(cámaras ToF).
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(cámaras ToF).
Tecnología TOF (Time of flight) Sensores CMOS para obtención de imágenes 3D en tiempo real XXXI Jornadas de Automática industrial 2010 Universidad de Jaén, Septiembre 2010 Infaimon.com INFAIMON Su S Asesor en Visión Artificial INFAIMON inició su andadura en 1994 con el objetivo de dedicarse de forma exclusiva al mercado de la visión y ofrecer un servicio de máxima calidad a sus clientes. Disponemos de oficinas en España, Portugal y México. En la actualidad actualidad, estamos extendiendo nuestra labor a otros países de iberoamérica. 2 M cho más q Mucho que e una na compañía de distrib distribución ción En INFAIMON no solo comercializamos sistemas y componentes p de visión artificial y análisis de imagen, ofrecemos servicios que permiten a nuestros clientes aumentar sus conocimientos y asegurar la viabilidad de sus aplicaciones aplicaciones. 3 INFAIMON Su S Asesor en Visión Artificial Nuestro asesoramiento está enfocado a proporcionar los conocimientos necesarios para la correcta elección del producto y su utilización de la manera más eficiente, consiguiendo así su óptimo rendimiento. 4 Tecnologías 3D Stereo Vision Triangulación Láser Precisión + (Si el contraste es ó ti ) óptimo) Velocidad - -- Tamaño - - Coste + -- Handicaps Depende de la base Depende de la superficie Movimiento Coste ++ Tecnologías 3D (2010) Stereo Vision Triangulación Láser 3D TOF Precisión + (Si el contraste es óptimo) ópt o) Velocidad - -- ++ Tamaño - - ++ Coste + -- ++ Handicaps *Depende de la base Depende de la superficie Movimiento Coste Precisión ++ ~ →+ Introducción a la tecnología g TOF (sistema ( tipo) p ) 3. Each pixel of the TOF image 3 Each pixel of the TOF image sensor measures time that light needs to travel between camera and scene 1. Infrared light source inside the TOF camera illuminates the scene ∼ USB/ETH interface 5. Point cloud data is transferred to PC for image processing modulated light 4. TOF camera calculates 4 TOF camera calculates distance to scene for each pixel reflected wave 2. Reflected light is detected 2 Reflected light is detected on TOF image sensor modulated light scene Integración 3D-TOF 3D TOF (Pulse Modulation) Integración 3D-TOF 3D TOF (Phase (Phase-Measurement Measurement modulation) Integración 3D 3D-TOF TOF (Phase-Measurement (Phase Measurement modulation) Integración 3D 3D-TOF TOF (Phase-Measurement (Phase Measurement modulation) A= B= c (τ 0 ) + c (τ 1 ) + c (τ 2 ) + c (τ 3 ) 4 [C (τ 3 ) − C (τ 1 ) ]2 + [C (τ 0 ) − C (τ 2 ) ]2 2 b/w image ⎛ c((τ 3 ) − c((τ 1 ) ⎞ ⎟⎟ ϕ = atan ⎜⎜ ⎝ c(τ 0 ) − c(τ 2 ) ⎠ Distance Resolución y repetitibilidad en la medida de distancias (Z) Dos aspectos a tener en cuenta: • Precisión en la medida: < 1cm para un sistema standard • Repetitibilidad (ruido): <1.5mm Resolución y repetitibilidad en la medida de distancias (Z) •F = Frecuencia de modulación •A = Amplitud de luz modulada •B B = Iluminación externa 1 σ ∝ F σ ∝ B+ A A Ejemplo j p industrial de cámara TOF: 3D point cloud (x,y,z) LED Illumination 2D image (grayscale) AD Converter Interface Image Sensor LED Illumination Digital Signal Processing confidence map USB/ Ethernet 12V DC, 0.9A trigger Ejemplo j p industrial de cámara TOF: • 176 x 144 Pixel • Data format: x,y,z • Real-time image acquisition • Interface: USB / Ethernet • Down to millimeter accuracy • Industrial-grade housing • Distance range: 0.3 – 5/10 m • 65 x 65 x 68 mm3 Mapa p de profundidad p Pseudo-Imagen g ‘Confidence Map’ p ¿Utilización de múltiples cámaras? ¾ Cuando mas de una cámara opera con la misma frecuencia de modulación, la luz interfiere en la imagen. ¾ Para eliminar este problema se pueden seleccionar ‘n’ frecuencias de modulación (10, 14.5, 15, 15.5, 29, 30 …MHz.) Aplicaciones. Logística • • Mediciones de Volumen Robots Móviles Aplicaciones. Seguridad Agricultura/Ganadería, Seguridad, Agricultura/Ganadería interfaz Hombre-Máquina Hombre Máquina • Control de accesos • Control de objetos • Seguridad de altas prestaciones • Robots recolectores • SOA • Control de cultivos • Computer Games • Realidad Virtual • Anuncios A i interactivos i t ti / Marketing M k ti Conclusiones 2010 • Mayor precisión en Z / Mayor frecuencia de modulación • Mayor y Frame Rate / mayor y sensibilidad en sensor • Mejoras de la supresión de ‘pixel background light’ para aplicaciones en el exterior • Incrementar la resolución en sensor • Reducción de costes ¿Seguro que podemos creer todo lo que vemos en 2D? Ruegos g y Preguntas g Gracias por su atención! Toni Ruiz [email protected] 22 ESPAÑA Barcelona PORTUGAL Vergós, 55 Vergós 08017 Barcelona Tel 93 252 5757 [email protected] Rua de Viseu, 43 3800 280 Aveiro 3800-280 Portugal Tel. 234 312 034 [email protected] Madrid MÉXICO Ribera del Loira, 46 28042 Madrid Tel. 902 463 246 infaimon@infaimon com [email protected] Hacienda Chintepec, 110.Col. El Jacal 76180 Querétaro, Qro. Tel. (442) 215 14 15 infaimon mx@infaimon com [email protected] infaimon.com