運用主動調變光源 時差測距攝影實現3D成像 - 技術頻道 - 新電子科技雜誌 Micro-electronics


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運用主動調變光源 時差測距攝影實現3D成像

文‧Larry Li 發布日期:2016/02/01

基於時差測距(Time-of-Flight, TOF)技術的攝影機,運用主動調變光源及低成本的互補式金屬氧化物半導體(CMOS)像素陣列,可不受環境光線的干擾,呈現比現今其他視覺技術更精準的3D成像,可用於姿勢感測、3D掃描與列印等多種應用情境。

3D時差測距(TOF)技術正藉由運用低成本互補式金屬氧化物半導體(CMOS)像素陣列與主動調變光源,提供3D影像,顛覆機器視覺產業,且TOF攝影機因為體積小、使用簡易、高準確度與高幀率,適合眾多應用情境。本文將介紹TOF運作基礎概念,並將TOF與其他2D/3D視覺技術比較,再說明受惠於TOF感測的各式應用,例如姿勢感測、3D掃描與列印,最後講解再加上目前市場上已有相關業者,例如德州儀器搭配3D TOF解決方案後,建議讀者可利用哪些資源。

3D TOF攝影機以調變光源照射現場,再觀察折射光,測量照明至折射之間的相位位移後,換算為距離。圖1解釋TOF基本概念,通常光源來自固態雷射或發光二極體(LED),使用肉眼看不到的近紅外線範圍(∼850奈米(nm)),成像感測器接收相同頻譜的光源後,將光子能量轉換為電流。進入感測器的光源包括週遭元素與折射元素,距離/深度資訊僅存在於折射元素,因此高週遭元素將降低訊號雜訊比。

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