ステレオビジョンカメラモジュールとは何ですか?

導入

普通のカメラモジュールフラットな 2 次元画像 (色と明るさはキャプチャしますが、距離はキャプチャしません)。あステレオビジョンカメラモジュール変更点: 人間の目と同じように、2 つのレンズとセンサーを使用して奥行きを認識します。ステレオ ビジョンを使用すると、機械は物体までの距離を測定し、障害物を回避し、周囲の 3D マップを構築できます。この記事では、ステレオ ビジョンがどのように機能するか、どのようなコンポーネントが関係するか、ロボット工学から産業検査まで、これらのモジュールがどこで使用されるかについて説明します。

ステレオビジョンとは何ですか?

ステレオ ビジョンは、わずかにずれた 2 つの画像から奥行きを推測する機能です。あステレオビジョンカメラモジュール同じものが 2 つ含まれていますカメラモジュール既知の距離 (ベースライン) を隔てて配置されたセンサー。左右の画像内の同じ特徴の位置を比較することにより、システムは視差、つまり水平方向のシフトを計算します。シフトが大きいほど、オブジェクトが近くにあることを意味します。結果は、深度マップ、各ピクセルは距離を表します。

ステレオビジョンカメラモジュールの仕組み

捕獲- 二cmosカメラモジュールセンサー（多くの場合、カメラモジュール1080p) 同時に画像をキャプチャします。

整流– 画像はレンズの歪みが補正され、一致する特徴が同じ水平列に配置されるように位置合わせされます。

ステレオマッチング– プロセッサは、左画像と右画像の間で対応する点 (エッジ、コーナー) を見つけます。これは最も要求の厳しいステップです。

深さまでの差異– ベースラインと焦点距離を使用して、システムは各ピクセルの距離を計算します。

出力は、ナビゲーション、測定、または 3D 再構成用のライブ深度マップです。

主要コンポーネント

2つのイメージセンサー- 同一cmosカメラモジュールセンサー。あカメラモジュール1080p(2 MP) ディテールと処理負荷のバランスをとります。

2つのレンズ– 通常は固定焦点です。一部のデザインではオートフォーカスカメラモジュールさまざまな距離にわたって両側をシャープに保つためですが、これには慎重なキャリブレーションが必要です。

プロセッサー– 専用チップまたは外部コンピューター。多くのステレオ モジュールには深度処理 ASIC が統合されています。

インタフェース– 一般的な出力には USB が含まれます (USBカメラモジュール)、MIPI、またはイーサネット。

ステレオと他の深度テクノロジーの比較

ステレオ ビジョンは、標準カメラを 2 つだけ使用するため、多くの場合、モバイル ロボットやドローンにとって最も汎用性の高い選択肢となります。

アプリケーション

ロボット工学– 障害物回避、ナビゲーション、ピックアンドプレイス。

ドローン– 高度維持、地形追従、衝突回避。

工業検査– 部品の寸法を測定し、欠落しているコンポーネントを検出します。

医学– 外科的指導、整形外科的測定。

自動車– 歩行者検知 (ADAS)。

USBカメラモジュールによるステレオビジョン

多くの開発者は 2 つの同じものから始めますUSBカメラモジュールカメラ (例:カメラモジュール1080p) PC に接続されています。 OpenCV は、すぐに使用できるステレオ マッチング関数を提供します。ただし、2 つの別々の USB カメラを同期するのは難しい場合があり、フレームが同時にキャプチャされない可能性があります。プロステレオビジョンカメラモジュールデバイスはハードウェア同期と単一の USB 出力を備えており、1 つの結合デバイスのように見えます。

オートフォーカスの役割

アンオートフォーカスカメラモジュール2 つのレンズが完全に一致していなければならないため、ステレオ設定ではまれです。 1 つのレンズが独立して動くと、幾何学的なキャリブレーションが失われます。ほとんどのステレオ モジュールは固定焦点レンズを使用します。高度な設計ではリンクされたものを使用する場合がありますオートフォーカスカメラモジュール両方のレンズが一緒に焦点を合わせるメカニズムにより、さまざまな距離にわたってキャリブレーションを維持します。

解像度の選択

カメラモジュール1080p(2 MP) はステレオ ビジョンに最も一般的な選択肢です。特徴のマッチングには十分な詳細が得られますが、処理はそれほど重くありません。高精度の工業用測定には、より高解像度のセンサー (5 MP または 4K) が使用される場合がありますが、より多くの処理能力が必要になります。

組み込みシステム
バッテリー駆動のロボットの場合は、低電力のものを探してください。cmosカメラモジュール効率的なステレオマッチングを実現します。いくつかのステレオビジョンカメラモジュールデバイスには専用の深度プロセッサ (Intel RealSense、StereoLabs ZED など) が統合されており、ホスト CPU の負荷が軽減され、組み込みアプリケーションに最適です。

シンシアのステレオビジョンカメラモジュール

シンシアではカスタムをデザインしますカメラモジュールステレオビジョンのためのソリューション:

ステレオビジョンカメラモジュール– 一致しましたcmosカメラモジュールペア、工場出荷時に校正済み。

USBカメラモジュール– ハードウェア同期を備えた単一ケーブルのステレオ カメラ。

カメラモジュール1080p– 2 メガピクセルのセンサーは、ほとんどのロボット工学や検査に最適です。

オートフォーカスカメラモジュール– 可変距離用のリンクされたフォーカス (カスタムオーダー)。

まとめ

A ステレオビジョンカメラモジュール2 つのレンズとセンサーを使用して奥行きを認識し、機械が 3D 空間を移動、測定、理解できるようにします。構造化された光や ToF とは異なり、ステレオはあらゆる照明や屋外で受動的に機能します。一般的な開発パスは 2 つを使用することです。カメラモジュール1080p単位としてUSBカメラモジュールOpenCVとのステレオペアリング。生産には、専用のステレオビジョンカメラモジュール工場出荷時のキャリブレーションと単一の USB 出力により、統合が容易になります。解像度は賢く選択してください – まずは 1080p から始めるのが良いでしょう – そして次の点に注意してください。オートフォーカスカメラモジュールデザインはまれであり、リンクされたメカニズムが必要です。

ご相談については、シンシアにお問い合わせくださいステレオビジョンカメラモジュール要件。