görüntü İşleme'de kullanılan teknikler

13
Structured Light Structured Light (yapısal ışık), bir sahne üzerindeki piksellerin örneklendirmesi olarak bilinen bir tasarım sürecidir. Bu; ekran nesnelerin derinliği ve yüzey bilgisini hesaplamak için çarpıcı yüzeylerin görüntü sistemlerine olanak sağladığı durumlarda, yapısal 3D ışık tarayıcılarını kullanılarak bir deformasyon yoludur. Yapısal Işık 3D Tarayıcısı Yapısal Işık 3D Tarayıcısı, ekrana yansıtılmış ışık desenleri ve bir kamera sistemi kullanarak nesnelerin üç boyutlu biçimlerini ölçmeye yarayan bir cihazdır. Çalışma Prensipleri Bir ışığın dar bir bandını üç boyutlu bir yüzeye yansıtarak, projeksiyondan başka açılardan bakıldığında biçimsiz gözüken ve yüzey biçiminin tam anlamıyla geometrik inşasını oluşturabilecek bir illüminasyon hattı oluşturmaktır. Eş zamanlı örneklerin çok sayıda edinimine izin veren ve bir çok biçimi ya da rastgele seçilmiş kenarları aynı anda içeren bu yöntem hızlı ve çok yönlüdür. Bu, çok sayıda örneğin eş zamanlı olarak kazanılmasını sağlar. Farklı görüş açılarından bakılınca desen, nesnenin yüzey biçiminden dolayı geometrik olarak biçimsiz gözükür. Yapısal Işık projeksiyonunun diğer varyasyonları mümkün olmasına rağmen, genellikle paralel çizgilerin desenleri kullanılmaktadır. Resim, 3 boyutlu yüzey üzerine yansıtılmış tek bir çizginin geometrik deformasyonunu göstermektedir. Çizgilerin yerini kaybetmesi, nesnenin yüzeyi üzerindeki detayların 3 boyutlu koordinatlarının tam olarak geri kazanımını sağlar.

Upload: ece-saliha-cavus

Post on 06-Aug-2015

190 views

Category:

Documents


2 download

DESCRIPTION

Görüntü işleme kamera teknolojisi

TRANSCRIPT

Page 1: Görüntü İşleme'de Kullanılan teknikler

Structured Light

Structured Light (yapısal ışık), bir sahne üzerindeki piksellerin örneklendirmesi olarak bilinen bir tasarım sürecidir. Bu; ekran nesnelerin derinliği ve yüzey bilgisini hesaplamak için çarpıcı yüzeylerin görüntü sistemlerine olanak sağladığı durumlarda, yapısal 3D ışık tarayıcılarını kullanılarak bir deformasyon yoludur.

Yapısal Işık 3D Tarayıcısı

Yapısal Işık 3D Tarayıcısı, ekrana yansıtılmış ışık desenleri ve bir kamera sistemi kullanarak nesnelerin üç boyutlu biçimlerini ölçmeye yarayan bir cihazdır.

Çalışma Prensipleri

Bir ışığın dar bir bandını üç boyutlu bir yüzeye yansıtarak, projeksiyondan başka açılardan bakıldığında biçimsiz gözüken ve yüzey biçiminin tam anlamıyla geometrik inşasını oluşturabilecek bir illüminasyon hattı oluşturmaktır.

Eş zamanlı örneklerin çok sayıda edinimine izin veren ve bir çok biçimi ya da rastgele seçilmiş kenarları aynı anda içeren bu yöntem hızlı ve çok yönlüdür. Bu, çok sayıda örneğin eş zamanlı olarak kazanılmasını sağlar. Farklı görüş açılarından bakılınca desen, nesnenin yüzey biçiminden dolayı geometrik olarak biçimsiz gözükür.

Yapısal Işık projeksiyonunun diğer varyasyonları mümkün olmasına rağmen, genellikle paralel çizgilerin desenleri kullanılmaktadır. Resim, 3 boyutlu yüzey üzerine yansıtılmış tek bir çizginin geometrik deformasyonunu göstermektedir. Çizgilerin yerini kaybetmesi, nesnenin yüzeyi üzerindeki detayların 3 boyutlu koordinatlarının tam olarak geri kazanımını sağlar.

