Flash Lidar Time of Flight (ToF) Capteurs d’appareil photo sur drones et 10 utilisations formidables

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Un lidar flash également connu sous le nom de capteur de caméra ToF sur un drone ou un système au sol a de nombreuses utilisations puissantes.

Ces capteurs de caméra Flash lidar Time-of-Flight peuvent être utilisés pour le balayage d’objets, mesurer la distance, la navigation intérieure, l’évitement d’obstacles, la reconnaissance des gestes, le suivi des objets, la mesure des volumes, les altimètres réactifs, la photographie 3D, les jeux de réalité augmentée et bien plus encore.

Cet article explique en quoi consiste la technologie de capteur de caméra à distance en profondeur Time of Flight 3D du lidar flash, comment elle fonctionne et quels secteurs en bénéficient.

Nous examinons également les différents fabricants de capteurs ToF flash lidar et les fournisseurs de solutions ToF complètes. Vous trouverez ci-dessous de nombreuses informations supplémentaires sur tous les avantages et les avantages de l’utilisation d’appareils photo ToF flash lidar dans de nombreux secteurs.

Les drones ont un impact énorme dans plusieurs secteurs et vous pouvez en lire plus dans cet article sur les meilleures utilisations des drones. Les avantages réels des drones résident dans le fait que les différents capteurs sont montés pour créer de nouvelles solutions.

Les informations fournies ici, qui incluent des vidéos ToF, couvrent à la fois le ToF terrestre et aérien.

Qu’est-ce que la technologie de caméra Flash Lidar ToF – Répondu

La technologie de capteur de caméra 3D lidar flash Time-of-Flight est encore relativement jeune, il y a donc encore beaucoup d’innovations à venir.

Time of Flight (ToF) est une technologie de cartographie des distances et d’imagerie 3D très précise. Les capteurs de profondeur 3D à temps de vol émettent une impulsion lumineuse infrarouge très courte et chaque pixel du capteur de la caméra mesure le temps de retour.

Les caméras Flash lidar Time-of-Flight ont un énorme avantage sur les autres technologies, car elles sont capables de mesurer les distances dans une scène complète en un seul coup.

ToF est l’une des quelques techniques connues sous le nom de Range Imaging. Le dispositif capteur, qui est utilisé pour produire l’image de distance, est parfois appelé caméra de portée. Les autres techniques de portée sont la triangulation stéréo, la triangulation de la feuille de lumière, la lumière structurée, l’interférométrie et l’ouverture codée.

Les caméras Time-of-Flight d’imagerie de portée sont des systèmes LiDar très avancés, qui remplacent les faisceaux laser standard point par point par une seule impulsion lumineuse ou un flash pour obtenir une pleine conscience spatiale.

La caméra peut détecter le temps nécessaire à la lumière pour revenir des objets environnants, la combiner avec des données vidéo et créer des images 3D en temps réel.

Cela peut être utilisé pour suivre les mouvements du visage ou des mains, cartographier une pièce, supprimer l’arrière-plan d’une image ou même superposer des objets 3D dans une image. Et bien plus encore comme vous le verrez ci-dessous.

Principe de la technologie Flash Lidar Time of Flight Sensor

Le temps de vol (ToF) est une méthode de mesure de la distance entre un capteur et un objet, basée sur la différence de temps entre l’émission d’un signal et son retour au capteur, après avoir été réfléchi par un objet.

Le ToF flash lidar est sans scanner, ce qui signifie que la scène entière est capturée avec une seule impulsion lumineuse (flash), par opposition à point par point avec un faisceau laser rotatif. Les caméras à temps de vol capturent une scène entière en trois dimensions avec un capteur d’image dédié, et n’ont donc pas besoin de pièces mobiles.

Fonctionnement des capteurs de caméra Flash Lidar ToF

Un radar laser 3D à temps de vol avec une caméra CCD à accélération rapide permet d’obtenir une résolution de profondeur inférieure au millimètre. Avec cette technique, une courte impulsion laser illumine une scène et la caméra CCD intensifiée n’ouvre son obturateur à grande vitesse que pendant quelques centaines de picosecondes.

Les informations 3D ToF sont calculées à partir de la série d’images 2D qui a été collectée avec un retard croissant entre l’impulsion laser et l’ouverture de l’obturateur.

Voici une excellente vidéo qui explique très facilement ce qu’est la technologie Time-of-Flight.

Cette nouvelle technologie de capteur de temps de vol 3D fournit des informations précises sur la profondeur à des fréquences d’images élevées dans une caméra à semi-conducteurs bon marché. La troisième dimension supplémentaire porte le traitement et la compréhension d’image standard à un tout autre niveau. Il ouvre de multiples nouvelles techniques dans l’inspection industrielle, l’automatisation et la logistique ainsi que des applications médicales, y compris l’interaction homme-machine.

