TechTalk: Coded Light Technik

TechTalk: Coded Light Technik

Mit der Stereovision-Technologie können Sie 3D-Informationen von zwei Kameras extrahieren, indem Sie Informationen über die Szene von zwei Aussichtspunkten aus vergleichen. Dies funktioniert am besten, wenn Sie ein kalibriertes Setup haben, so dass Features im linken Bild im rechten Bild zu finden sind. Der Unterschied in Pixeln wird als Disparität bezeichnet, und da die Geometrie bekannt ist, kann man sie leicht in Tiefenpositionen umwandeln.

Zuerst werden beide Bilder normalisiert, um kleinere Unterschiede in dem Sensor und der Optik auszugleichen, und oft werden Texturverbesserungsfilter angewendet, bevor die tatsächliche Disparität berechnet wird. Dann wird für jedes Pixel im linken und rechten Bild eine Maske platziert und über Korrelationstechniken wird eine Ähnlichkeit für diese spezifische Position berechnet.

Das nächste Pixel des rechten Bildes wird inspiziert und eine neue Ähnlichkeit wird berechnet. Dieser Prozess wird wiederholt und eine Liste von Ähnlichkeiten wird für jedes linke Pixel erzeugt. Ja das ist eine richtige Rechenaufgabe!

Aus dem Array wird der niedrigste Wert bestimmt, der der Disparitätswert an dieser spezifischen Position ist. Um die Stereomessung robuster zu machen, kann die Messung für das vollständige rechte Bild gegenüber dem linken wiederholt werden.

Stereovision basiert also auf Ähnlichkeiten zwischen Bildern und dafür muss man Textur haben. Es gibt jedoch viele Szenarien, in denen Sie nicht genug Textur haben.

Sehen Sie sich die folgenden Situationen an:

Um dieses Problem zu überwinden, wird häufig eine Lichtquelle (Laserprojektor) zu der Stereovisionsvorrichtung hinzugefügt, die zufällige Punkte bereitstellt, wie in Fig. X gezeigt. Ein gutes Beispiel für eine kostengünstige Coded Lichtlösung ist die Kinect (Primesense-Technologie) von Microsoft, eine ähnliche Technologie wird im neuen iPhone X verwendet.

Viele dieser Stereo-Sensoren verfügen über dedizierte ASICs zur Berechnung der Disparitätsbilder mit hohen Frameraten (30-60 fps) und einige haben sogar einen rotierenden Projektor, um mehr Textur hinzuzufügen und so eine genauere und robustere Punktwolke zu erzeugen.

Diese Technologie verbessert die Stereomessung, hat jedoch einige Nachteile:

  • Diese Technologie kann nur in drinnen verwendet warden
  • Es wird eine Lichtquelle mit hoher Intensität verwendet, so dass Farbunterschiede sich negativ auf die Präzision auswirken.
  • Der Speckle-Effekt des Lasers kann dazu führen, dass die Punktwolken verstört zeigen
  • Es gibt nicht viele Optionen zur Validierung, ob die berechnete Disparität zuverlässig ist.

Wichtige Vorteile:

  • Ein großer Bereich kann in kurzer Zeit gescannt werden;
  • Unabhängig von der Textur in der Szene
  • Sie können mehrere Sensoren übereinander stapeln, da sich die Lichtquellen nicht gegenseitig stören
  • Kostengünstige und zuverlässige Technologie