Çizgi Desenlerinin Üretimi

Çizgi deseni üretiminin iki ana metodu kurulmuştur: Lazer Girişimi ve Yansıtma.

Lazer Girişim Metodu, iki tane geniş, düzlemsel lazer ışınıyla birlikte çalışır. Girişimleri düzenli, birbirine eşit uzaklıkta çizgi desenleri meydana getirir. Bu ışınlar arasındaki açıları değiştirerek farklı boyutlarda desen boyutları elde edilebilir. Bu metod faaliyet alanının limitsiz derinliğiyle birlikte çok elverişli desenlerin kesin ve kolay üretimine izin verir. Dezavantajları; hayata geçirilişinin yüksek

Page 2: Görüntü İşleme'de Kullanılan teknikler

maliyette olması, ideal ışın geometrisinin ve benek deseni gibi tipik lazer efektlerinin temin edilmesinin zor olması ve nesneler tarafından yansıtılmış ışın parçalarıyla kendiliğinden birleşmenin mümkün olmasıdır. Aynı zamanda birbirinden ayrı çizgileri modüle etmenin bir anlamı da yoktur, mesela Gray kodlarla olduğu gibi.

Yansıtma Metodu eş evreli olmayan ışık kullanır ve temel olarak video projektörü gibi çalışır. Desenler projektörün içindeki görüntü tarafından üretilir. Tıpkı bir LCD(Likit Kristal) veya LCOS(Slikon üzerindeki Likit Kristal) görüntüsü gibi.

Özel bir projeksiyon yöntemi DLP (moving micro mirror) görüntülerini kullanır. DLP görüntüleri ışığı önemli ölçüde absorbe etmezler ve bundan dolayı çok yüksek ışık şiddetine(yoğunluğuna) olanak sağlar.

Tipik bir ölçme sistemi ; bir şerit projektörü ve en az bir kameradan meydana gelmektedir. Bir çok uygulamada, projektörün iki kamerası karşılıklı olarak kullanıma uygun bir şekilde yerleştirilmiştir.

Görünmez(yada Belirsiz) Yapısal Işık, yansıtılan desen karmaşık olabileceği için computer vision görevleri ile müdahele olmadan yapısal ışık kullanan bir tekniktir. Örnek metodlar kızıl ötesi ışığın kullanımını yada birbirine zıt iki desenin aşırı derecede yüksek kare oran değişimiyle kullanımı.

KalibrasyonOptiklere ve perspektife göre geometrik bozukluklar ölçme ekipmanlarının kalibrasyonuyla telafi edilmelidir. Bunun için özel kalibrasyon desenleri ve yüzeyleri kullanılır. Matematiksel model kameraların ve projektörlerin görüntüleme özelliklerini tarif etmek için kullanılır. Esasen pinhole kameranın basit geometrik özelliklerine göre kurulmuştur. Kameranın uzaydaki yönelimi gibi parametreler, fotometrik demet dengeleme kullanılarak kalibrasyon ölçümlerinin bir dizisi olarak belirlenir.

Navigasyon3 boyutlu şekillerin hepsi farklı açılardan farklı ölçümlerle birleştirilmeleri gerekir. Bu, nesnelere noktalar işaretleyerek ve bu işaretleri eşleştirdikten sonra perspektiflerin kombine edilmesiyle sağlanır. Bu işlem süreci; nesneler, motorlu döner levhaya yada CNC konumlandırma cihazına montajlanarak otomatikleştirilebilir. Nesnelerin kendisi yerine işaretler de konumlandırma cihazına uygulanabilir.

Page 3: Görüntü İşleme'de Kullanılan teknikler

Sınırlamalar

Bütün görsel metodlar gibi bu da yansıtıcı ya da saydam yüzeyler üzerinde zorluklar çıkarabilir. Yansımalar kameralardan uzağa yada tam optiklerine doğru olur. İki durumda da kameranın hareket alanı sınırları aşar. Saydam yada yarı-saydam yüzeyler büyük sıkıntılara da yol açabilir. Bu durumlarda sadece ölçme amacı için kullanılan yaygın bir uygulama olan yüzeyi ince bir cila ile kaplama kullanılabilir. Tamamen yansıtıcı yüzeyler ölçmek için, kenar yansımasına (fringe reflection) alternatif bir yöntem uygulamaya konulmuştur. Şeffaf ve speküler nesneleri mükemmel bir şekilde işlemek için alternatif optik teknikleri önerilmiştir.