Applications ToF gestuelles et non gestuelles

De manière générale, les utilisations du temps de vol 3D peuvent être classées en gestes et non-gestes. Les applications Gesture mettent l’accent sur les interactions humaines et la vitesse; tandis que les applications non gestuelles mettent l’accent sur la précision des mesures.

Les applications gestuelles traduisent les mouvements humains (visages, mains, doigts ou corps entier) en directives symboliques pour commander des consoles de jeu, des téléviseurs intelligents ou des appareils informatiques portables.

Par exemple, la navigation sur les canaux peut être accomplie en agitant les mains et les présentations peuvent être défilées en utilisant le scintillement des doigts. Ces applications nécessitent généralement un temps de réponse rapide, une plage de faible à moyenne, une précision centimétrique et une consommation électrique. Le Microsoft Kinect 2 utilise des capteurs de temps de vol pour les interactions gestuelles.

Les capteurs de profondeur ToF 3D ont des utilisations dans des applications sans mouvement, qui sont mises en évidence plus loin dans cet article. L’industrie automobile est plus avancée que l’industrie des drones dans l’utilisation de caméras de mesure de profondeur ToF.

Par exemple, dans l’automobile, une caméra ToF peut augmenter la sécurité en alertant le conducteur lorsqu’elle détecte des personnes et des objets à proximité de la voiture et en conduite assistée par ordinateur. En robotique et en automatisation, les capteurs ToF peuvent aider à détecter les défauts des produits et appliquer les enveloppes de sécurité requises pour que les humains et les robots travaillent à proximité.

Certaines des applications ToF non gestuelles sont la numérisation d’objets, la navigation intérieure, la navigation extérieure, la détection d’obstacles, la prévention des collisions, le suivi d’objets, les mesures volumétriques, les altimètres réactifs, la photographie d’images 3D, les jeux de réalité augmentée et bien plus encore.

Flash Lidar Time of Flight Signal Carriers

Différents types de signaux (également appelés porteuses) sont utilisés avec ToF, le son et la lumière étant les plus courants.

Heure du transporteur léger

L’utilisation de capteurs de lumière comme support est courante, car elle est capable de combiner vitesse, portée, faible poids et sécurité oculaire. La lumière infrarouge garantit moins de perturbation du signal et une distinction plus facile de la lumière ambiante naturelle, résultant en des capteurs très performants pour leur taille et leur poids donnés.

Porteur de temps de vol

Des capteurs à ultrasons sont utilisés pour déterminer la proximité d’objets (réflecteurs) pendant que le robot ou l’UAV navigue. Pour cette tâche, la mise en œuvre la plus conventionnelle est le capteur de temps de vol, qui calcule la distance du réflecteur le plus proche en utilisant la vitesse du son dans l’air et les temps d’arrivée d’impulsion et d’écho émis.

Avantages du flash du capteur de temps de vol

TeraRanger One Flash Lidar Capteur de caméra 3D à temps de vol

En tant que technologie émergente, le LIDAR à temps de vol ou Flash 3D présente un certain nombre d’avantages par rapport aux caméras à scanner ponctuel (pixel unique) et aux caméras stéréoscopiques, notamment:

Simplicité

Contrairement aux systèmes de vision stéréo ou de triangulation, l’ensemble du système est très compact: l’éclairage est placé juste à côté de la lentille, tandis que les autres systèmes nécessitent une certaine ligne de base minimale.

Contrairement aux systèmes de balayage laser, aucune pièce mécanique mobile n’est nécessaire.

Un grand avantage d’une caméra Time-of-Flight est de pouvoir composer une image 3D d’une scène en un seul coup. D’autres systèmes de vision 3D nécessitent plus d’images et de mouvements.

Efficace

Il s’agit d’un processus direct pour extraire les informations de distance des signaux de sortie du capteur ToF. En conséquence, cette tâche utilise seulement une petite quantité de puissance de traitement alors qu’avec la vision stéréo, des algorithmes de corrélation complexes sont implémentés nécessitant beaucoup plus de puissance de traitement en utilisant plus d’énergie.

Une fois les données de distance extraites, la détection d’objet est également un processus simple à effectuer car les algorithmes ne sont pas perturbés par les motifs sur l’objet.

La vitesse

Les caméras 3D à temps de vol sont capables de mesurer les distances dans une scène complète avec une seule photo. Comme les caméras atteignent jusqu’à 160 images par seconde, elles sont parfaitement adaptées pour être utilisées dans des applications en temps réel.

Prix

En comparaison avec d’autres technologies de numérisation en profondeur 3D telles que les systèmes de caméra / projecteur à lumière structurée ou les télémètres laser, la technologie ToF est assez bon marché.

