Wstęp
Normalnymoduł kameryrejestruje płaski, dwuwymiarowy obraz – kolor i jasność, ale nie odległość. Amoduł kamery stereowizyjnejto zmienia: wykorzystuje dwie soczewki i czujniki do postrzegania głębi, podobnie jak ludzkie oczy. Dzięki wizji stereo maszyna może mierzyć odległość od obiektów, unikać przeszkód i tworzyć trójwymiarową mapę swojego otoczenia. W tym artykule wyjaśniono, jak działa wizja stereoskopowa, jakie komponenty są zaangażowane i gdzie stosuje się te moduły – od robotyki po inspekcję przemysłową.
Co to jest widzenie stereoskopowe?
Widzenie stereoskopowe to zdolność do wnioskowania o głębi na podstawie dwóch lekko przesuniętych obrazów. Amoduł kamery stereowizyjnejzawiera dwa identycznemoduł kameryczujniki umieszczone w znanej odległości od siebie (linia bazowa). Porównując położenie tego samego obiektu na lewym i prawym obrazie, system oblicza rozbieżność – przesunięcie poziome. Większe przesunięcie oznacza bliższy obiekt. Rezultatem jest:mapa głębi, gdzie każdy piksel reprezentuje odległość.
Jak działa moduł kamery stereowizyjnej
Schwytać– Dwamoduł kamery cmosczujniki (częstomoduł kamery 1080p) przechwytuj obrazy jednocześnie.
Sprostowanie– Obrazy są korygowane pod kątem zniekształcenia obiektywu i wyrównane, tak aby pasujące elementy znajdowały się w tym samym poziomym rzędzie.
Dopasowanie stereo– Procesor znajduje odpowiednie punkty (krawędzie, rogi) pomiędzy lewym i prawym obrazem – najbardziej wymagający krok.
Rozbieżność w głębokości– Na podstawie linii bazowej i ogniskowej system oblicza odległość dla każdego piksela.
Wynikiem jest aktualna mapa głębokości do nawigacji, pomiarów lub rekonstrukcji 3D.
Kluczowe komponenty
Dwa czujniki obrazu– Identycznemoduł kamery cmosczujniki. Amoduł kamery 1080p(2 MP) równoważy szczegółowość i obciążenie przetwarzania.
Dwie soczewki– Zwykle o stałej ogniskowej. Niektóre projekty wykorzystująmoduł aparatu z autofokusemaby obie strony były ostre na różnych dystansach, ale wymaga to dokładnej kalibracji.
Edytor– Dedykowany chip lub komputer zewnętrzny. Wiele modułów stereo zawiera układ ASIC z przetwarzaniem głębi.
Interfejs– Typowe wyjścia obejmują USB (co czyni go amoduł kamery USB), MIPI lub Ethernet.
Stereo kontra inne technologie głębi
| Technologia | Mocne strony | Słabe strony |
|---|---|---|
| Widzenie stereo | Pasywny (bez dodatkowego światła), działa na zewnątrz, mała moc | Wymaga teksturowanych powierzchni, wymagających obliczeń |
| Strukturalne światło | Bardzo celny na krótkim dystansie | Zawodzi na zewnątrz, potrzebny jest projektor IR |
| Czas przelotu (ToF) | Szybki, działa na zewnątrz | Niższa rozdzielczość, zakłócenia wielościeżkowe |
Widzenie stereoskopowe jest często najbardziej wszechstronnym wyborem w przypadku robotów mobilnych i dronów, ponieważ wykorzystuje tylko dwie standardowe kamery.
Aplikacje
Robotyka– Unikanie przeszkód, nawigacja, pick-and-place.
Drony– Utrzymywanie wysokości, podążanie za terenem, unikanie kolizji.
Inspekcja przemysłowa– Pomiar wymiarów części, wykrywanie brakujących komponentów.
Medyczny– Wskazówki chirurgiczne, pomiary ortopedyczne.
Automobilowy– Wykrywanie pieszych (ADAS).
Wizja stereo z modułem kamery USB
Wielu programistów zaczyna od dwóch identycznychmoduł kamery USBkamery (np.moduł kamery 1080p) podłączony do komputera. OpenCV zapewnia gotowe do użycia funkcje dopasowywania stereo. Jednak synchronizacja dwóch oddzielnych kamer USB może być trudna – klatki mogą nie być przechwytywane w tym samym momencie. Profesjonalnymoduł kamery stereowizyjnejurządzenia mają synchronizację sprzętową i jedno wyjście USB, pojawiając się jako jedno połączone urządzenie.
Rola autofokusa
Jakiśmoduł aparatu z autofokusemjest rzadkością w konfiguracjach stereo, ponieważ oba obiektywy muszą pozostać idealnie dopasowane. Jeśli jedna soczewka poruszy się niezależnie, kalibracja geometryczna zostanie utracona. Większość modułów stereo wykorzystuje obiektywy o stałej ogniskowej. Zaawansowane projekty mogą wykorzystywać łączamoduł aparatu z autofokusemmechanizmy – obie soczewki skupiają się razem – w celu utrzymania kalibracji na różnych dystansach.
Wybór rozdzielczości
Moduł kamery 1080p(2 MP) to najpopularniejszy wybór w przypadku widzenia stereoskopowego – wystarczająco dużo szczegółów, aby dopasować funkcje, ale niezbyt obciążające przetwarzanie. Do precyzyjnych pomiarów przemysłowych można zastosować czujniki o wyższej rozdzielczości (5 MP lub 4K), ale wymagają one znacznie większej mocy obliczeniowej.
Systemy wbudowane
W przypadku robotów zasilanych akumulatorowo należy szukać robotów o małej mocymoduł kamery cmosi efektywne dopasowanie stereo. Niektóremoduł kamery stereowizyjnejurządzenia integrują dedykowany procesor głębi (np. Intel RealSense, StereoLabs ZED), odciążając procesor hosta – idealne rozwiązanie dla aplikacji wbudowanych.
Moduły kamer stereowizyjnych firmy Fromre
W Szczerym projektujemy na zamówieniemoduł kameryrozwiązania dla widzenia stereoskopowego:
Moduł kamery stereowizyjnej– Dopasowanemoduł kamery cmospary, skalibrowane fabrycznie.
Moduł kamery USB– Jednoprzewodowe kamery stereofoniczne z synchronizacją sprzętową.
Moduł kamery 1080p– 2-megapikselowe czujniki idealne do większości robotyki i inspekcji.
Moduł kamery z autofokusem– Połączone skupienie dla zmiennych odległości (na zamówienie).
Streszczenie
A moduł kamery stereowizyjnejwykorzystuje dwie soczewki i czujniki do postrzegania głębi, umożliwiając maszynom nawigację, pomiar i zrozumienie przestrzeni 3D. W przeciwieństwie do światła strukturalnego lub ToF, stereo działa pasywnie w każdym oświetleniu i na zewnątrz. Powszechną ścieżką rozwoju jest użycie dwóchmoduł kamery 1080pjednostki jako amoduł kamery USBpara stereo z OpenCV. Do produkcji dedykowanymoduł kamery stereowizyjnejz fabryczną kalibracją i pojedynczym wyjściem USB jest łatwiejsza do zintegrowania. Wybierz rozdzielczość mądrze – 1080p to dobry początek – i pamiętaj o tymmoduł aparatu z autofokusemprojekty są rzadkie i wymagają połączonych mechanizmów.
Skontaktuj się z firmą Szczere, aby omówić swojemoduł kamery stereowizyjnejwymagania.
