距離成像飛行時間 (TOF) 相機技術，也稱為 3D 閃光激光雷達，是許多機器人專家正在利用的一項技術。與逐點收集數據然后推斷深度信息的傳統激光雷達不同，閃光激光雷達，顧名思義，發射單個光脈沖以捕獲三個維度的整個場景——無需掃描。

與標準激光雷達相比，3D 閃光激光雷達的其他優勢包括其緊湊的尺寸、易用性和厘米級的精度。它可以在大灰塵、煙霧和霧的情況下、在夜間和在明亮的陽光下成像。

相機的各個組件是鏡頭、集成光源、捕捉圖像信息的傳感器和接口。（更多關于傳感器的信息。）為了我們的目的，我將堅持這些基礎知識。如果您想更深入地了解 TOF 相機和傳感器，可以在此處閱讀有關它們的信息。

另一個顯著優勢是 TOF 傳感器相對便宜。但是，您不能只是在無人機、機器人或設備上安裝攝像頭，然后將其交給最終用戶并說“祝你好運！”您需要創建一個完整的系統，其中包括翻譯收集的數據并以最終用戶可以理解的方式呈現數據的軟件。

如果您在手勢識別應用程序中使用傳感器，您的客戶可能必須將您的解決方案集成到現有的復雜計算機系統中，并且必須與許多其他組件進行通信。因此，雖然傳感器可能很便宜，但整個解決方案可能需要您的客戶在成本、時間和培訓方面進行大量金錢投資，以及使其正常工作所需的基礎設施。

此外，盡管 TOF 傳感器非常有用，但它們通常無法自行完成工作。正如您將在下面的用例示例中看到的那樣，TOF 傳感器通常是一組傳感器的一部分，每個傳感器都執行適合其能力的獨特功能。

3D 閃光激光雷達應用

在大多數情況下，TOF 應用分為兩大類：手勢識別和非手勢應用。手勢識別關注快速響應時間和非手勢應用，例如測繪和高度確定，重點是準確性。

汽車（手勢識別）

eyeSight 是一家總部位于以色列的公司，它為汽車制造商開發了一種解決方案，其中包括人工智能、IR 和 TOF 傳感器以及增強駕駛員安全的軟件。TOF相機的作用是手勢識別。駕駛員無需將手從方向盤上移開，眼睛也可以從道路上移開來操作車輛的信息娛樂系統，只需使用簡單的手勢即可接聽電話或播放自己喜歡的音樂。TOF 攝像頭還執行駕駛員識別，以自動調整座椅、后視鏡和溫度偏好。

該系統的紅外傳感器接管了繪制駕駛員地圖的任務，如果他或她看向別處或睡著了，系統將發出適當的警告或在需要時接合制動器。eyeSight 系統不僅復雜，而且還必須在車輛錯綜復雜的計算機網絡中運行。

除了游戲用途（Kinect 幾乎壟斷了市場）或華麗的 PowerPoint 演示技巧之外，考慮如何使用 TOF 傳感器和相機通過手勢識別來增強安全性也是令人興奮的。例如，您如何使用此類技術使關節炎患者更容易獲得產品？

無人機飛行（非手勢）

釀酒師必須持續監控葡萄藤的健康狀況。流氓細菌和真菌可以迅速蔓延到整個葡萄園，消滅整株葡萄。法國公司 Chouette 開發了一種無人機系統，可以幫助釀酒師監控葡萄園的健康狀況，這比在一排排葡萄藤上走來走去更有效。

Chouette 無人機配備了基于紅外 TOF 技術和多光譜相機傳感器的 TeraRanger One 測距傳感器。Chouette 使用 TeraRanger 的寬視野作為精確的高度計，以實現平穩、一致的飛行。這不僅使無人機能夠維持較長的高效飛行時間，而且還使多光譜相機傳感器能夠收集更好的數據。然后，這些數據會通過軟件程序轉化為易于閱讀的圖像和有關葡萄藤健康狀況的詳細信息。

如果您不僅能夠在室外而且在室內也能保持一致的高度控制，您如何改進現有的無人機產品？

空間映射（非手勢）

NASA 蘭利研究中心的研究人員正在使用 3D 閃光激光雷達、多普勒激光雷達和激光測高儀傳感器在月球和最終火星上進行自主著陸。激光高度計和閃光激光雷達將在進近階段之前開始工作，高度超過 15 公里。在激光測高儀收集車輛位置和高度數據的同時，閃光激光雷達正在快速繪制表面地圖，以確保車輛位于預定位置，并且仍然可以安全著陸。

當車輛接近（距離地面 500-1,000 米）時，多普勒激光雷達負責通過速度和距離數據進行精確導航，而閃光激光雷達則繼續繪制地圖并識別危險特征。將其視為相當于后座駕駛員的警告，“不，不在那里；那里有一塊巨石，把它停在這里。不，不在那里，那是一個隕石坑。就在這里，在那個斜坡旁邊。”

NASA 正在探索 3D 成像閃光激光雷達的其他一些用途是自動航天器交會和對接，以及自主漫游車和機器人制導、避免碰撞和移動操作。我想知道他們是否考慮過對駕駛火星車的宇航員進行手勢控制。

結論

Flash 激光雷達當然有其優勢，但與其他傳感器、硬件和軟件相結合以創建完整的解決方案時，它會更加強大。當您開發自己的激進解決方案時，您需要考慮它如何與更廣泛的系統集成，并記住它必須是用戶友好的。否則，您最終可能會擱置一個好主意。

審核編輯黃昊宇