什么是飞行时间传感器？飞行时间传感器如何工作？使用TOF的好处局限性。关于TOF知识的小科普！

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您能否传闻过在手机，相机等中利用的飞翔时间传感器，也称为ToF传感器，但不晓得它们的用处和感化原理？

通过本文，您将领会有关ToF传感器和拍照机的所有信息：

一、什么是飞翔时间（ToF）传感器？

什么是飞翔时间相机？它是捕获飞机飞翔的相机吗？它与飞机或飞机有关吗？好吧，现实上距 离还很远！

ToF是物体，粒子或波传布一段间隔所破费的时间的度量。您晓得蝙蝠的声纳系统有效吗？飞翔时间系统与此类似！

飞翔时间传感器品种繁多，但大大都是飞翔时间相机和激光扫描仪，它们利用称为激光雷达（光检测和测距）的手艺，通过用红外光照射来丈量图像中各个点的深度。

利用ToF传感器生成和捕捉的数据十分有用，因为它能够供给行人检测，基于面部特征的用户身份验证，利用SLAM（同时定位和映射）算法的情况映射等等。

该系统现实上普遍用于机器人，主动驾驶汽车，以至如今是您的挪动设备。举个例子，若是您利用的是华为P30 Pro,Oppo RX17 Pro,LG G8 ThinQ等,则您的手机配有ToF摄像头！

飞翔时间传感器若何工做？

如今，我们对飞翔时间传感器是什么有了一个简短的领会，它若何工做？

ToF传感器利用细小的激光发射红外光，此中产生的光会从任何物体反弹并返回到传感器。按照光的发射与被物体反射后返回传感器之间的时间差，传感器能够丈量物体与传感器之间的间隔。

　　今天，我们将切磋ToF利用游览时间确定间隔和深度的2种办法，它们是：

　　利用按时脉冲

　　利用调幅波的相移

　　利用按时脉冲

　　例如，它的工做体例是起首用激光照射目的，然后用扫描仪丈量反射光，然后利用光速推算出物体的间隔，从而切确地计算出行进的间隔。此外，然后利用激光返回时间和波长的差别来停止目的的切确数字3D暗示和外表特征，并在视觉上绘造出其各个特征。

（光速x飞翔时间）/ 2

正如您在上面看到的那样，那是起首发射激光并从物体反射回传感器的过程。借助激光返回时间，ToF摄像机可以在给定光传布速度的情况下在短时间内丈量出准确的间隔。（ToF转换为间隔）那是阐发人员用来得出对象的切确间隔的公式： （光速x飞翔时间）/ 2。

ToF时间脉冲

ToF时间脉冲

如您所见，计时器将在灯光熄灭期间启动，而且当领受器领受到返回灯时，计时器将返回时间。当两次相减时，获得了光的“飞翔时间”，而且光速是恒定的，因而能够利用上面的公式轻松计算间隔。如许，能够确定物体外表上的所有点。

利用调幅波的相移

接下来，ToF还能够利用持续波来检测反射光的相移以确定深度和间隔。

通过调造振幅，它能够创建具有已知频次的正弦形式的光源，从而使检测器可以确定反射光的相移并利用以下公式：

此中c是光速（c = 3×10^8 m / s），λ是一个波长（λ= 15 m），f是频次，传感器上的每个点都能够很容易地计算出深切。

跟着我们以光速工做，所有那些工作都发作得十分快。您能想象传感器可以丈量的精度和速度吗？让我举一个例子，光以每秒30万公里的速度传布，若是一个物体离您5m,光分开相机与返回之间的时间差约为33纳秒，仅相当于0.000000033秒！哇！更不消说，捕捉的数据将针对图像中的每个像素，为您供给切确的3D数字暗示。

　　无论利用哪种原理，供给可以照亮整个场景的光源都能够使传感器确定所有点的深度。如许的成果为您供给了一个间隔图，此中每个像素编码参加景中响应点的间隔。以下是ToF范畴图的示例：

利用飞翔时间传感器的益处 切确快速的丈量

与其他间隔传感器（例如超声波或激光）比拟，飞翔时间传感器可以十分快速地构成场景的3D图像。例如，ToF相机仅需一次即可完成此操做。不只如斯，ToF传感器可以在短时间内准确地检测物体，而且不受湿度，气压和温度的影响，使其合适于室内和室外利用。

长间隔

因为ToF传感器利用激光，因而它们也可以高精度地丈量远间隔和范畴。ToF传感器具有灵敏性，因为它们可以检测各类外形和大小的近间隔和远间隔物体。

从某种意义上说，它也是灵敏的，因为您可以自定义系统的光学部件，以实现更佳性能，您能够在此中选择发射器和领受器类型以及透镜，以获得所需的视野。

平安

担忧从ToF传感器发出的激光会危险您的眼睛吗？别担忧！如今，许多ToF传感器都利用低功率红外激光做为光源，并通过调造脉冲驱动它。传感器到达1类激光平安尺度，可确保其对人眼的平安。

具有成本效益

与其他3D深度范畴扫描手艺（例如构造化光相机系统或激光测距仪）比拟，ToF传感器与它们比拟要廉价得多。

虽然有所有那些限造，ToF仍然十分可靠，而且是捕捉3D信息的十分快速的办法。

ToF的局限性

虽然ToF有良多益处，但它也有局限性。ToF的一些局限性包罗：

散射光

若是十分亮堂的外表离您的ToF传感器很近，它们可能会将太多的光散射到您的领受器中，并产生伪影和没必要要的反射，因为您的ToF传感器只需要反射一次的光即可停止丈量。

多重反射

在角落和凹形上利用ToF传感器时，它们可能会招致没必要要的反射，因为光可能会屡次反射，从而使丈量失实。

情况光

在亮堂的阳光下户外利用ToF相机可能会招致户外利用困难。那是因为阳光的高强度会招致传感器像素快速饱和，从而无法检测到从物体反射的现实光。

结语：

飞翔时间传感器可用于多种应用中。从3D造图，工业主动化，障碍物检测，主动驾驶汽车，农业，机器人手艺，室内导航，手势识别，对象扫描，丈量，监视到加强现实！ToF手艺的应用屡见不鲜。

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CA3653B f3.9mm F1.1 1/3” IR940nm

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有何设法？你会用它做什么？欢送鄙人面留言评论~