TechTalk: Coded Light Technologie

TechTalk: Coded Light Technologie

Met stereovisie-technologie ben je in staat om met behulp van twee camera’s 3D-informatie te verkrijgen, door informatie over het aanzicht vanuit de twee cameraposities met elkaar te vergelijken. Dit werkt het best wanneer de set-up is gekalibreerd, zodat de eigenschappen uit het linkerbeeld ook gevonden kunnen worden in het rechterbeeld. De afwijking in pixels wordt de ongelijkheid het verschilplaatje (disparity) genoemd, wanneer de geometrie bekend is kan dit verschilplaatje gemakkelijk geconverteerd worden naar diepteposities.

Eerst worden beide beelden genormaliseerd om kleine verschillen in de sensoren en optiek te compenseren. Vaak worden ook textuurverbeteringsfilters gebruikt voorafgaand aan het berekenen van het daadwerkelijke verschilplaatje. Vervolgens wordt een masker geplaatst voor elke pixel in zowel het linker als rechterbeeld. Via correlatietechnieken wordt de gelijkvormigheid voor die specifieke positie berekend.

De volgende pixel van de rechterafbeelding wordt geïnspecteerd om een nieuwe gelijkvormigheid te berekenen. Dit proces zal herhaald worden zodat er voor elke linkerpixel een lijst van gelijkvormigheden gegenereerd wordt. Ja, dit is behoorlijk veel rekenwerk!

Vanuit de reeks informatie wordt de laagste waarde bepaald, die waarde bepaalt het verschilplaatje op die specifieke positie. Om de stereometing robuuster te maken kan de meting herhaald worden, daarmee wordt het complete rechterbeeld vergeleken met het linkerbeeld.

Stereovisie is dus gebaseerd op overeenkomsten tussen beelden, hier heb je textuur voor nodig. Er zijn overigens verschillende scenario’s te bedenken waarbij er niet genoeg textuur aanwezig is. Zie bijvoorbeeld de volgende situaties:

Om dit probleem op te lossen wordt vaak een lichtbron (laserprojector) toegevoegd aan de opstelling, welke willekeurige stippen projecteert zoals je kunt zien op de afbeelding hieronder. Dit is coded light. Een goed voorbeeld van een goedkope coded light oplossing is de Kinect (Primesense technologie) van Microsoft. Vergelijkbare technologie wordt trouwens gebruikt in de nieuwe iPhone X.

Veel van deze stereosensoren gebruiken ASISCS om verschilpaatjes met hoge framerates (30-60 fps) te genereren. Sommigen hebben zelfs een draaiende projector om meer textuur, en dus meer nauwkeurigheid, aan hun pointcloud toe te voegen.

Deze technologie verbetert de stereometing dus aanzienlijk, hoewel er ook een paar nadelen zijn:

  • De technologie is alleen binnenshuis geschikt;
  • Er wordt gebruik gemaakt van fel licht, waardoor kleurverschil een negatieve invloed heeft op de precisie van de meting;
  • Het gestipte patroon vanuit de laser kan ruis veroorzaken in de pointcloud;
  • Er zijn weinig manieren om de betrouwbaarheid van de berekende ongelijkheid na te gaan.

Belangrijke voordelen:

  • Er kan een groot gebied in korte tijd gescand worden;
  • De meting is onafhankelijk van de textuur van het te meten object;
  • Er kunnen meerdere sensoren gebruikt worden, aangezien de lichtbronnen niet interfereren met elkaar;
  • Het is een goedkope manier om betrouwbare technologie neer te zetten.