Kamerasysteme für die 3D-Erfassung
ams OSRAM bietet Bildsensoren, Mikrokameras sowie Flut- und Punktbeleuchtungsmodule an, die den Einsatz von 3D-Sensorsystemen mit passiver Stereosicht, strukturiertem Licht und aktiver Stereosicht ermöglichen.
Passive Bildverarbeitungssysteme
Passive Bildverarbeitungssysteme erfassen mehrere Bilder der Szene aus unterschiedlichen Positionen. Durch den Abgleich erkennbarer Merkmale in der Szene lässt sich die Entfernung mittels Triangulationsverfahren berechnen.
- Mono-Kamerasysteme bestehen aus einer einzigen Kamera, die sich relativ zur Szene bewegen muss, um mehrere Ansichten aufzunehmen, während ihre Position von einem Trägheitssensor (IMU) verfolgt wird. Diese Technik wird beispielsweise für Augmented-Reality-Anwendungen genutzt, die die nach außen gerichtete Kamera in Mobiltelefonen verwenden.
- Passive Stereosichtsysteme bieten eine verbesserte Robustheit und Auflösung, indem sie zwei oder mehr Kameras verwenden, die gleichzeitig unterschiedliche Ansichten der Szene erfassen. Dieser Ansatz ist beispielsweise weit verbreitet für die 3D-Szenenerfassung und die 6DoF-Positionsverfolgung in Virtual-Reality-Headsets.
Der maximal erfassbare Tiefenbereich ist proportional zum Basisabstand (B) zwischen den Kameras und zur Auflösung der Bildsensoren.
Während die meisten passiven Kamerasysteme das sichtbare Umgebungslicht nutzen, ist auch eine IR-Flutbeleuchtung möglich, um dunkle Szenen abzubilden.
Strukturiertes Licht und aktives Stereosehen
Passive Bildverarbeitungssysteme weisen eine begrenzte Auflösung und Robustheit auf, da die Anzahl der Tiefenpunkte auf die Anzahl der erkennbaren Merkmale beschränkt ist. Manche 3D-Szenen enthalten nicht viele Merkmale, was dazu führt, dass Objekte übersehen werden; beispielsweise ein weißes Objekt, das vor einer weißen Wand platziert ist.
Strukturierte-Licht -Systeme projizieren effektiv eine Reihe von Merkmalen. Unsere vollständig integrierten VCSEL-Punktprojektormodule können bis zu 15.000 kontrastreiche Punkte projizieren, wodurch sich auch aus merkmalsarmen Szenen hochauflösende 3D-Daten ableiten lassen. Das Vorhandensein des definierten Musters reduziert zudem die Rechenlast der Software erheblich, da es zahlreiche Merkmale bietet, die den Abgleich der beiden Bilder erleichtern. Es werden Wellenlängen im nahen Infrarotbereich verwendet, kombiniert mit einem entsprechenden Filter an der Kamera, um Störungen durch Umgebungslicht zu vermeiden. Dieser Ansatz liegt beispielsweise der in Smartphones implementierten Gesichtserkennung des Benutzers zugrunde.
Ein Strukturlichtsystem besteht mindestens aus einer einzelnen Kamera und einem Punktprojektor. Auch hier ist der maximal erfassbare Tiefenbereich proportional zum Abstand (B) zwischen den beiden Komponenten sowie zur Auflösung des Bildsensors. Dies ist beispielsweise die Technologie, die der Gesichtserkennung in Smartphones zugrunde liegt.
Aktive Stereosysteme kombinieren zwei Kameras mit einem Punktprojektor, um eine höhere Genauigkeit und Robustheit zu erzielen.
Ein umfassendes Produktportfolio für Bildverarbeitungssysteme
ams OSRAM bietet ein umfassendes Produktportfolio für alle Arten von bildverarbeitungsbasierten 3D-Sensoren
- MIRA-Global-Shutter-Bildsensoren und Wafer-Level-Optiken lassen sich kombinieren, um ultrakompakte, IR-optimierte Kameramodule mit geringem Stromverbrauch und Auflösungen von 0,16 bis 2,2 MP zu realisieren.
- Die Infrarot-LEDs OSLON BLACK und P1616 sowie die VCSEL-Flutlichtmodule bieten eine leistungsstarke und effiziente IR-Flutlichtbeleuchtung in äußerst kompakten Gehäusen.
- Die VCSEL-Punktprojektormodule BELAGO und BELICE bieten eine vollständig integrierte Lösung für die IR-Strukturlichtbeleuchtung.
- Der Treiber-IC AS1170 steuert LED- und VCSEL-Beleuchtungsmodule synchron mit dem Kameraverschluss und verfügt über fortschrittliche Produktions- und Sicherheitsfunktionen.