Çift yansımalar ve karşılıklı yansımalar istenmeyen ışık ile kaplı çizgi deseni ortaya çıkarırlar. Bu durum düzgün algılama şansının tamamen ortadan kalkmasına neden olur. Yansıma boşlukları ve iç bükey nesneler baş edilmesi güç zorluklar çıkarabilir. Aynı zamanda yüzey altındaki saçılmalardan dolayı deri, mermer, balmumu, bitkiler ve insan dokusu gibi yarı-saydam materyallerle baş etmekte oldukça güçtür. Son zamanlarda, computer vision communit' de görsel olarak karışık durumların üstesinden gelmek için büyük çaba sarf edilmektedir. Bunu da illüminasyon desenlerini tekrar tasarlayarak yapmaya çalışmaktadırlar. Bu metodlar zor nesneler için gelecek vaad eden 3D tarama sonuçları ortaya koymuştur.

Hız

Her ne kadar en çeşitli yapısal ışıklarda bir resim için birkaç desen gerekse de, birkaç uygulama için yüksek hızda eklentiler vardır. Mesela;

*Yapım işlemi esnasında bileşenlerin sıralı hassas denetimi.*İnsan vücudunun kısımlarının yada insan derisinin mikro yapılarının yaşam ölçümleri gibi sağlığa yönelik uygulamalar.

Hareketli animasyon uygulamaları üretilmiştir. Örnek olarak uzaysal sahne verilerinin kazanımını yada üç boyutlu televizyonları verebiliriz.

Uygulamalar

*Microsoft'un "The Kinect-Camera" uygulaması ilk tüketici aşamasındaki uygulamadır. Yoğun 3D-Görüntü elde etmek için yansıtılmış kızılötesi-noktaların desenlerini kullanır. *Yapım kontrolü için hassas biçim ölçümü(Örneğin türbin kanatları)*Ters Mühendislik İşlemleri (Varolan nesnelerden CAD verisi elde etmek)*Ses Ölçümü(Örneğin motorlarda yanma odası hacmi)*Taşlama malzeme ve aletlerin sınıflandırılması*Zımparalanmış yüzeylerin hassas yapı ölçümü*Kesim aletlerinin yarıçaplarının belirlenmesi*Düzlemselliğin hassas ölçümü*Kültürel miras nesnelerini belgeleme*Kozmetik ve Tıp sektörü için deri yüzeyi ölçümü*Vücut şekli ölçümü*Adli bilim denetimleri*Yol kaldırım yapısı ve pürüzlülüğü*Kumaş ve deri üzerine kırışıklık ölçümü*Güneş hücrelerinin topografyasının ölçümü(W J Walecki, et al. 2008'den referans alarak)Kaynak: http://en.wikipedia.org/wiki/Structured-light_3D_scanner

Page 4: Görüntü İşleme'de Kullanılan teknikler

Kinect

Kinect, Microsoft’a bağımlı olan Microsoft Game Studios’un bir yan kuruluşu olan Rare’in geliştirdiği bir yazılım teknolojisi üzerine ve İsrailli geliştirici PrimeSense tarafından bir alan kamera teknolojisi yani üç boyutlu nesnelerin ve bireylerin hareketlerini izlemek için kızılötesi projektör, kamera ve mikroçip kullanarak olası elektronik cihazın hands-free olarak belirli hareketlerin yorumlanabildiği bir sistem üzerine inşa edilmiştir. Işık kodlama olarak adlandırılan bu 3D tarayıcı sistem, 3D rekonstrüksiyon altyapılı görüntü varyantı kullanır.