Avantages technologiques du ToF Flash Lidar

  • Poids léger
  • Données de temps de vol plein cadre (image 3D) collectées avec une seule impulsion laser
  • Calcul direct sans ambiguïté de la portée
  • Images sans flou sans distorsion de mouvement
  • Co-enregistrement de la plage et de l’intensité pour chaque pixel
  • Les pixels sont parfaitement enregistrés dans un cadre
  • Capacité à représenter les objets de la scène qui sont obliques par rapport à la caméra
  • Pas besoin de mécanismes de balayage de précision
  • Combinez 3D Flash LIDAR avec des caméras 2D (EO et IR) pour une texture 2D sur une profondeur 3D
  • Possibilité de combiner plusieurs caméras LIDAR Flash 3D pour créer une scène 3D volumétrique complète
  • Systèmes de numérisation à points plus petits et plus légers
  • Pas de pièces mobiles
  • Faible consommation d’énergie
  • Capacité à «voir» les obscurcissements connus sous le nom de déclenchement de distance (brouillard, fumée, brume, brume, pluie)

Prix ​​de la caméra ToF Flash Lidar

Ce qui est vraiment génial avec les capteurs de caméra 3D infrarouge à temps de vol, c’est qu’ils sont assez raisonnables. Généralement, les prix des capteurs de caméra ToF peuvent commencer à environ 150 USD pour une caméra ToF telle que la TeraRanger One mentionnée ci-dessous.

Dans le même temps, les prix des caméras ToF peuvent aller jusqu’à des milliers de dollars. Les capteurs ToF ont une grande variété de fonctionnalités, de spécifications et d’applications, il est donc difficile de les comparer les uns aux autres.

Fabricants de capteur de caméra Lidar Flash 3D ToF

Capteurs de caméra Flash Lidar ToF

AMS / Heptagon: possède quelques capteurs lidar flash à temps de vol pour une grande variété de solutions. Les capteurs 3D temps de vol Heptagon Laura et Lima sont utilisés sur les drones et les robots.

Heptagon a été acquis par AMS en janvier 2017. Heptagon a plus de 20 ans d’expérience dans le secteur des lidars flash ToF et possède l’ensemble de la technologie ToF, y compris la conception de pixels ToF, la conception de signaux analogiques et mixtes, le développement ASIC et la conception de logiciels intégrés.

Les premiers concepts ToF ont été inventés et démontrés au CSEM, dont Mesa Imaging a été issue. La technologie a été développée et industrialisée dans la série «SwissRanger» (qui n’est plus en production) – la référence pour les caméras 3D industrielles.

Pendant ce temps, un solide portefeuille de brevets en pixels ToF et concepts de mesure 3D a été constitué.

En 2014, Heptagon a acquis Mesa. Cela combinait les pixels ToF à modulation de phase de première classe de Mesa avec les technologies d’emballage et d’optique uniques d’Heptagon et le savoir-faire de la production de masse.

ASC TigerCub: Ce LiDAR Flash 3D avec caméra laser Zephyr d’ASC est une caméra 3D intégrée à petit facteur de forme. Il est capable de capturer une gamme complète de 128 x 128 pixels déclenchés indépendamment pour chaque image. Cela permet de générer jusqu’à 16 300 points individuels de portée et d’intensité 3D jusqu’à 20 images par seconde en tant qu’images de nuage de points 3D ou flux vidéo par impulsion laser (image) en temps réel.

L’appareil photo ToC flash lidar ToF TigerCub pèse 1,4 kg (3 lb), vous avez donc besoin d’un drone assez puissant pour soulever ce capteur. Le réseau de plans focaux 3D et les technologies laser d’ASC ont été testés et utilisés dans un large éventail d’applications. Le traitement intégré dans toutes les caméras ASC 3D permet de diffuser en continu le nuage de points 3D et la sortie d’intensité ainsi que la télémétrie de la caméra.

La sortie de données 3D est utilisée pour fournir des opérations autonomes (par exemple, rendez-vous, proximité, atterrissage, etc.).

TeraRanger One Ce capteur ToF flash lidar ne pèse que 8 grammes et a un prix de 150 USD. Il est idéal pour les drones et les opérations robotiques. TeraRanger a un certain nombre de produits de capteur de profondeur T0F et ils sont extrêmement populaires. La caméra TeraRanger One ToF a une grande variété comme;

  • TeraRanger One facilite l’intelligence basée sur la vision des drones
  • Détection de surfaces en verre avec temps de vol infrarouge
  • TeraRanger One contribue à assurer la santé du vignoble avec une solution basée sur drone
  • Matrices de capteurs Plug and Play
  • Système de réinitialisation automatique et de récupération après panne du drone
  • Drone vole dans la forêt avec évitement de collision

Maintenant, voici une belle introduction à la caméra TeraRanger One ToF.

