Passa ai contenuti principali

TOF (VS.1.6.4.2)

Tateo’s Interdisciplinary Lifelong Learning Project

T I L L L

LEARNING - BLOG - COMMUNITY

Learning, knowledge sharing and Communities engagement about: Artificial Intelligence, Augmented / Virtual / Mixed Reality, Automation, Electronics, Computer Science and Information Technology, Mobile Technologies, Problem Solving, Readings, Social Media, Simulation, Artificial Vision, Work and Soft Skills

by Tateo Giovanni Battista

____________________________________________________________________________

LEARNING

ARTIFICIAL VISION

Acquisition of 3D images ... on the flight.

{Acquisizione di immagini 3D ... al volo}


Hashtag keywords: #ArtificialVision #ComputerVision #ImageAcquisition #TimeOfFlight #3D #machineVision #tof #imaging #TILLL #TateoBlog 

Summary. Among the many methods to acquire three-dimensional (3D) images there is the one based on Time of Flight (ToF). 

{Tra i tanti metodi per acquisire immagini tridimensionali (3D) esiste quello basato sul Tempo di Volo, detto Time of Flight (ToF) in inglese.}


~ o ~

You are HERE within the TILLL project

{Ti trovi QUI all'interno del progetto TILLL}


                   +--> TILLL-LEARNING
                   |    +--> VS. ARTIFICIAL VISION
                   |         +--> 1. ACQUISITION
                   |              +--> 6. TECNIQUES
                   |                   +--> 4. 3D
                   |                        +--> 1. STEREO
                   |                        +--> 2. TOF
                   |                        +--> 3. LASER RANGING
                   |                        +--> 4. GRID-BASED
                   |
HOME --> PROJECT --O--> TILLL-BLOG
                   |
                   +--> TILLL-NETWORKING
                   |
                   +--> TILLL-ABOUT ME


~ o ~ 


§1. Imaging 3D by means of Time of Flight measurement.
Acquisizione di immagini 3D per mezzo della misura del Tempo di Volo.
 

  One of the most important components of a vision system is the imaging subsystem. Depending on the goal that is set in the construction of a vision system, it is more appropriate to refer to one technique rather than another. In particular, among 3D imaging techniques, when looking for a simple and economical technical solution, the ideal technique to adopt is that based on the measurement of the time of flight. In fact, this technique allows to measure the distance of the objects present in the field of view of the shooting sensor.
  The accuracy of the 3D survey is certainly inferior to other more sophisticated techniques, such as that of laser ranging. However, on the other hand, you can enjoy the advantage of operating with less invasive electromagnetic frequencies, and with simpler and less expensive hardware. So simple and inexpensive that it can even be installed in our smartphones.
  {Una delle componenti più importanti di un sistema di visione è costituito dal sottosistema di acquisizione delle immagini (imaging). A seconda dell’obiettivo che ci si prefigge nella costruzione di un sistema di visione risulto più opportuno far riferimento ad una tecnica piuttosto che ad un'altra. In particolare tra le tecniche di imaging 3D, quando si ricerca una soluzione tecnica semplice ed economica, la tecniche ideale da adottare è quella basata sulla misura del tempo di volo. Tale tecnica infatti permette di misurare con la distanza degli oggetti presenti nel campo di vista del sensore di ripresa.
  L'accuratezza del rilievo 3D è sicuramente inferiori ad altre tecniche più sofisticate, come quella del laser ranging. Tuttavia, per contro, si può godere del vantaggio che si opera con frequenze elettromagnetiche meno invasive, e con un hardware più semplice e meno costoso. So simple and inexpensive that it can even be installed in our smartphones.}

Hashtag keywords: #ToF #3D #imaging #smartphone


Resources and insights.
(1) Uno scanner in ogni tasca con gli smartphone dotati di camera ToF, Archeomatica
(2) Time of Flight System for Distance Measurement and Object Detection, EDNASIA