Cihazda tam vücut 3D hareket yakalama, yüz tanıma ve ses tanıma yeteneklerini sağlayan bir "RGB kamera, özel bir yazılım çalışan derinlik algılayıcı ve bir çok mikrofon bulunmaktadır. Bir kızılötesi ışın projektörü ile birlikte monokrom CMOS sensör içeren derinlik algılama sensörü herhangi ışık koşulları altındaki video verilerini yakalar. Derinlik sensörü algılama mesafesi ayarlanabilir ve Kinect yazılımı otomatik olarak oyun ve oyuncunun fiziksel çevresindeki mobilya veya diğer engellerin varlığı için uyum sağlayıcı bir kalibrasyon yeteneğine sahiptir.

History

Kinect ardındaki derinlik algılama teknolojisi Zeev Zalevsky, Alexander Shpunt, Aviad Maizels ve Javier Garcia tarafından 2005 yılında icat edilmiştir. Kinect, ilk olarak kod adı "Project Natal" altında 1 Haziran 2009 tarihinde duyuruldu.

Kasım 2010 yılında, Adafruit Sanayi Kinect’in açık kaynak sürücüleri için bir ödül sundu. Microsoft önce , ürünlerinin modifikasyonuna göz yummadığını ve kurcalanıp değiştirilmelerini engellemek için çok sayıda donanım ve yazılım önlemleri alındığını söyleyerek bu ödülü kınadığını belirtti. Ancak bu tepki Microsoft içinde bir anlaşmazlığa yol açtı ve şirket daha sonra cihaz yada konsolun hackine göz yummazken USB bağlantı tasarımı tasarımcılar tarafından açık bırakıldı.

10 Kasım günü, Adafruit , cihazda RGB kamera ve derinlik hassasiyeti fonksiyonlarını ikisinin de kullanımına izin veren bir Linux sürücüsü üreterek kazanan Héctor Martín’ i açıkladı. Daha sonra Microsoft Kinect geliştirme ekibinin çekirdek üyesi olan Johnny Lee’nin sürücü geliştime yarışması fikriyle gizlice Adafruit ‘e yaklaştığı ve bunu şahsen finanse ettiği ortaya çıktı.

2010 yılı Aralık ayında, hareket algılama tasarımından referans olarak Kİnect’ i baz alan PrimeSense; NITE denilen hareket izleme yazılımı ile birlikte kendi açık kaynak driver’ larını yayınladı.PrimeSense daha sonra WAVI Xtion adı verilen ve 2011 yılının ikinci çeyreğinde piyasaya sürülmesi planlanan Kinect benzeri fakat bir PC-uyumlu bir cihaz geliştirmek için, Asus ile takım oluşturduğunu açıkladı.

Çok sayıda geliştirici oyun oynama sistemin amacının ötesinde de Kinect ile olası uygulamaları araştırıyorlar.

Örneğin, MIT’nin Media Lab ekibi Google Chrome için el hareketleri ile kontrolü sağlayan depthJS adında bir JavaScript üzerinde çalışırken, Philipp ; 3 boyutlu bir oda planlamak için iRobot Create ile Kinect’İ birleştirdi ve insan hareketlerine cevap veren bir robota sahip oldu. MIT'deki Robot Locomotion Grup da dahil diğer programcılar Minority Report filminde öngörülenlere benzer bir hareket kontolü geliştirmek için bu driverları kullanıyorlar. MRPT geliştiricileri kendi kütüphanelerine

Page 5: Görüntü İşleme'de Kullanılan teknikler

entegre ettikleri açık kaynak driverlar ile canlı 3D oluşturma ve temel 3D görsel SLAM örnekleri elde ettiler.

Başka bir takım, Kinect kullanıcılarının boş bir masa üzerinde parmaklarını dokunarak sanal bir piyano çalabilmesini sağlayan bir uygulama göstermiştir. Kaliforniya Davis Üniversitesi’deki bir araştırmacı, Oliver Kreylos; NASA’ nında ilgilendiği, 3 boyutlu canlı video konferans için teknolojiyi geliştirmeyi kabul etmiştir. EPFL ‘den Alexandre Alahi zifiri karanlıkta bile insan gruplarını izlemek için birden fazla Kinect cihazını birleştiren bir video gözetim sistemi sunmuştur. Soroush Falahati bir Kinect algılayıcı ile stereoskopik 3D görüntüler oluşturmak için kullanılabilecek bir uygulama yazdı.