Riegl – Fournir ToF, LiDAR et diverses autres caméras et scanners 3D avec un large éventail de caractéristiques de performance et d’applications. Leurs capteurs fonctionnent sur plusieurs plates-formes telles que les solutions 3D ToF et laser sans pilote, aéroportées, mobiles et terrestres.

AdaFruit – Fondée en 2005 par le pirate et ingénieur du MIT, Limor «Ladyada» Fried. Son objectif était de créer le meilleur endroit en ligne pour apprendre l’électronique et fabriquer les produits électroniques les mieux conçus pour les fabricants de tous âges et de tous niveaux. Adafruit est passé à plus de 100 employés au cœur de New York avec une usine de plus de 50 000 pieds carrés.

Capteur ToF Adafruit VL53L0X

Le capteur ToF AdaFruit VL53L0X contient une très petite source laser invisible et un capteur correspondant. Le VL53L0X peut détecter le «temps de vol» ou le temps mis par la lumière pour rebondir vers le capteur. Puisqu’il utilise une source de lumière très étroite, il est bon pour déterminer la distance de seulement la surface directement en face d’elle.

Contrairement aux sonars qui font rebondir les ondes ultrasonores, le «cône» de détection est très étroit. Contrairement aux capteurs de distance IR, qui tentent de mesurer la quantité de lumière réfléchie, le VL53L0x est beaucoup plus précis et n’a pas de problèmes de linéarité ou de «double imagerie» où vous ne pouvez pas savoir si un objet est très éloigné ou très proche.

Ce VL53LoX est la «grande sœur» du capteur lidar flash VL6180X ToF et peut gérer une distance de portée d’environ 50 mm à 1200 mm. Si vous avez besoin d’une plage plus petite / plus proche, consultez le VL6180X qui peut mesurer de 5 mm à 200 mm et contient également un capteur de lumière.

Combinaison de capteurs Flash Lidar ToF avec d’autres capteurs pour créer des solutions

De nombreuses sociétés technologiques combinent des caméras ToF avec d’autres capteurs, logiciels et algorithmes pour fournir une solution complète.

Par exemple, un drone pourrait combiner des capteurs de temps de vol, LiDAR, Stereo Vision et Ultrasonic pour ses modes de vol autonomes et son système anti-collision.

Un autre exemple serait des produits comme la technologie Microsoft Kinect 2 dans les modes XBox One ou Gesture sur drones pour prendre des selfies. Ils combinent des technologies telles que la vision par ordinateur, le traitement du signal et l’apprentissage automatique, ainsi que la technologie Time-of-Flight dans la création du produit ou de la fonctionnalité au sein du produit.

Dans l’agriculture, les drones équipés de capteurs multispectraux qui peuvent également inclure des capteurs ToF pour surveiller la santé des cultures. Plus d’informations à ce sujet plus tard.

Dans les drones anticollision, les capteurs ToF sont utilisés avec d’autres capteurs tels que Vision ou LiDAR pour éviter les obstacles. Le capteur ToF peut fonctionner comme un altimètre réactif. Plus d’informations à ce sujet plus bas dans cet article.

Voici une autre série d’articles formidables sur les drones utilisant divers capteurs dans plusieurs secteurs.

Caméras Flash Lidar ToF, stockage local ou cloud et solution logicielle

Monter un capteur de caméra Time-of-Flight sur un drone et prendre des images de scènes ne fera rien à lui seul. Une solution ToF complète est requise. Le capteur de profondeur ToF est monté sur le drone. Ensuite, le survol de la cible ou de l’objet a lieu pendant que la caméra à capteur ToF roule.

L’image peut être visualisée en temps réel. Cependant, il peut également être déplacé et stocké. Ensuite, en utilisant un logiciel spécialisé, l’image 3D, la carte ou le film est généré où il peut être analysé et interprété en informations significatives qui peuvent être traitées.

Solution ToF Lidar Full Flash

Voici un exemple de solution complète de Kespry pour mesurer les stocks (pierre, gravier, roche, pâte, papier, billes, copeaux de bois, paillis et fumier, etc.)

Vous faites voler le drone Kespry 2 sur le stock. En survolant le stock, le capteur de la caméra ToF à bord est capable de capturer tout le stock en trois dimensions avec une seule impulsion lumineuse. Ces données sont automatiquement téléchargées dans leur stockage cloud.

Ensuite, un traitement des données a lieu, qui permet la mesure globale du stock en moins d’une minute, y compris le périmètre, la surface et le volume de chaque stock. Des informations plus détaillées et plus complètes peuvent également être générées de 1 à 6 heures. Que vous mesuriez des tas de sable, des tas de roches ou des tas de bois, il suffit de quelques clics.

