由來(lái)已久的ToF技術(shù)真的不可取代?
發(fā)布時(shí)間:2016-09-19 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】大到谷歌、微軟,小到華強(qiáng)北,無(wú)不都在積極地研究這項(xiàng)技術(shù)!ToF這項(xiàng)技術(shù)由來(lái)已久,而今將會(huì)成為實(shí)現(xiàn)我們未來(lái)智能社會(huì)生活環(huán)境的最基礎(chǔ)的技術(shù)之一。ToF是Time of Flight的縮寫,中文直譯就是飛行時(shí)間。聽(tīng)起來(lái)好像十分的炫酷,我們來(lái)看看百度怎么定義:
何謂ToF?
TOF是飛行時(shí)間(Time of Flight)技術(shù)的縮寫,即傳感器發(fā)出經(jīng)調(diào)制的近紅外光,遇物體后反射,傳感器通過(guò)計(jì)算光線發(fā)射和反射時(shí)間差或相位差,來(lái)?yè)Q算被拍攝景物的距離,以產(chǎn)生深度信息,此外再結(jié)合傳統(tǒng)的相機(jī)拍攝,就能將物體的三維輪廓以不同顏色代表不同距離的地形圖方式呈現(xiàn)出來(lái)。
所以你明白了吧,不論是自動(dòng)駕駛,還是VR;亦或是現(xiàn)在市面上層出不窮的平衡車,都離不開(kāi)ToF技術(shù)。
知其然更要知其所以然,我們接下來(lái)給大家講講ToF的簡(jiǎn)單原理
發(fā)射的紅外光線被被測(cè)物體反射后回到傳感器,內(nèi)置的計(jì)時(shí)器記錄其來(lái)回時(shí)間,然后即可計(jì)算出其距離。聽(tīng)起來(lái)好像和大家玩爛了的超聲波測(cè)距沒(méi)啥不同。但其實(shí)不然,超聲波測(cè)距對(duì)反射物體要求比較高,面積小的物體,如線、錐形物體就基本測(cè)不到,而TOF紅外測(cè)距完全可克服此問(wèn)題,同時(shí)TOF測(cè)距精度高,測(cè)距遠(yuǎn),響應(yīng)快。
我們從網(wǎng)上找到一個(gè)ToF的應(yīng)用實(shí)例來(lái)說(shuō)明,該實(shí)例采用DragonBoard410c來(lái)搭建一個(gè)8*8陣列的IC,型號(hào)為EPC610。
光的飛行時(shí)間
ToF距離測(cè)量
通過(guò)上面的小例子,我想大家對(duì)于其工作原理已經(jīng)是非常的清晰。接下來(lái)我們?cè)賮?lái)說(shuō)說(shuō)ToF的應(yīng)用場(chǎng)景。
汽車電子
在汽車應(yīng)用中,ToF可以被用于自動(dòng)駕駛、防撞自動(dòng)剎車和OOP等等。在此方面深深耕耘的廠商也有很多。下面給大家舉幾個(gè)具有代表性的案例。
首先是Infineon與科世達(dá)推出的機(jī)遇英飛凌3D圖像傳感器芯片的攝像頭駕駛員輔助系統(tǒng)。
在飛行時(shí)間(ToF)原理支持下,該系統(tǒng)可精確檢測(cè)駕駛員身體和頭部位置,甚至在其戴眼鏡或太陽(yáng)鏡的情況下捕獲其眨眼動(dòng)作,以判斷駕駛員是否注意力足夠集中、是否正疲勞駕駛,從而啟動(dòng)相應(yīng)對(duì)策。譬如,通過(guò)振動(dòng)座椅或警告音。駕駛員注意力越不集中,汽車就越會(huì)提起注意。為了快速和準(zhǔn)確地做出響應(yīng),輔助系統(tǒng)和緊急制動(dòng)系統(tǒng)可在潛在緊急情況發(fā)生之前自動(dòng)激活。
此外,該技術(shù)還可以通過(guò)手部運(yùn)動(dòng)或身體姿勢(shì)控制車載娛樂(lè)系統(tǒng)或車用空調(diào),甚至在車外實(shí)現(xiàn)全新的輔助和安全功能,比如開(kāi)門輔助設(shè)備,在停車場(chǎng)或家用地庫(kù)時(shí)防止車門打開(kāi)后撞上其它車、墻壁或天花板。英飛凌方案設(shè)計(jì)合作伙伴Gestigon在大會(huì)上現(xiàn)場(chǎng)演示了英飛凌ToF傳感器如何實(shí)現(xiàn)車用物體跟蹤與手勢(shì)識(shí)別,以達(dá)到“三維虛擬現(xiàn)實(shí)”。
另一個(gè)比較有代表性的案例是Melexis的ToF傳感器MLX75023,它與3-D 視覺(jué)及手勢(shì)識(shí)別解決方案供應(yīng)商SoftKinetic 公司提供的軟件綁定在一起。在自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)的最初階段,車輛控制模塊需要判斷駕駛員的注意力是否集中在駕駛上。一旦發(fā)現(xiàn)駕駛員注意力分散,系統(tǒng)要能夠很快地啟動(dòng)高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)進(jìn)行干涉。“ 舒適感是切入點(diǎn),”Melexis 產(chǎn)品線經(jīng)理Gaetan Koers 說(shuō)道。“當(dāng)駕駛員或乘客的手靠近空調(diào)或收音機(jī)控制鍵時(shí),系統(tǒng)會(huì)有反饋。旋轉(zhuǎn)的手勢(shì)還可以用來(lái)調(diào)整空調(diào)溫度和收音機(jī)音量。”“在車輛系統(tǒng)進(jìn)行干涉之前,比如剎車,首先要知道駕駛員目光是在前方道路上,還是在乘客身上,或是在看收音機(jī)控制面板。