Mayıs 2011 yılında sınırlı bir süre için, Moskova'da bir Topshop mağazasında müşterilerin canlı videosu üzerine elbise koleksiyonu oturtabilecek bir Kinect kiosk kuruldu. Bu sanal elbiselerin görünümü , pozisyonu ve yönü müşteriler kıyafetlerinin arkasına bakma için dönseler bile otomatik olarak güncellendi.

Kinect, tıpta kullanım için cazip bir potansiyele sahiptir. Minnesota Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, otizm, dikkat eksikliği bozukluğu ve obsesif-kompulsif bozukluk gibi durumları tespit etmek için objektif bir değerlendirmenin yeni yollarını yaratmak, çocuklarda bozuk belirtilerinin birkaçını ölçmek için Kinect kullandılar. Bir çok grup ameliyatlar esnasında cerrahların kirlenme olmadan bilgilere erişmek için tıbbi görüntülere incelemede, Kinect kullandıklarını bildirdi. Bu teknik şu anda kanser cerrahisi sırasında görüntüleme kontrolü için kullanılıyor.Kaynak: http://en.wikipedia.org/wiki/Kinect

Özetle Kinect İlkeleri (Primesensor)

-Kameralar tarafından izlenilen bir 3D sahneye bilinen bir ışık deseni yansıtma.-Işık örneğinin distorsiyonu yapısal 3D hesaplama sağlar.-Projektör ve kamera arasında Kalibrasyon gereklidir.

Page 6: Görüntü İşleme'de Kullanılan teknikler

Derinlik bilgisi nasıl hesaplanır? Sanal görüntü(desen) ile bitişik her noktaya Triangulation uygulama ve desen gözlemleme yapılır.

3D Sahne Geometrisi Tanımı

Hareket Tanıma

-Üst beden hareketlerinin tanınması.-Görüş açısına göre değişmezlik.-3B şekil bağlamında tanımlayıcıları kullanılarak insan nokta bulutu gösterimi.-Küresel harmonik fonksiyonları ile dönme değişmezliği.

Belirtisiz İnsan Hareketi İzleme

-Arkaplan kesimiyle insan segmentasyonu.-3B noktaların grafik tabanlı temsili.-Poz değişimleri için neredeyse değişmez jeodezik mesafe ölçümü.-Anatomik tespit.- Ters kinematik kullanarak noktalara iskelet montajı.-Arkaplan segmentasyonu- Vücudun ağırlık merkezi ile ilgili olarak lokal jeodezik ekstremumların birçok ilgili noktalarının çıkarımı.-Derinlik görüntü desenlerinde eğitilmiş sınıflandırıcı kullanarak anatomik noktaları ( baş, eller, ayaklar gibi) sınıflandırma.

İnsan Vücudu Takip ve Aktivite Tanıma

Page 7: Görüntü İşleme'de Kullanılan teknikler

-Parçacık filtresi kıllanarak çoklu-varsayım izleme.-Tahmini ToF ölçümleri ve reel karşılastırmaları, doğru gözlemler tarafından hipotez ağırlıklandırma.- İnsan pozları için TOF tabanlı özellik tanımlayıcısı.- Kişiye karşılık gelen 3D yüzey ekstremal noktaları örnekleme.- Özellikler: Nokta bulutu ağırlık merkezi için ekstremal noktalarının mesafeleri. - Tanımlayıcı hareket ile sorunsuz bir şekilde değişir.

Kinect sisteminin el, kol hareketlerini algılaması ise kızılaltı ışın yayan projektörlerle gerçekleşiyor. Bu ışınlar görünmüyor. Işınların elde ettiği veriler, CMOS algılayıcılarında komuta çevriliyor. Bu sayede oyuna komut gidiyor. İşletim sisteminin kalitesinin yanı sıra bu komutlar bir saniyeden çok daha kısa zamanda ulaşmaktadır. 3. boyut grafiğinde gerçekleşmesi gereken hızlı komutları ise bilgisayara ait olan yazılım sağlıyor. Yani "Kinect", sadece komutları ulaştırmakla sorumludur.