De plus, la densité des stocks et les facteurs de coût peuvent être saisis pour calculer le poids et la valeur des stocks, ce qui est idéal pour les rapports d’inventaire des stocks. Même les stocks de forme irrégulière contre les murs peuvent être mesurés avec précision avec cette solution ToF.

À quoi peuvent servir les capteurs de caméra Lidar ToF sur drones – Répondu

Les principales utilisations des caméras Time-of-Flights sont les technologies suivantes;

Cette technologie ToF est utilisée par plus que le secteur des drones. Il est appliqué dans divers domaines tels que;

  • Logistique / entrepôts
  • Automatisation agricole
  • Surveillance & sécurité
  • Robotique
  • Médicament
  • Gaming
  • La photographie
  • Réalisation de films
  • Automobile
  • Archéologie
  • Projets environnementaux

Flash Lidar ToF 3D Drones de réalité augmentée

La réalité augmentée (RA) est une vue directe ou indirecte en direct d’un environnement physique du monde réel dont les éléments sont augmentés (ou complétés) par des entrées sensorielles générées par ordinateur telles que le son, la vidéo, les graphiques ou les données GPS.

Jeux de drones en réalité augmentée ToF

Le drone Walkera Aibao et son application logicielle vous permettent de jouer à un jeu de vol en réalité virtuelle dans le monde réel. C’est le 1er drone qui permet au monde réel de s’entrelacer avec le monde virtuel.

Vous pouvez emmener ce drone dans un espace ouvert et jouer au vol en réalité virtuelle et combattre des jeux dans l’espace. Les jeux vous offrent les modes Racing, Combat et Collection. Voici une courte vidéo de drone Aibao Game. C’est vraiment amusant.

Caméras Flash Lidar ToF pour Navigation intérieure par drone

Pour un drone ou même un robot, naviguer avec succès et en toute sécurité à l’intérieur présente un certain nombre de défis techniques. Dans la cartographie robotique, la localisation et la cartographie simultanées (SLAM) sont le problème informatique de la construction ou de la mise à jour d’une carte d’un environnement inconnu tout en gardant la trace de l’emplacement d’un agent à l’intérieur.

Ou pour reformuler cela d’une manière plus simple. SLAM s’intéresse au problème de la construction d’une carte d’un environnement inconnu par un robot mobile tout en naviguant dans l’environnement à l’aide de la carte.

Voici un exemple de drone utilisant une caméra de détection de profondeur de temps de vol pouvant naviguer à l’intérieur.

Le Parrot ARDrone utilise une caméra orientée vers le bas pour voler à l’intérieur sans GPS. Le mécanisme de base utilisé est que deux photos sont prises du sol sous le véhicule. La deuxième photo est ensuite comparée à la première et un décalage est calculé. Ce décalage indique la distance parcourue par le véhicule entre les deux photos.

Cette technique, combinée à un capteur de profondeur 3D Time-of-Flight pointé vers le bas, fournit un mécanisme très précis et peu coûteux pour la localisation intérieure dans un espace horizontal et vertical.

Vous pouvez en savoir plus sur ce sujet dans les articles suivants;

Vol autonome en intérieur avec Pixhawk

SLAM For Dummies

SLAM + AI = un drone de cartographie 3D intelligent et autonome

Caméras Flash Lidar ToF pour Numérisation de formes 3D

Les drones sont actuellement utilisés pour créer un modèle 3D précis des structures et des monuments. En 2015, un drone a réussi à créer une image 3D de la statue du Christ Rédempteur au Brésil. Avant cela, il n’y avait eu aucun modèle précis de cette statue nulle part.

Il y a un énorme marché juste dans l’arpentage et la création de modèles 100% précis ou de monuments anciens et de sites patrimoniaux.

Maintenant, la cartographie de la statue du Christ Rédempteur utilisait la photogrammétrie 3D, ce qui signifiait que le drone devait voler autour de la statue pour prendre des milliers de photos qui sont ensuite assemblées à l’aide d’un logiciel de cartographie 3D.

D’autres technologies de numérisation de formes 3D utilisent des capteurs spécialisés et complexes, tels que des systèmes de caméras / projecteurs à lumière structurée ou des télémètres laser. Même si ceux-ci produisent des données de haute qualité, ils sont assez chers et nécessitent souvent des connaissances d’experts pour leur fonctionnement.

L’Université de Harvard a mis au point une solution de numérisation de formes 3D très rentable à l’aide d’une caméra à temps de vol. Maintenant, cette solution était basée sur le terrain. Cependant, cette solution fonctionnerait également lorsqu’elle est montée sur un drone.