~ o ~ 


§2. Il principio di funzionamento del ToF

 The estimate of the distance with this method takes place through the measurement of the flight time of a light modulated at a certain frequency (a typical value is 20 MHz) which, after having hit and being reflected by an object, enters the field of view of a special camera. The distance is calculated based on the phase delay of the reflected light. The modulated light is emitted by a source, typically infrared light with a wavelength around 850 nm.
   These special cameras are therefore able to quickly evaluate, for each pixel of which the image is composed, the distance of the object to which the pixel corresponds. In this way it is possible to instantly obtain a 3D profile of what is present in front of the camera.
    The system returns two images per frame: a distance image and a reflected light intensity image.
  {La stima della distanza con questo metodo avviene attraverso la misura del tempo di volo di una luce modulata ad una determinata frequenza (un valore tipico è 20 MHz) che, dopo aver investito ed essere stata riflessa da un oggetto, entra nel campo di vista di una telecamera speciale. La distanza è calcolata sulla base del ritardo di fase della luce riflessa. La luce modulata è emessa da una sorgente, tipicamente di luce infrarossa con lunghezza d’onda attorno agli 850 nm.
  Queste telecamere speciali quindi riescono a valutare velocemente, per ogni pixel di cui è composta l'immagine, la distanza dell'oggetto a cui il pixel corrisponde. In questo modo è possibile ottenere istantaneamente un profilo 3D di quanto è presente di fronte alla telecamera.
   Il sistema restituisce due immagini per frame: un'immagine di distanza ed una immagine di intensità della luce riflessa.}


~ o ~ 


§3. Limiti

  Currently the main limitation of this method is due to the low resolution of the images and therefore to the scarce detail of the 3D profile that follows. But great progress is being made in improving the resolution and reducing the size of the device.
   Another limitation if you work with infrared light is that the measurement could be disturbed by sunlight. On the other hand, the system is not afraid of disturbances with artificial lighting.
   The maximum distance at which you can unambiguously shoot is 7.5m.
  {Attualmente il limite principale di questo metodo è dovuto alla bassa risoluzione delle immagini e quindi allo scarso dettaglio del profilo 3D che ne consegue. Ma grandi progressi si stanno ottenendo nel miglioramento della risoluzione e nella riduzione delle dimensioni del dispositivo.
  Un altro limite, se si opera con luce infrarossa consiste nel fatto che la misura potrebbe essere disturbata dalla luce del sole. Per contro il sistema non teme disturbi con illuminazione artificiale. 
  La massima distanza a cui si può riprendere senza ambiguità è pari a 7,5 m.}

~ o ~ 


§4. Modelli commerciali

Le telecamere commerciali più famose sono quelle prodotte dalla compagnia belga Softkinetic, della compagnia tedesca pmdtechnologies ag (brevemente pmd) e dalla compagnia svizzera Mesa Imaging. Ho raccolto in fondo all’articolo i riferimenti ai siti web di queste aziende.


~ o ~ 


§5. Applicazioni
 
Di seguito elenco alcune delle applicazioni più diffuse dei sensori ToF:
  • interazione con l’utente:
    • game (Kinect);
    • gesture control in auto;
  • Riconoscimento di oggetti e analisi della scena;
  • tracking;
  • ricostruzione ambienti 3D;
  • set virtuale;
  • smartphones: i produttori di smartphone hanno iniziato ad aggiungerla ai loro prodotti la tecnologia basata sul Tempo di volo, per mezzo della quale è possibile aggiungere funzionalità significative con costi minimi. Le prime fotocamere ToF sono state utilizzate per il riconoscimento facciale per sbloccare lo schermo. Il vantaggio della ToF consiste nel fatto di richiedere una sola fotocamera, a differenza di altre tecniche che utilizzano più fotocamere per la sua tecnologia di riconoscimento facciale, come per esempio il FaceID dell'iPhone X.
    Una altra applicazione delle camere ToF sugli smartphone consiste nell'utilizzo di una fotocamera ToF frontale il cui compito è quello di consentire un maggiore controllo sulla modalità di visualizzazione del soggetto di un'immagine ripresa con la telecamera convenzionale. Con i sensori ToF, infatti, è possibile separare un soggetto dall'ambiente circostante usando le misure di profondità per separarli. In seguito, per via software è possibile segmentare l'immagine separandone lo sfondo dal primo piano. I due soggetti quindi, primo piano e sfondo, possono essere sfocati o messi a fuoco in modo selettivo, e le immagini catturate possono essere trasformate in vere e proprie fotografie 3D, che vengono visualizzate in modo che lo sfondo si sposti più lentamente dietro il primo piano, creando un effetto di parallasse.
  • realtà aumentata (AR) e realtà virtuale (VR).

