Introducere
Un normalmodulul camereicaptează o imagine plată, bidimensională – culoare și luminozitate, dar nu distanță. Omodulul camerei de vedere stereoschimbă asta: folosește două lentile și senzori pentru a percepe adâncimea, la fel ca ochii umani. Cu viziune stereo, o mașină poate măsura cât de departe sunt obiectele, poate evita obstacolele și poate construi o hartă 3D a împrejurimilor sale. Acest articol explică cum funcționează viziunea stereo, ce componente sunt implicate și unde sunt utilizate aceste module - de la robotică la inspecție industrială.
Ce este Stereo Vision?
Viziunea stereo este capacitatea de a deduce profunzimea din două imagini ușor compensate. Omodulul camerei de vedere stereocontine doua identicemodulul camereisenzori, plasați la o distanță cunoscută unul de celălalt (linia de bază). Comparând poziția aceleiași caracteristici în imaginile din stânga și din dreapta, sistemul calculează disparitatea - deplasarea orizontală. Mai multă schimbare înseamnă un obiect mai apropiat. Rezultatul este ahartă de adâncime, unde fiecare pixel reprezintă distanța.
Cum funcționează un modul de cameră Stereo Vision
Capta– Doimodulul camerei cmossenzori (deseorimodulul camerei 1080p) captura imagini simultan.
Rectificare– Imaginile sunt corectate pentru distorsiunea obiectivului și aliniate, astfel încât caracteristicile care se potrivesc se află pe același rând orizontal.
Potrivire stereo– Procesorul găsește puncte corespunzătoare (margini, colțuri) între imaginile din stânga și din dreapta – pasul cel mai solicitant.
Disparitate la profunzime– Folosind linia de bază și distanța focală, sistemul calculează distanța pentru fiecare pixel.
Rezultatul este o hartă de adâncime live pentru navigare, măsurare sau reconstrucție 3D.
Componentele cheie
Doi senzori de imagine– Identicmodulul camerei cmossenzori. Omodulul camerei 1080p(2 MP) echilibrează detaliile și sarcina de procesare.
Două lentile– De obicei focalizare fixă. Unele modele folosesc unmodulul camerei autofocuspentru a menține ambele părți ascuțite pe distanțe diferite, dar acest lucru necesită o calibrare atentă.
Procesor– Un cip dedicat sau un computer extern. Multe module stereo integrează un ASIC de procesare în profunzime.
Interfață– Ieșirile comune includ USB (făcându-l unmodul camera USB), MIPI sau Ethernet.
Stereo versus alte tehnologii de adâncime
| Tehnologie | Puncte forte | Puncte slabe |
|---|---|---|
| Viziune stereo | Pasiv (fără lumină suplimentară), funcționează în aer liber, putere redusă | Necesita suprafete texturate, grele din punct de vedere computational |
| Lumină structurată | Foarte precis la distanță scurtă | Eșuează în aer liber, necesită proiector IR |
| Timp de zbor (ToF) | Rapid, funcționează în aer liber | Rezoluție mai mică, interferență cu mai multe căi |
Viziunea stereo este adesea cea mai versatilă alegere pentru roboții și dronele mobili, deoarece utilizează doar două camere standard.
Aplicații
Robotică– Evitarea obstacolelor, navigare, pick-and-place.
Drones– Menținerea altitudinii, urmărirea terenului, evitarea coliziunilor.
Inspecție industrială– Măsurarea dimensiunilor pieselor, detectarea componentelor lipsă.
Medical– Ghidare chirurgicală, măsurare ortopedică.
Automobile– Detectarea pietonilor (ADAS).
Stereo Vision cu un modul USB pentru cameră
Mulți dezvoltatori încep cu două identicemodul camera USBcamere (de exemplu,modulul camerei 1080p) conectat la un PC. OpenCV oferă funcții de potrivire stereo gata de utilizare. Cu toate acestea, sincronizarea a două camere USB separate poate fi dificilă – este posibil ca cadrele să nu fie capturate în același moment. Profesionalmodulul camerei de vedere stereodispozitivele au sincronizare hardware și o singură ieșire USB, apărând ca un singur dispozitiv combinat.
Rolul autofocusului
Unmodulul camerei autofocuseste rar în setările stereo deoarece cele două lentile trebuie să rămână perfect potrivite. Dacă o lentilă se mișcă independent, calibrarea geometrică se pierde. Majoritatea modulelor stereo folosesc lentile cu focalizare fixă. Modelele avansate pot folosi linkedmodulul camerei autofocusmecanisme – ambele lentile focalizează împreună – pentru a menține calibrarea pe distanțe diferite.
Alegerea rezoluției
Modulul camerei 1080p(2 MP) este cea mai populară alegere pentru viziune stereo - suficiente detalii pentru potrivirea caracteristicilor, dar nu prea grele pentru procesare. Pentru măsurarea industrială de înaltă precizie, pot fi utilizați senzori cu rezoluție mai mare (5 MP sau 4K), dar necesită mult mai multă putere de procesare.
Sisteme încorporate
Pentru roboții alimentați cu baterie, căutați o putere redusămodulul camerei cmosși potrivire stereo eficientă. Unelemodulul camerei de vedere stereodispozitivele integrează un procesor de adâncime dedicat (de exemplu, Intel RealSense, StereoLabs ZED), descarcând procesorul gazdă – ideal pentru aplicațiile încorporate.
Modulele de cameră Stereo Vision de la Sincere
La Sincere, proiectăm personalizatmodulul camereisoluții pentru vedere stereo:
Modulul camerei de vedere stereo– Se potrivescmodulul camerei cmosperechi, calibrate din fabrică.
Modul camera USB– Camere stereo cu un singur cablu cu sincronizare hardware.
Modulul camerei 1080p– Senzori de 2 megapixeli ideali pentru majoritatea roboticii și inspecțiilor.
Modulul camerei autofocus– Focalizare legată pentru distanțe variabile (comandă personalizată).
Rezumat
A modulul camerei de vedere stereofolosește două lentile și senzori pentru a percepe adâncimea, permițând mașinilor să navigheze, să măsoare și să înțeleagă spațiul 3D. Spre deosebire de lumina structurată sau ToF, stereo funcționează pasiv în orice iluminare și în aer liber. O cale de dezvoltare comună este folosirea a douămodulul camerei 1080punități ca amodul camera USBpereche stereo cu OpenCV. Pentru producție, un dedicatmodulul camerei de vedere stereocu calibrare din fabrică și o singură ieșire USB este mai ușor de integrat. Alegeți cu înțelepciune rezoluția – 1080p este un început bun – și amintiți-vă astamodulul camerei autofocusdesenele sunt rare și necesită mecanisme legate.
Contactați Sincere pentru a discuta despre dvsmodulul camerei de vedere stereocerințe.