Avec plus d’innovation et d’investissements dans ce domaine, nous pourrions bien voir les caméras ToF devenir la solution rentable pour numériser de grands objets et monuments.

Vous pouvez en savoir plus sur le projet de l’Université Harvard intitulé 3D Shape Scanning with a Time-of-Flight Camera.

Drones avec caméras Flash ToF Lidar en agriculture

En agriculture, les drones dotés de capteurs multispectraux permettent à l’agriculteur de gérer plus efficacement les cultures et les sols. Ces drones d’agriculture d’imagerie multispectrale utilisent la technologie de télédétection dans les bandes d’ondes verte, rouge, bord rouge et proche infrarouge pour capturer des images visibles et invisibles des cultures et de la végétation.

Les données des capteurs multispectraux sont très utiles dans la prévention des maladies et des infestations. Ils aident également fortement l’agriculteur à calculer la quantité correcte d’eau, d’engrais et de pulvérisations à utiliser sur les cultures.

Les caméras ToF peuvent être utilisées dans le cadre d’une solution multispectrale agricole de plusieurs façons.

Les caméras à temps de vol sont excellentes pour mesurer les volumes très rapidement. Ils peuvent capturer une scène complète en un seul coup. Les capteurs ToF 3D sont idéaux pour mesurer la densité des cultures et fournir des données de volume sur les stocks de paillis et de fumier.

Pour obtenir des données précises sur les cultures, plus le drone vole stable, plus les données, les images et les films seront précis. Un vol plus fluide améliore le processus d’acquisition de données et contribue également à une plus grande autonomie de vol.

Les capteurs ToF tels que le TeraRanger One peuvent être utilisés comme altimètre réactif très précis. Par rapport aux systèmes à laser avec un champ de vision très étroit, la caméra TeraRanger ToF fournit une altitude relative beaucoup plus douce et plus stable car le drone alterne entre le vol au-dessus du sol et les vignes.

Voici une belle vidéo qui montre comment une société appelée Chouette fournit une solution agricole multispectrale complète aux vignobles de France. Leur drone utilise une caméra ToF TeraRanger One ToF pour agir comme un altimètre de précision pour un vol plus stable et une meilleure acquisition de données.

Caméra d’imagerie de profondeur Flash Lidar ToF pour mesurer les volumes

Drone avec flash lidar ToF Capteur de caméra d'imagerie en profondeur Mesure du volume de stockage

Les caméras Flash lidar ToF sont utilisées pour mesurer des volumes tels que l’espace d’emballage dans des boîtes dans des environnements d’usine ou d’entreposage. À l’extérieur, des drones ou des grues montés avec des caméras ToF sont capables de mesurer le volume de stocks ou de camions chargés de matières premières.

Un drone avec une caméra montée sur ToF peut survoler tout ou partie d’une zone de stockage et calculer rapidement la quantité de matière déposée ou la charge globale que le camion transporte.

Découvrez comment Whitaker Contracting économise 22% par an en coûts, en mesurant leurs stocks à l’aide de drones avec des caméras ToF. Ils réalisent de grosses économies tout en mesurant leurs stocks 2 fois plus fréquemment. Le temps passé à mesurer les stocks est désormais 75% inférieur à ce qu’il fallait auparavant.

Voici quelques autres articles intéressants sur la façon dont les capteurs de profondeur ToF sont capables de quantifier et de mesurer des volumes.

La caméra à temps de vol (TOF) mesure le volume de la boîte

Utilisation d’une caméra 3D à temps de vol dans la mesure du volume

Capteur de caméra Lidar Flash à temps de vol pour mesurer la distance

Les capteurs de temps de vol fournissent une mesure rapide de la distance entre le capteur ToF et un objet, sur la base de la différence de temps entre l’émission d’un signal et son retour au capteur, après avoir été réfléchi par un objet.

Cette vidéo suivante vous montre un moyen très simple et économique de mesurer la distance à l’aide du capteur de distance SODIAL ToF pour Arduino. Avec l’aide de la bibliothèque Adafruit, ce capteur ToF est très facile à utiliser. La carte ToF est également très petite, ce qui en fait un idéal pour les drones.

Drones de photographie avec caméras 3D ToF

La 3D devient très populaire à la télévision et au cinéma. Les photographes professionnels, les cinéastes et les consommateurs recherchent des appareils photo capables de générer du contenu 3D, vidéo ou photo. Cette technologie 3D est basée sur des capteurs de temps de vol.

Contrairement à une caméra conventionnelle, la caméra ToF fournit non seulement une image d’intensité lumineuse mais également une carte de distance qui contient une mesure de distance à chaque pixel, obtenue en mesurant le temps nécessaire à la lumière pour atteindre l’objet et retourner à la caméra (temps- principe de vol).

