Johdanto
Normaalikameramoduuliottaa tasaisen, kaksiulotteisen kuvan – väriä ja kirkkautta, mutta ei etäisyyttä. Astereokameramoduulimuuttaa asian: se käyttää kahta linssiä ja anturia syvyyden havaitsemiseen, aivan kuten ihmissilmät. Stereonäön avulla kone voi mitata, kuinka kaukana esineet ovat, välttää esteitä ja rakentaa 3D-kartan ympäristöstään. Tässä artikkelissa kerrotaan, miten stereonäkö toimii, mitä komponentteja se sisältää ja missä näitä moduuleja käytetään – robotiikasta teollisuustarkastukseen.
Mikä on Stereo Vision?
Stereonäkö on kyky päätellä syvyyttä kahdesta hieman poikkeavasta kuvasta. Astereokameramoduulisisältää kaksi identtistäkameramoduulianturit, jotka on sijoitettu tunnetun etäisyyden päähän toisistaan (perusviiva). Vertaamalla saman ominaisuuden sijaintia vasemmassa ja oikeassa kuvassa järjestelmä laskee eron eli vaakasuuntaisen siirtymän. Enemmän siirtoa tarkoittaa lähempää kohdetta. Tuloksena on asyvyys kartta, jossa jokainen pikseli edustaa etäisyyttä.
Kuinka Stereo Vision -kameramoduuli toimii
Kaapata– Kaksicmos-kameramoduulianturit (useinkameramoduuli 1080p) ottaa kuvia samanaikaisesti.
Oikaisu– Kuvia korjataan linssin vääristymän varalta ja kohdistetaan siten, että vastaavat ominaisuudet ovat samalla vaakasuuntaisella rivillä.
Stereon sovitus– Prosessori löytää vastaavat kohdat (reunat, kulmat) vasemman ja oikean kuvan väliltä – vaativin vaihe.
Ero syvyyteen– Perusviivaa ja polttoväliä käyttäen järjestelmä laskee etäisyyden kullekin pikselille.
Tulos on elävä syvyyskartta navigointia, mittausta tai 3D-rekonstruointia varten.
Tärkeimmät komponentit
Kaksi kuvaanturia– Identtinencmos-kameramoduulianturit. Akameramoduuli 1080p(2 MP) tasapainottaa yksityiskohtia ja käsittelykuormitusta.
Kaksi linssiä– Yleensä kiinteä tarkennus. Joissakin malleissa käytetään anautomaattitarkennus kameramoduulipitämään molemmat puolet terävinä eri etäisyyksillä, mutta tämä vaatii huolellista kalibrointia.
Prosessori– Erillinen siru tai ulkoinen tietokone. Monissa stereomoduuleissa on syväprosessointi ASIC.
Käyttöliittymä– Yleisiä lähtöjä ovat USB (jolloin se on ausb-kameramoduuli), MIPI tai Ethernet.
Stereo vs. muut syvyystekniikat
| Tekniikka | Vahvuudet | Heikkoudet |
|---|---|---|
| Stereo visio | Passiivinen (ei lisävaloa), toimii ulkona, pieni teho | Tarvitsee kuvioituja pintoja, laskennallisesti raskasta |
| Strukturoitu valo | Erittäin tarkka lyhyellä kantamalla | Ei toimi ulkona, tarvitsee IR projektorin |
| Lentoaika (ToF) | Nopea, toimii ulkona | Pienempi resoluutio, monitiehäiriö |
Stereonäkö on usein monipuolisin valinta mobiiliroboteille ja droneille, koska se käyttää vain kahta vakiokameraa.
Sovellukset
Robotiikka– Esteiden välttäminen, navigointi, valinta ja paikka.
Droonit– Korkeuden pito, maaston seuraaminen, törmäysten välttäminen.
Teollinen tarkastus– Osan mittojen mittaaminen, puuttuvien komponenttien havaitseminen.
