硬件电路设计之“热得发紫的ToF简介”
时间:2021-09-18 17:54:00
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[导读]因为特殊原因,苹果今年春季没有线下发布会,他们准备好了一系列新品从3月18日起陆续出现在官网。3月18日是“电脑类新品日”,当晚便更新了三款硬件,Macmini和MacBookAir算是常规操作,升级芯片加大硬盘。而iPadPro则是一次相对幅度较大的改变,它的目标,是取代电脑(...
因为特殊原因,苹果今年春季没有线下发布会,他们准备好了一系列新品从3月18日起陆续出现在官网。3月18日是“电脑类新品日”,当晚便更新了三款硬件,Mac mini和MacBook Air算是常规操作,升级芯片加大硬盘。而iPad Pro则是一次相对幅度较大的改变,它的目标,是取代电脑(Your next computer is not a computer)。2020款iPad Pro正值第一代iPad发布10周年,10年之前,乔布斯坐在沙发上,拿着iPad告诉人们,手机与电脑中间,仍然可以有一类产品存在的必要,而今天他存在的目标竟然是要取代电脑。
原理不复杂,但要实现较高的测量精度,并将发射接收模块小型化并不容易。由于测量光的飞行时间需要非常高的频率和精度,早期的ToF设备在体积上一直存在问题,成本也高,所以多用于工业领域(比如自动驾驶用的激光雷达90%都是采用ToF技术)。ToF的小型化极大依赖于近年来集成电路和传感器技术的突破,使得在CMOS芯片上对光脉冲相位的测量逐渐变得可行。目前最小的ToF模块尺寸只有8*12mm(包括传感器,镜头IR发射器及电路)。
ToF(Time of Flight),TOF就是通过红外发射器发射调制过的光脉冲,遇到物体反射后,用接收器接收反射回来的光脉冲,并根据光脉冲的往返时间计算与物体之间的距离。双目成像(Stereo System),利用双摄像头拍摄物体,再通过三角原理计算物体距离。
ToF技术的应用
原理不复杂,但要实现较高的测量精度,并将发射接收模块小型化并不容易。由于测量光的飞行时间需要非常高的频率和精度,早期的ToF设备在体积上一直存在问题,成本也高,所以多用于工业领域(比如自动驾驶用的激光雷达90%都是采用ToF技术)。ToF的小型化极大依赖于近年来集成电路和传感器技术的突破,使得在CMOS芯片上对光脉冲相位的测量逐渐变得可行。目前最小的ToF模块尺寸只有8*12mm(包括传感器,镜头IR发射器及电路)。
ToF(Time of Flight),TOF就是通过红外发射器发射调制过的光脉冲,遇到物体反射后,用接收器接收反射回来的光脉冲,并根据光脉冲的往返时间计算与物体之间的距离。双目成像(Stereo System),利用双摄像头拍摄物体,再通过三角原理计算物体距离。
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结构光
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ToF
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双目
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基础原理 | 散斑结构光 | 飞行时间 | 视差算法、三角测量 |
光源 | 15000个散斑 | 均匀面光源 | 无 |
识别距离 | 短(几米,受光斑图案影响) | 中等(几米到几十米,受光源强度影响) | 依赖于两颗摄像头的视距和间距 |
响应时间 | 慢 | 快 | 中 |
适用场景 | 全天候 | 全天候 | 暗光、无特征点无法使用 |
低光环境表现 | 优 | 优 | 差 |
高光环境变现 | 差 | 中等 | 良好 |
精度 | 高 | 中 | 低 |
分辨率 | 中 | 低 | 中 |
材料成本 | 高 | 中 | 低 |
软件复杂度 | 中 | 低 | 高 |
功耗 | 中 | 中 | 低 |
缺点 | 易受光照影响,强光不适用 | 平面分辨率低 | 昏暗环境、特征不明显的场合不适用 |
应用场景 | 人脸识别、手势识别 | 3D建模、AR、体感 | 背景虚化 |
代表厂家 | iPhone X、PrimeSense、Intel | Infineon、Microsoft、TI、ST | Leap MoTion、Intel |
ToF技术的应用