Vous pouvez trouver beaucoup plus d’informations sur les caméras 3D sur DPReview.

Les caméras dans les drones se sont considérablement améliorées au cours des deux dernières années. L’année dernière, un certain nombre de drones équipés de caméras 4k sont arrivés sur le marché. Il y avait aussi 2 drones avec des caméras zoom. Il s’agissait du Walkera Voyager et de la caméra Zenmuse Z3 pour le drone DJI Inspire 1.

Donc, à un moment donné dans un avenir pas trop lointain, nous pouvons nous attendre à voir des caméras de photographie 3D sur la plupart des drones.

Drones d’entreposage à temps de vol Flash Lidar

Au cours des derniers mois, il y a eu un certain nombre d’articles couvrant les entreprises qui fournissent des drones et des solutions pour l’entreposage. Voici un article sur les drones utilisant la technologie RFID pour compter les palettes et les stocks dans les entrepôts. Les caméras ToF peuvent être utilisées pour la numérisation d’objets et le comptage de volume.

Un autre article couvre l’utilisation de caméras lidar flash ToF sur le drone Eyesee du groupe Hardis. Le drone Eyesee est équipé d’une caméra embarquée et d’une technologie de géolocalisation en intérieur qui lui permet de se déplacer selon un plan de vol prédéterminé et de capturer les données pertinentes sur les palettes stockées dans l’entrepôt.

Le drone associe alors l’image capturée à sa position dans l’entrepôt et traduit automatiquement sa position 3D en une adresse logistique (lieu de stockage).

Reconnaissance gestuelle ToF sur drones

Le Microsoft Kinect 2 utilise des capteurs de profondeur 3D Time-of-Flight en conjonction avec la vision par ordinateur, le traitement du signal et l’apprentissage automatique. Les téléphones intelligents commenceront également à intégrer davantage de commandes gestuelles dans les applications.

Nous avons un certain nombre de drones sur le marché qui ont un mode Geste qui est utile pour prendre des selfies de drone. Les DJI Mavic Pro et Phantom 4 Pro utilisent le mode gestuel.

Le DJI Mavic Air utilise la reconnaissance avancée des gestes et du visage pour voler et filmer. Vous pouvez lire et regarder des vidéos dans cette revue DJI Mavic Air ici.

DJI ne donne pas trop de détails sur la technologie derrière leur mode gestuel. Beaucoup de leurs modes de vol autonomes et systèmes d’évitement de collision combinent des capteurs de vision et d’ultrasons avec des algorithmes sophistiqués.

Dans l’ensemble, nous verrons plus de drones arriver sur le marché avec des modes gestuels et de nouveaux modes de vol autonomes avec ToF jouant son rôle.

Caméras flash à temps de vol dans l’industrie automobile

L’industrie automobile développe plusieurs systèmes, y compris d’excellents systèmes de sécurité utilisant des capteurs Flash lidar Time-Of-Flight. C’est pourquoi je crois que le secteur des drones suivra et commencera à investir beaucoup plus de temps et de ressources dans la technologie Time-of-Flight. Voici quelques-unes des innovations qui arrivent dans l’industrie automobile grâce à la technologie ToF;

  • Surveillance de l’état du conducteur, comme la détection de la position de la tête et la reconnaissance de la somnolence
  • Classification des passagers utilisée pour, par exemple, le réglage autonome des préférences prédéfinies des passagers, la visualisation optimisée de l’affichage tête haute et la force optimale de déploiement de l’airbag ajusté
  • Contrôle gestuel sans contact, par ex. systèmes d’infodivertissement, de navigation et HVAC
  • Vue surround pour une aide au stationnement et une détection d’obstacles sophistiquées

Par exemple, le capteur de caméra MLX75123 Tof est une puce compagnon entièrement intégrée pour Melexis. Il est parfaitement adapté aux applications automobiles et non automobiles, y compris, mais sans s’y limiter, la reconnaissance des gestes, la surveillance du conducteur, le suivi du squelette, la détection des personnes ou des obstacles et la surveillance du trafic.

Voici une superbe vidéo de la dernière caméra lidar flash Melexis ToF qui sera utilisée pour améliorer la sécurité dans le secteur automobile.

Drones avec systèmes anti-collision

En 2016, nous avons commencé à voir sur le marché de petits drones destinés aux particuliers et aux entreprises capables de détecter les obstacles. En fonction du drone, de sa technologie de détection et de la programmation logicielle, le drone peut soit prendre une mesure pour s’arrêter et planer lorsqu’il détecte un objet ou peut naviguer autour de l’objet.