Lääketieteellinen– Kirurginen ohjaus, ortopedinen mittaus.
Autoteollisuus– Jalankulkijoiden tunnistus (ADAS).
Stereo Vision USB-kameramoduulilla
Monet kehittäjät aloittavat kahdella identtiselläusb-kameramoduulikamerat (esim.kameramoduuli 1080p) kytkettynä tietokoneeseen. OpenCV tarjoaa käyttöön valmiita stereosovitustoimintoja. Kahden erillisen USB-kameran synkronointi voi kuitenkin olla vaikeaa – kuvia ei välttämättä tallenneta samalla hetkellä. Ammattilainenstereokameramoduulilaitteissa on laitteistosynkronointi ja yksi USB-lähtö, joka näkyy yhtenä yhdistettynä laitteena.
Automaattitarkennuksen rooli
Anautomaattitarkennus kameramoduulion harvinainen stereoasennuksissa, koska kahden objektiivin on pysyttävä täydellisesti yhteensopivana. Jos yksi linssi liikkuu itsenäisesti, geometrinen kalibrointi menetetään. Useimmissa stereomoduuleissa käytetään kiinteän tarkennuksen objektiiveja. Edistyneet mallit voivat käyttää linkitettyäautomaattitarkennus kameramoduulimekanismit – molemmat objektiivit tarkentavat yhdessä – kalibroinnin ylläpitämiseksi eri etäisyyksillä.
Resoluution valitseminen
Kameramoduuli 1080p(2 megapikseliä) on suosituin stereonäön valinta – tarpeeksi yksityiskohtia ominaisuuksien yhteensovittamiseen, mutta ei liian raskasta käsittelyä varten. Korkean tarkkuuden teollisiin mittauksiin voidaan käyttää korkeamman resoluution antureita (5 MP tai 4K), mutta ne vaativat paljon enemmän prosessointitehoa.
Sulautetut järjestelmät
Jos kyseessä on akkukäyttöinen robotti, etsi vähän virtaa käyttävää robottiacmos-kameramoduulija tehokas stereosovitus. Jotkutstereokameramoduulilaitteisiin on integroitu erillinen syvyysprosessori (esim. Intel RealSense, StereoLabs ZED), joka kuormittaa isäntäprosessorin – ihanteellinen sulautetuille sovelluksille.
Sinceren Stereo Vision -kameramoduulit
Sincere suunnittelee räätälöityjä tuotteitakameramoduuliratkaisut stereonäkemiseen:
Stereonäkökameramoduuli– Sopinutcmos-kameramoduuliparia, tehtaalla kalibroitu.
Usb-kameramoduuli– Yhden kaapelin stereokamerat, joissa on laitteistosynkronointi.
Kameramoduuli 1080p– 2 megapikselin anturit, jotka ovat ihanteellisia useimpiin robotiikkaan ja tarkastuksiin.
Automaattitarkennus kameramoduuli– Linkitetty tarkennus vaihteleville etäisyyksille (mukautettu järjestys).
Yhteenveto
A stereokameramoduulikäyttää kahta linssiä ja anturia syvyyden havaitsemiseen, minkä ansiosta koneet voivat navigoida, mitata ja ymmärtää 3D-avaruutta. Toisin kuin strukturoitu valo tai ToF, stereo toimii passiivisesti missä tahansa valaistuksessa ja ulkona. Yleinen kehityspolku on käyttää kahtakameramoduuli 1080pyksiköitä kuten ausb-kameramoduulistereopari OpenCV:n kanssa. Tuotantoa varten omistettustereokameramoduulitehdaskalibrointi ja yksi USB-lähtö on helpompi integroida. Valitse resoluutio viisaasti – 1080p on hyvä alku – ja muista seautomaattitarkennus kameramoduulimallit ovat harvinaisia ja vaativat linkitettyjä mekanismeja.
Ota yhteyttä Vilpittömään keskustellaksesistereokameramoduulivaatimukset.
