Introducció
Una normalitatmòdul de càmeracaptura una imatge plana i bidimensional: color i brillantor, però no distància. Amòdul de càmera de visió estèreocanvia això: utilitza dues lents i sensors per percebre la profunditat, com els ulls humans. Amb la visió estèreo, una màquina pot mesurar a quina distància es troben els objectes, evitar obstacles i construir un mapa en 3D del seu entorn. Aquest article explica com funciona la visió estèreo, quins components hi intervenen i on s'utilitzen aquests mòduls, des de la robòtica fins a la inspecció industrial.
Què és Stereo Vision?
La visió estèreo és la capacitat de deduir la profunditat de dues imatges lleugerament desplaçades. Amòdul de càmera de visió estèreoconté dos idènticsmòdul de càmerasensors, situats a una distància coneguda entre ells (la línia de base). En comparar la posició de la mateixa característica a les imatges esquerra i dreta, el sistema calcula la disparitat: el desplaçament horitzontal. Més canvi significa un objecte més proper. El resultat és amapa de profunditat, on cada píxel representa la distància.
Com funciona un mòdul de càmera de visió estèreo
Captura– Dosmòdul de càmera cmossensors (sovintmòdul de càmera 1080p) captura imatges simultàniament.
Rectificació– Les imatges es corregeixen per a la distorsió de la lent i s'alineen de manera que les característiques coincidents es troben a la mateixa fila horitzontal.
Coincidència estèreo– El processador troba els punts corresponents (vores, cantonades) entre les imatges esquerra i dreta, el pas més exigent.
Disparitat a la profunditat– Utilitzant la línia base i la distància focal, el sistema calcula la distància per a cada píxel.
La sortida és un mapa de profunditat en directe per a la navegació, el mesurament o la reconstrucció en 3D.
Components clau
Dos sensors d'imatge– Idènticmòdul de càmera cmossensors. Amòdul de càmera 1080p(2 MP) equilibra el detall i la càrrega de processament.
Dues lents– Normalment enfocament fix. Alguns dissenys utilitzen unmòdul de càmera d'enfocament automàticper mantenir els dos costats nítids a diferents distàncies, però això requereix una calibració acurada.
Processador– Un xip dedicat o un ordinador extern. Molts mòduls estèreo integren un ASIC de processament en profunditat.
Interfície– Les sortides habituals inclouen USB (per a això és unmòdul de càmera USB), MIPI o Ethernet.
Stereo vs altres tecnologies de profunditat
| Tecnologia | Punts forts | Debilitats |
|---|---|---|
| Visió estèreo | Passiu (sense llum addicional), funciona a l'aire lliure, baixa potència | Necessita superfícies texturades, pesades computacionalment |
| Llum estructurada | Molt precís a curt abast | Falla a l'aire lliure, necessita projector IR |
| Temps de vol (ToF) | Ràpid, funciona a l'aire lliure | Resolució més baixa, interferències múltiples |
La visió estèreo és sovint l'opció més versàtil per a robots mòbils i drons perquè només utilitza dues càmeres estàndard.
Aplicacions
Robòtica– Evitació d'obstacles, navegació, pick-and-place.
Drones– Manteniment d'altitud, seguiment del terreny, evitació de col·lisions.
Inspecció industrial– Mesura de dimensions de les peces, detecció de components que falten.
Medicina– Guia quirúrgica, mesura ortopèdica.
Automoció– Detecció de vianants (ADAS).
Visió estèreo amb un mòdul de càmera USB
Molts desenvolupadors comencen amb dos idènticsmòdul de càmera USBcàmeres (per exemple,mòdul de càmera 1080p) connectat a un ordinador. L'OpenCV ofereix funcions de concordança estèreo llestes per utilitzar. Tanmateix, sincronitzar dues càmeres USB separades pot ser difícil: és possible que els fotogrames no es capturen al mateix moment. Professionalmòdul de càmera de visió estèreoels dispositius tenen sincronització de maquinari i una única sortida USB, que apareix com un dispositiu combinat.
El paper de l'autofocus
Anmòdul de càmera d'enfocament automàticés rar en configuracions estèreo perquè les dues lents han de quedar perfectament combinades. Si una lent es mou de manera independent, es perd el calibratge geomètric. La majoria dels mòduls estèreo utilitzen lents d'enfocament fix. Els dissenys avançats poden utilitzar enllaçatsmòdul de càmera d'enfocament automàticmecanismes (ambdues lents enfocant juntes) per mantenir el calibratge a diferents distàncies.
Escollint la resolució
Mòdul de càmera 1080p(2 MP) és l'opció més popular per a la visió estèreo: detalls suficients per a la concordança de funcions, però no massa pesat en el processament. Per a mesuraments industrials d'alta precisió, es poden utilitzar sensors de major resolució (5 MP o 4K), però requereixen molta més potència de processament.
Sistemes encastats
Per als robots que funcionen amb bateries, busqueu un de baixa potènciamòdul de càmera cmosi una concordança estèreo eficient. Algunsmòdul de càmera de visió estèreoels dispositius integren un processador de profunditat dedicat (per exemple, Intel RealSense, StereoLabs ZED), descarregant la CPU amfitrió, ideal per a aplicacions incrustades.
Mòduls de càmera de visió estèreo de Sincere
A Sincere, dissenyem a midamòdul de càmerasolucions per a la visió estèreo:
Mòdul de càmera de visió estèreo– Coincidintmòdul de càmera cmosparells, calibrats de fàbrica.
Mòdul de càmera USB– Càmeres estèreo d'un sol cable amb sincronització de maquinari.
Mòdul de càmera 1080p– Sensors de 2 megapíxels ideals per a la majoria de robòtica i inspecció.
Mòdul de càmera d'enfocament automàtic– Enfocament enllaçat per a distàncies variables (ordre personalitzat).
Resum
A mòdul de càmera de visió estèreoutilitza dues lents i sensors per percebre la profunditat, cosa que permet a les màquines navegar, mesurar i entendre l'espai en 3D. A diferència de la llum estructurada o ToF, l'estèreo funciona de manera passiva en qualsevol il·luminació ia l'aire lliure. Un camí de desenvolupament comú és utilitzar-ne dosmòdul de càmera 1080punitats com amòdul de càmera USBparella estèreo amb OpenCV. Per a la producció, un dedicatmòdul de càmera de visió estèreoamb calibratge de fàbrica i una única sortida USB és més fàcil d'integrar. Trieu la resolució amb prudència (1080p és un bon començament) i recordeu-homòdul de càmera d'enfocament automàticels dissenys són rars i requereixen mecanismes vinculats.
Poseu-vos en contacte amb Sincere per parlar del vostremòdul de càmera de visió estèreorequisits.