Kaynak: http://campar.in.tum.de/twiki/pub/Chair/TeachingSs11Kinect/2011-DSensors_LabCourse_Kinect.pdf

PrimeSense

PrimeSense Aviad Maizels, Alexander Shpunt, Ophir Sharon, Tamir Berliner ve Dima Rais tarafından 2005 yılında kurulan bir İsrail şirketidir. Şirket, daha önce Project Natal olarak bilinen Kinect için 3D algılama teknolojisi sağlar.

Page 8: Görüntü İşleme'de Kullanılan teknikler

31 Mart 2010 tarihinde, PrimeSense ; Microsoft’un çok lanse edilen Project Natal ‘ ın ardındaki bir teknoloji olduğunu doğruladı.Bu cihaz kullanıcıyı ve dijital bileşenini gören bir sensör ve ya kullanıcının çevresindeki hareketleri öğrenip anlayan bir beyin içerir.

Prime Sense etkin cihazı, herhangi bir kumanda yada özel bir giysiye ihtiyaç duymadan bilgisayar dışındaki kullanıcı hareketlerini izler ve tepki verir. Kapalı cihaz tak ve çalıştır ve bağımsız bir platformdur. Şirket aşağıdaki alanlarda kullanılmasını öngörüyor:

- Beden hareketleri ve jestleri kullanarak video oyunları ile etkileşimde.-Fare ve klavye kullanımı yerine ekrandaki menüleri kullanarak dijital cihazlar ile etkileşimde.-Örneğin sanal arka planlar ve sanal çizim panoları için geliştirilmiş video iletişimi.Kaynak: http://www.crunchbase.com/company/primesense

Xtion PRO

Wavi Xtion’un sensör teknolojisinin ardında, Xbox Kinect’in aynısı yatıyor. İsrail merkezli Prime Sense firmasının geliştirdiği hareket algılama sensörü teknolojisi ile çalışan Wavi Xtion, özellikle multimedya ve internet uygulamalarında yakın gelecekteki yeni trend olabilir. Zira Kinect’in de bir PC (yani Windows) sürümünün çıkması bekleniyor ama Microsoft nedense bu konuda bir hayli yavaş.

Xtion'un Kinect'e göre büyük bir avantajı bulunuyor. Kinect piyasaya sunulduğundan bu yana, bilgisayarlara ne zaman destek sağlayacağı merak konusu olurken ASUS hızlı davrandı ve yeni hareket algılayıcısını bilgisayarlara da uyumlu olarak hazırladı. USB portu üzerinden bilgisayarlara bağlanabilen Xtion, oyun ve multimedya uygulamalarında hareket ile kontrol etme imkanı sunuyor.

Stereo Kamera

Stereo üçgenleme demektir. Bu insan gözlerinin çalışma şeklinin gerisindeki temel ilkedir. İnsanlar dahil olmak üzere çoğu canlının iki gözü vardır. Bu gerçek OMRON sensörleri de iki "göz" veya iki

kamera olması gerektiğini sonucuna götürdü.

Bir kişiden ve ya bir nesneden bilgi edinebilmek için onu üç boyutlu değerlendirmek gerekir. Ancak üç boyutlu bir nesnenin içerdiği bilgiler büyük hacimdedir ve işlemek için son derece karmaşık bir sistem gerektirir. Neyse ki, her nesnenin tanımlamayı kolay kılan özel bir görüntüleme yönü vardır. Örneğin, bir otomobil ön veya yukarıdan bakıldığında bundan çok daha basit şekilde yandan bakıldığında da tespit edilebilir.

Yine de, her zaman tüm nesnelerin üç-boyutlu şekillerini tanımanın en kolay halde olacağı yönde bir kamera atamak mümkün olmayabilir. Bu sorunu ele alırken, OMRON yenilikçi vizyonu algılama teknolojisi geliştirmiştir "Siluet Vizyon."

Page 9: Görüntü İşleme'de Kullanılan teknikler

Sistem stereo görüntü yakalamak için iki kamera kullanır ve son derece verimli bir şekilde bu görüntüden nesnenin karakteristik formunu (siluet) ayıklar. Bir stereo kamera sistemi (iki kamera kullanarak) bir nesnenin yüksekliğini ve derinliğini yakalayabilir.

Stereo kamera derinlik hassasiyeti değerlendirilmesi önemsiz olmayan bir iştir.