Hashtag keywords: #ToF #3D #FaceID #smartphone


Resources and insights.
(1) Uno scanner in ogni tasca con gli smartphone dotati di camera ToF, Archeomatica

~ o ~ 


§6. References and insights
{Riferimenti ed approfondimenti}

In seguito elenco alcuni riferimenti a siti web oppure libri, riviste, filmati o persone che ho raccolto durante la redazione di questa pagina del mio diario e che potresti utilizzare per approfondire gli argomenti che ho trattato al suo interno:
  • ( 1 ) Mesa imaging. Sito web della compagnia svizzera specializzata nella produzione di telecamere Time-of-flight;
  • ( 2 ) PMD Technologies. sito web della compagnia tedesca specializzata nella produzione delle telecamere Time-of-flight;
  • ( 3 ) Advanced Scientific Concepts. 3D Flash LIDAR cameras;
  • ( 4 ) Confronto tra la telecamera SR-4000 della compagnia svizzera Mesa Imaging e la telecamera CamCube 3.0 della compagnia tedesca PMD Technologies, a cura di due ricercatori del Politecnico di Torino;
  • [ 5 ] Softkinetic, compagnia belga fondata nel 2007 e leader mondiale per soluzioni di riconoscimento gestuale  e visione 3D;
  • [ 6 ] Munro Design & Technologies. NIRiiCAM 3D Video Camera;
  • [ 7 ] Vision System Design - Gennaio 2013, Volume 18, Issue 01. HIGH-SPEED IMAGING: Time-of-flight camera captures VGA images at high speed. Numerous methods have been proposed to capture 3-D images, including those based on time-of-flight (ToF) technology;
  • ( 8 ) Time of Flight Cameras - Refael Whyte;
  • ( 9 ) Softkinetic - Car Infotainment Gesture Control - DepthSense® CARlib for Automotive;
  • ( 10 ) profilo LinkedIn della compagnia belga Softkinetic;
  • ( 11 ) canale di Softkinetic su YouTube;
  • ( 12 ) profilo LinkedIn della compagnia tedesca pmdtechnologies ag (brevemente pmd);
  • ( 13 ) profilo LinkedIn della compagnia svizzera Mesa Imaging;
  • ( 14 ) Real time application for tof camera, Piercarlo Dondi, Università degli studi di Pavia.


~ o ~ 


§7. More generally

{Più in generale}


L'acquisizione delle immagini 3D attraverso il metodo del tempo di volo è uno degli aspetti più innovativi della visione artificiale. Se vuoi analizzare da un punto di vista più generale gli altri metodi di acquisizione delle immagini, allora permettimi di consigliarti la lettura del seguente articolo.


The image acquisition

{La acquisizione delle immagini}

(VS.1)

 


~ o ~ 


§8. Stay up to date

{Rimani aggiornato}

If you are interested in the topics covered in the current article and want to be informed about my most recent updates dealing with them, then I invite you to register:


on the Facebook page
"Artificial Vision by Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning" (>)

and at the Pinterest dashboard

"Artificial Vision by Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning" (>)


which I dedicated specifically for sharing the most recent changes made to the corresponding thematic area of TILLL~Learning (>).


{Se sei interessato agli argomenti trattati nell'articolo corrente e vuoi essere informato sui miei aggiornamenti più recenti che trattano di essi, allora ti invito a registrarti:


alla pagina Facebook

"Artificial Vision by Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning" (>)


ed alla bacheca Pinterest

"Artificial Vision by Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning" (>)


che ho dedicato appositamente per la condivisione delle modifiche più recenti apportate all'area tematica corrispondente di TILLL~Learning (>)}



~ o ~


§9. Let's keep in touch
{Teniamoci in contatto}

  I hope you enjoyed this article, belonging to the Learning (>) section of the Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning (TILLL) project (>), and that the notes and observations I gathered within it meets your interests. 