人機(jī)界面與游戲
ToF提供了一種實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)方影像,所以可以非常簡(jiǎn)單地用來(lái)記錄人體動(dòng)作。這使得許多消費(fèi)電子類產(chǎn)品(比如電視)有了全新的交互方式,Xbox Kinect二代就是用了這種技術(shù)。
Kinect搭載的是Depth的傳感器,可以取得Depth數(shù)據(jù)(和傳感器的距離信息)。整個(gè)Kinect其實(shí)就是一個(gè)大蝙蝠,紅外投射器不斷向外發(fā)出紅外結(jié)構(gòu)光,就相當(dāng)于蝙蝠向外發(fā)出的聲波,紅外結(jié)構(gòu)光照到不同距離的地方強(qiáng)度會(huì)不一樣,如同聲波會(huì)衰減一樣。紅外感應(yīng)器呢,相當(dāng)于蝙蝠的耳朵,用來(lái)接收反饋的消息,不同強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)光會(huì)在紅外感應(yīng)器上產(chǎn)生不同強(qiáng)度的感應(yīng),這樣,Kinect就知道了面前物體的深度信息,將不同深度的物體區(qū)別開(kāi)來(lái),如下圖所示:
墻距離Kinect很遠(yuǎn),所以被一種顏色標(biāo)注,而人比較近,就用另一種顏色標(biāo)注了。這時(shí)也許會(huì)有人問(wèn):Kinect怎么知道面前站的是人還是大象(這兩個(gè)好像體積差別很大)。在得到深度信息后,Kinect會(huì)像切魚片一樣,按照深度由小到大得到很多切面圖像,如這張圖里人和墻就在不同的切面圖像里了。下一步就是對(duì)不同切面的圖像進(jìn)行分析,假如這個(gè)切面圖像里有和人體輪廓相似的區(qū)域,Kinect就會(huì)激動(dòng)的跳起來(lái),說(shuō):“捉住你了,小子。”然后就會(huì)在這個(gè)深度跟蹤人體的切面圖像,并且識(shí)別出手和腿和腦袋(這部分就是圖像識(shí)別的算法了,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是下面兩根細(xì)的就是腳,上面凸出的就是頭)。就要大功告成了,你已經(jīng)被鎖定了,Kinect會(huì)從上到下掃描你,然后根據(jù)你的身高給逐步判斷出你的膝蓋在哪,手掌在哪,肚子在哪,并把這些相對(duì)的位置數(shù)據(jù)綁定到一個(gè)虛擬的骨骼上面,這樣,就完成了真人到虛擬人的映射。
測(cè)量與機(jī)器視覺(jué)
在工業(yè)機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用中,機(jī)器人通過(guò)ToF來(lái)進(jìn)行物體分類和精準(zhǔn)定位安置。
除此之外,在機(jī)器人技術(shù)和地球地貌測(cè)繪方面,ToF都有著不可取代的地位。
推薦閱讀:
特別推薦
- 授權(quán)代理商貿(mào)澤電子供應(yīng)Same Sky多樣化電子元器件
- 使用合適的窗口電壓監(jiān)控器優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
- ADI電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制解決方案 驅(qū)動(dòng)智能運(yùn)動(dòng)新時(shí)代
- 倍福推出采用 TwinSAFE SC 技術(shù)的 EtherCAT 端子模塊 EL3453-0090
- TDK推出新的X系列環(huán)保型SMD壓敏電阻
- Vishay 推出新款采用0102、0204和 0207封裝的精密薄膜MELF電阻
- Microchip推出新款交鑰匙電容式觸摸控制器產(chǎn)品 MTCH2120
技術(shù)文章更多>>
- 意法半導(dǎo)體推出首款超低功耗生物傳感器,成為眾多新型應(yīng)用的核心所在
- 是否存在有關(guān) PCB 走線電感的經(jīng)驗(yàn)法則?
- 智能電池傳感器的兩大關(guān)鍵部件: 車規(guī)級(jí)分流器以及匹配的評(píng)估板
- Quobly與意法半導(dǎo)體攜手, 加快量子處理器制造進(jìn)程,實(shí)現(xiàn)大型量子計(jì)算解決方案
- DigiKey和MediaTek強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,開(kāi)啟物聯(lián)網(wǎng)邊緣AI和連接功能新篇章
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
單向可控硅
刀開(kāi)關(guān)
等離子顯示屏
低頻電感
低通濾波器
低音炮電路
滌綸電容
點(diǎn)膠設(shè)備
電池
電池管理系統(tǒng)
電磁蜂鳴器
電磁兼容
電磁爐危害
電動(dòng)車
電動(dòng)工具
電動(dòng)汽車
電感
電工電路
電機(jī)控制
電解電容
電纜連接器
電力電子
電力繼電器
電力線通信
電流保險(xiǎn)絲
電流表
電流傳感器
電流互感器
電路保護(hù)
電路圖