TOF:基于光子飞行时间 (Time-of-Flight, TOF) 测量原理的三维场景感知技术是通过测量主动/反射光程传输时间计算场景深度信息, 从而获取场景三维结构的分布数据。TOF成像使基于CMOS工艺的光电探测技术从获取二维图像信息发展到同时获取二维和三维信息的并行主动式景物深度信息构建的成像技术, 实现了由实时并行二维被动式景象探测到实时并行三维主动式探测的技术跨越。TOF成像感知技术的研究从20世纪90年代初开始, 伴随着半导体技术、基于CMOS工艺的光电探测技术、超大规模超高速集成信息处理电路和三维场景重建算法的不断优化而逐步发展, 使该项技术成为三维智能成像感知的主流技术之一 (多目视觉、结构光、TOF) , 得到了工程应用领域的青睐。TOF成像技术以其三维信息构建的信息量丰富、并行实时性好、功耗低、系统体积小等优点, 在场景感知、实时定位与地图构建 (SLAM) 、景物辨识与分类、虚拟现实、自动驾驶、工业在线检测等多个领域发挥重要的作用。
TOF成像原理
TOF成像原理是根据测量光在空间中传播的时间信息, 计算探测器像元到场景的深度信息。TOF成像系统硬件主要由LED照明光源和基于CMOS工艺的TOF阵列探测器两个部分组成。光源为波长在850±30 nm的LED, TOF阵列探测器用于接收被摄场景的反射光的位置、强度、时间和相位信息。工作时LED发出的连续或脉冲光信号照射在被照射视场覆盖的景物上并反射, 接收探测器接收到反射光信息, 每个像元通过计时器计算发出的光信号与接收到的光信号之间的时间差得到像元与被测场景反射点之间的距离, TOF阵列的输出信号为接收视场覆盖的三维深度数据, 其获得的距离信息的数量即TOF探测器的像元数。目前基于TOF成像的测量原理可分为直接测量法和间接测量法两大类,示意图如下图。
要深入介绍ToF镜头,不得不说下超感光四摄的HUAWEI P30 Pro了和前段时间发布的荣耀V20。P30P后置4000万像素超感光镜头、2000万像素超广角镜头、800万像素潜望式长焦镜头,以及ToF镜头。
也许有人对ToF镜头并不熟悉,正是搭配ToF镜头,P30 Pro的相机才能够打造出更为出色的虚化效果,拍出景深立体表现。
TOF是怎样的一款技术呢?
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ToF技术是为了实现3D成像而生的。
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对于大部分用户来说,应该对在X和Y轴的手机拍照非常熟悉了,但对于Z轴上的成像却使用得并不多。
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这种可以实现X、Y、Z三轴的3D成像相机被称为深度相机,但深度相机根据各自测量原理的不同,一般分为飞行时间法、结构光法和双目立体视觉法,而其中的飞行时间法就是ToF(Time of Flight)的中文翻译。
来看下下面的这对比图:
ToF基本原理就是通过测算光线往返的时间差来形成具体的3D图像信息收集。
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