in camera magni facienda 3D ToF Module design. Modulatio laser et pixel modulatio breves eruptiones in summos cacuminis excursus generant, quae loca quaedam angustiae in solutione potestatis administrandae sunt. Sunt quaedam lineamenta apud sensorem ambitum (IC) integratum, quae ad apicem potentiae consummationis imaginis reducere possunt. Sunt etiam technicae administrationes potentiae quae in gradu systematis applicari possunt, ut requisita in fonte potentiae leniant (exempli gratia altilium vel USB). Principale Analog copiae pro ToF imager typice requirunt a moderator, cum bona responsione caduca et submissa voce.

Profundum Processing Algorithmus

Denique alia magna pars consiliorum campestri systematis est profunditas algorithmus processus. ToF imaginem sensorem outputs pixel rudis notitiae e quibus notitia phase extrahi debet. Haec operatio diversos gradus requirit qui strepitum eliquandi et enucleandi implicationem includunt. Exitus Paschae inextricabilis stipes est mensura distantiae a luce laser ad scaenam iter, et retro ad pixel, quod saepe vocatur eminus seu distantia radialis.

Spatium radiale plerumque in informationes nubis punctum convertitur, quae informationem repraesentat pro certo pixel per coordinatas reales mundi (X, Y, Z). Saepe in applicationibus finis tantum utuntur tabula imaginis Z (mappa profundi) loco nubis plenae. Distantia radialis convertens in punctum punctum nubes requirit cognoscentes lens intrinsecas et parametri distorsio. Parametri illi in calibratione geometricae camerae moduli aestimantur. Altitudo processus algorithmus alia quoque informationes praeponere potest ut claritatis activae imagines (amplitudo reditus laseris signum), imagines passivas 2D IR, et gradus fiduciae, quae omnes in applicationibus fine adhiberi possunt. Altitudo processus fieri potest in ipsa camera moduli vel in processu hospite alibi in systemate.

Perspectio diversorum systematis graduum quae in hoc articulo in Tabula indicata sunt 2. Haec argumenta fusius in futuris articulis erunt.

Table 2. System-Level Components of 3D Tempus Fugae Cameras

Conclusio

Tempus continuum fluctus fugae camerarum potens est solutio solutionis altae profunditatis praecisionem ad applicationes quae requirit altam qualitatem 3D informationem. Multae res sunt considerare ut optimus gradus effectus sit. Factores quasi modulationis frequentia, contrases demodulationes, quantum efficientia, et strepitus recitandi ad imaginem sensoris in gradu perficiendi dictat. Aliae res sunt considerationes systematis gradus, quae includunt illuminationem subsystem, consilium opticum, administrationem potentiae, algorithmorum profunditatem processus. Omnes hae partes systematis gradus criticae sunt ad summam praecisionem consequendam 3D Camera ratio toF. Haec argumenta systematis plani in subsequentibus articulis fusius operientur.