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Time-of-Flight Guidebook 2.0: 3D性能を向上させ、設計にかかる時間とコストを削減するヒント

time-of-Flight Guidebook 2.0 LUCID Helios2

3D飛行時間型画像処理アプリケーションのパフォーマンスを向上させ、同時にインテグレーションにかかる時間とコストを削減する方法をご存知ですか？Helios2のハンズオンガイドブックでは、アプリケーションの環境やシーン内の対象物の特性など、さまざまな要因を考慮することで、飛行時間計の利点を最適化する方法を説明しています。また、さまざまなHelios2モデルが、3Dアプリケーションの一般的な課題をどのように解決するかもご覧ください。

目次:

• 屋外と管理された環境の比較
• 被写体とカメラのモーション
• 高反射、低反射および透明な対象物
• シーンの複雑さを簡素化する
• Working Distanceの考慮
• カメラ機能の拡張
• まとめ

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– サンプル章 –

高反射、 低反射および透明な対象物 ToFで最適に撮影できるのは、鏡面反射率が高くもなく、吸収性のある無反射面でもない表面を持つターゲットです。両極端の場合、点群の歪みが生じます。例えば、黒い配管は反射率が低く（黒色）、鏡面反射率が高いため、点群に空洞や遠い距離の異常値が発生します（画像セット4、例c）。また、鏡面反射が起こりやすいターゲットでは、画素が飽和してしまい、点群の中に実際の位置よりも近い距離の異常値がでてしまいます。このような特性を持つターゲットは、ToFに適していない可能性があります。 表面に拡散性があり反射率の高いターゲットは、ToFに最適です（画像セット4、例a、b、d）。これらのターゲットは、鏡面反射を起こさずに十分な光をToFセンサーに返します。しかし、オブジェクトによっては、理想的ではないものの、シーン内で識別可能な特性を持つものもあります。このような場合には、露光時間やゲインの変更、画像の蓄積、フィルタリングなどにより、ターゲットの精細さを増すことができます。 最適な露光時間を決定することで、高反射率ターゲットでも低反射率ターゲットでも、使用可能な深度データを最大化できます。Helios2カメラモデルでは、3つの露光時間プリセットと高ゲインおよび通常ゲイン設定が可能です。カメラからの距離が遠い場合や、反射率の低い対象物を撮影する場合は、長い露光時間と高いゲインを使用する必要があります。より短い露光時間とノーマルゲインは、カメラに近いシーンや過飽和に見える対象物に使用します。 露光時間とゲイン 画像の蓄積 Helios2の演算処理は、複数のフレームを蓄積して距離計算を向上させることができます。この機能は、ノイズの多いターゲットや環境下で撮像するときに有効です。画像を蓄積することで、距離データは設定された数のフレームで平均化され、撮像結果が向上します。ただし、蓄積されたフレーム数が多いほど、距離データを計算するために多くの画像を撮影しなければならないため、フレームレートが遅くなり距離データの生成が遅くなることに注意が必要です。 信頼性閾値 距離データの信頼性は、各ポイントの強度レベルに基づいています。戻ってくる信号が弱すぎる場合、結果として得られる距離データの信頼性は低くなります。閾値処理は、強度や信頼度の低い距離データを除去し、シーンの鮮明さを向上させます。 空間フィルター 空間フィルターは、隣接する画素間の距離データの差を調整・平均化することでノイズを低減し、面を滑らかにします。また、Heliosカメラでは、空間フィルターを用いてもエッジ強調をしているため、物体のエッジの鮮明さを維持しつつ、表面のノイズを低減しています。 低反射面と高反射面の両方がある難しいシーンのために、Helios2+は、シーンの複数の露光時間を取り、各露光時間での撮像から最適な3Dデータを組み合わせるハイダイナミックレンジ（HDR）モードを実装しています。HDRモードは複数の露光時間を取るため、最大フレームレートは10FPSに低下します ハイダイナミックレンジ（HDR）モード： HELIOS2＋ Time-of-Flight Guidebook 2.0 - 3D Helios2 Camera

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