Derinlik doğruluğu kalibrasyon ve haberleşme noktalarının eşleştirme hataları da dahil olmak üzere birden çok hata kaynaklarından etkilenir. Stereo kameralar fotogrametrik derinliği ölçmek için ve uzaktan algılamada yaygın olarak kullanılmaktadır.

Time of Flight Kameralar

TOF kamera yoğunluk verilerini ve her pikselin aralık bilgisini eş zamanlı olarak yüksek bir kare hızında 3-boyutlu görüntüleme yapan sensörlerin nispeten yeni bir türüdür. Time-of-Flight (TOF) Görüntüleme yayılan bir ışık sinyalinin ekrandaki nesneden geri yansıdığındaki ölçülen değişiklik miktarlarıyla bir derinlik ölçme sürecini ifade eder.

Normal Kamera görüntüsü ToF Kamera Derinlikli Görüntü

Etkin aydınlatma ünitesi, yakın kızılötesi aralığındaki (yoğunluk modülasyonlu) ışık göndermek için kullanılır. Işık bir nesne veya yüzeye vurur ve kameraya geri yansır. Lens kullanarak yansıyan ışık sensöründe tasarlanır. Bu çok temel fikir ile her piksel için aydınlatılmış sahne/nesneye göre sensörün mesafesini hesaplamak mümkündür.

Page 10: Görüntü İşleme'de Kullanılan teknikler

Klasikleşmiş görüntüleme sensörleri çoklu fotodiyotlardan meydana gelir. Kameranın içinde bu diyotlar bir matris içerisinde düzenlenir ve örneğin renk veya gray değerlerinin görüntülerini temin eder. Normal kameraların tersine, bir Photon Mixing Device(PMD-Foton Karıştırma Cihazı) sensörü ortak yoğunluk (gray) değerine ek olarak her pixelin eş zamanlı olarak mesafe değerini elde eder. Teknolojinin ardındaki teorik prensip ToF prensibine dayanır. Bu demek oluyor ki bir ToF kamerası görüntüyü aktif olarak illümine etmek için en az bir illüminasyon kaynağına sahiptir. Tipik ToF kameraları görüntüyü illümine etmek için insan gözüne gözükebilen yoğunluk modülasyonu yapılmış(intensity modulated) kızılötesi ışık kullanırlar. Başka ışık kaynakları da kullanılabilir. Bir ToF sensöre yansıyan ışığı yakalar ve pixel üzerindeki mesafe bilgisini ölçer. Bu emilen(emmited) sinyal ile alınan sinyal arasında bağ kurarak yapılır. Sonunda, bir ToF sensörü mesafe sensörlerinin bir matrisi tarafından kompoze edilir. Bu fonksiyonel ilerlemelere rağmen sensörün kendisi hala standart bir CMOS sensörüdür. Bundan dolayı görüntüleme ve 3D ölçüm kapasiteleri analog-dijital dönüştürücüleri vb. elektroniğe ilişkin sistemlere yerleştirilebilir. Sensörün bütün zekası çipin üzerinde bulunmaktadır. Bu da her pixel için mesafenin hesaplandığı anlamına gelir. Bundan dolayı ToF pixelleri aynı zamanda "smart pixels(akıllı pikseller)" olarak çağırılırlar. Son zamanlarda gesture recognation(hareket algılama) yada automotive passenger classification(otomatik yolcu sınıflandırması) gibi uygulamalar ToF sensörlerini kullanırlar. ToF sensörleri saniyede 30 kareden fazla saydığı gibi aynı zamanda 3D real-time görüntülemesi için de uygundurlar. Biz ToF teknolojisinin daha farklı iş sahalarındaki uygulamaların çoğaltılmasına katkıda bulunabilecektir.

Avantajları- Sadece bir adet (özel) kamera gerektirir.-Manuel derinlik hesabı gerektirmez.- Gerçek zamanlı olarak 3D ekran geometrisi alımı.-Azaltılmış aydınlatma gereksinimi.-Yüzey dokusu geresinimi neredeyse yok.-Yüksek bir kare hızında tam görüntü alma.Kaynak:http://www.metrilus.de/range-imaging/time-of-flight-cameras/