Désormais, l’une des nombreuses fonctionnalités des caméras flash lidar à temps de vol est la prévention des obstacles et des collisions. Cependant, tout en recherchant certains des derniers drones sur le marché, je peux trouver 3 drones, qui utilisent ToF pour éviter les obstacles. L’un de ces drones utilise uniquement une caméra ToF pour détecter les objets au-dessus du drone. Un autre drone utilise une caméra ToF en conjonction avec d’autres capteurs pour éviter les obstacles.

Comme il s’agit d’une technologie assez nouvelle et avec plus de développement, je pense que nous verrons plus de drones utiliser des capteurs de caméra lidar flash ToF pour la détection d’obstacles à l’avenir.

Voici un bref aperçu des drones qui ont des systèmes d’évitement de collision autonomes et du type de capteurs qu’ils utilisent.

DJI Matrice M200 – Ce drone commercial de DJI et a diverses utilisations, y compris tous les types d’inspection (ligne électrique, pont, tours de téléphone portable). Il est très adaptable et peut transporter les caméras Zenmuse X4S, X5S, Z30 et XT. Il peut également transporter une caméra au-dessus du quadricoptère.

Pour l’autonomie de vol, le DJI Matrice M200 combine différents capteurs pour la détection d’obstacles et l’évitement de collision. Une caméra à capteur laser à temps de vol orientée vers le haut reconnaît les objets au-dessus du M200. Le Matrice 200 utilise des capteurs de vision stéréo pour détecter des objets en dessous et devant le M200.

Walkera Vitus – Ce nouveau mini drone grand public pliable de Walkera qui vient de sortir en juin 2017 est doté de nombreuses nouvelles technologies formidables. Il a 3 directions (avant, gauche, droite) d’évitement d’obstacles en utilisant la technologie de capteur TOF infrarouge. Ses 3 capteurs de haute précision et son système intelligent d’évitement d’obstacles sont capables de détecter des obstacles de 5 mètres (15 pieds) dans les 3 directions.

Ce Wakera Vitus est un très joli drone d’introduction. Il a une excellente stabilisation, un très bel appareil photo et un certain nombre de modes de vol intelligents pour le suivi tels que Follow, Orbit et Waypoint fly.

AscTec FireFly – Dans la vidéo ci-dessous de 2015, Ascending Technologies (AscTec), montre un système révolutionnaire de prévention des collisions pour les drones. Un capteur TeraRanger One ToF a été utilisé comme altimètre réactif dans des conditions de lumière naturelle changeant rapidement. Ascending Technologies was bought by Intel in January 2016 and the FireFly drone is no longer available.

DJI Phantom 4 Pro  – The highly advanced Phantom 4 Pro is equipped with an environment sensing system based on stereo vision sensors and infrared sensors.  Three sets of dual vision sensors form a 6 camera navigation system that works constantly to calculate the relative speed and distance between the aircraft and an object.

Using this network of forward, rearward and downward vision sensors, the Phantom 4 Pro is able to hover precisely in places without GPS when taking off indoors, or on balconies, or even when flying through windows with minimal pilot control.

It is able to detect obstacles 98 feet in front, allowing it to plan its flight path to avoid them or simply hover in the event of an emergency.

Combined with infrared sensors on its left and right sides, the Phantom 4 Pro can avoid obstacles in a total of four directions. Forward and rearward obstacle sensing allow the Phantom 4 Pro to fly at 31 miles per hour with full protection of its stereo vision obstacle sensing system.

However, we can see that DJI aren’t using ToF technology in the collision avoidance systems on the Phantom 4.

The Phantom 4 Pro is one of the best value drones on the market.  It is widely used for all types of business and personal usage.  It is extremely high tech and the Phantom 4 intelligent flight modes put this well ahead of similar priced drones.

Yuneec Typhoon H – This drone uses the Intel RealSense technology to avoid obstacles.  RealSense integrates with Follow Me mode to avoid objects.  It uses the  Intel® RealSense™ R200 camera with an Intel atom powered module to build a 3D model of the world to stop the Typhoon H flying into obstacles.

This RealSense technology is capable of remembering its environment, further enhancing the prevention of possible collisions. It is not reactionary – if it avoids an obstacle once, it will remember the location of the obstacle and will automatically know to avoid it the next time.

The Intel RealSense camera has an IR laser projector that emits IR light into the scene of where it is going to fly. There is an IR camera that reads the emitted pattern. Based on the displacement of the pattern due to objects in the scene, it can calculate the distance of the objects from the camera. This method of calculating depth in general is know as structured light, and this is the way other 3D cameras, like the original Kinect work.

The R200 sensor uses a static IR “dot” pattern, similar to how the Kinect 1 works as well as passive IR stereoscopy. Therefore the Yuneec Typhoon H doesn’t use the ToF flash lidar technique to avoid obstacles.

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