  If you want stay tuned with the TILLL project evolution, then I invite you to follow the next upgrades that are published on the TILLL's Blog and on the social media pages dedicated to the TILLL community.


  {Spero che questo articolo, appartenente alla sezione Learning (>) del progetto Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning (TILLL) (>), ti sia piaciuto e che le note e le osservazioni che ho raccolto al suo interno soddisfino i tuoi interessi. 

  Se vuoi rimanere aggiornato sull'evoluzione del progetto TILLL, allora ti invito a seguire i prossimi aggiornamenti che vengono pubblicati sul Blog di TILLL e sulle pagine social dedicate alla community TILLL}


  (>) Tateo-Blog, official blog of TILL project

  (>) LinkedIn page dedicated to TILL project

  (>) Facebook page dedicated to TILL project

  (>) Twitter account dedicated to TILL project

  (>) Pinterest account dedicated to TILL project

  (>) Instagram account dedicated to TILL project



~ o ~


§10. Something about me, the founder and author of Tateo~Blog Project

{Qualcosa su di me, il fondatore e sull'autore del progetto Tateo~Blog}

First of all, thank you for visiting one of the pages of my blog. My name is Giovanni Battista Tateo (shortly Bat) and I am the founder and author of a project of Interdisciplinary Lifelong Learning of which the Tateo~Blog (:::) blog is the means of sharing. I was initially an Information Technology expert, and later I became an electronic engineer, specializing in industrial Automation. I'm passionate about Artificial intelligence, Virtual Reality, Simulation, and I'm an expert in Artificial Vision applied to industrial Automation. Currently, and starting four years ago, I am employed as a Proposal Engineer at Mer Mec S.p.A. (:::) company. Previously, starting in 2004, I was employed, always at the same company, as a Designer of Artificial Vision Systems and Image Processing Algorithms, applied in particular to Railway Diagnostics. I am a supporter and promoter of Lifelong Learning, Social Networking and Knowledge Sharing by means of the web. If you want more details about me, visit the About Me (:::) page.


{Innanzitutto ti ringrazio per aver visitato una delle pagine del mio blog. Mi chiamo Giovanni Battista Tateo (brevemente Bat) e sono il fondatore e l'autore di un progetto Lifelong Learning Interdisciplinare di cui il blog Tateo~Blog (:::) ne è il mezzo di condivisione. Sono stato in principio un esperto di Informatica, e in seguito sono diventato un Ingegnere Elettronico, specializzato in Automazione Industriale. Sono un appassionato di Intelligenza Artificiale, Realtà Virtuale, Simulazione, e sono un esperto di Visione Artificiale applicata all'Automazione Industriale. Attualmente, ed a partire dall'anno 2016, sono impiegato come Proposal Engineer presso la società Mer Mec S.p.A. (:::). Precedentemente, a partire dal 2004, sono stato impiegato, sempre presso la stessa società, come Progettista di Sistemi di Visione Artificiale e di Algoritmi di Elaborazione delle Immagini, applicati in particolare alla Diagnostica Ferroviaria. Sono un sostenitore e promotore dell'apprendimento permanente, dei social network e della condivisione delle conoscenze tramite il web. Se vuoi ulteriori dettagli su di me, visita la pagine About Me (:::)}


  References to contact me. Following you can find my personal references that you can use if you want to contact me directly, and the links to my social accounts that you can use to follow me or to keep in touch with me by means of social media networks.

  {Riferimenti per contattarmi. In seguito puoi trovare i miei riferimenti personali che puoi utilizzare se vuoi contattarmi personalmente, ed i collegamenti ai miei account social che puoi utilizzare per seguirmi e rimanere in contatto con me tramite le reti di social media}


Eng. Tateo Giovanni Battista

    - e-mail: tateogb@libero.it (send e-mail)

    - phone / WhatsApp : (+39) 388 8419726

    - Skype (link)

    - LinkedIn account (link)

    - Facebook account (link)

    - Twitter account (link)

    - Instagram account (link)

    - Pinterest account (link)


-----------------------------------------

TILLL~Learning © October 25, 2021

Etichette:

Commenti

Posta un commento