Derinlik Kameraları ve Özellikleri

Derinlik kameralarının kullanımı gün geçtikçe artıyor ve birçok yerde karşımıza çıkıyor. Derinlik kameraları, derinlik işleme teknikleri, derinlik kamerası çeşitleri ve kullanım alanları hakkındaki detaylar yazımızın devamında.

A- A+

29.03.2021 tarihli yazı 8691 kez okunmuştur.

Standart kameralarda görüntüler 2 boyutlu piksel matrisleri olarak elde edilir. Bu pikseller RGB (Red, Green, Blue) değerlerine sahiptir. Her nicelik 0-255 arasında değerler alır. Örneğin siyah (0,0,0), yeşil (0,255,0). Derinlik kameralarında ise bu RGB değerlerine bağlantılı olarak üçüncü sayısal değerler vardır. Bu değerler görüntünün kameradan uzaklığıyla alakalı derinlik bilgisidir. Görüntü işleme ile derinlik değerleri de ölçülerek gerçek hayattaki 3 boyutlu resimler elde edilir. Sonuç olarak standart kameralar X-Y düzleminde görüntüler verir. Derinlik kameralarında ise bunlara derinlik bilgisi de eklenerek X-Y-Z düzleminde görüntüler elde ederiz.

Derinlik İşleme Teknikleri

► Lazer Üçgenleştirme

Lazer üçgenleştirme tekniğinde uzaklığı algılanmak istenen nesne üzerine lazer ışığı gönderilir. Nesne düzenli olarak hareket ettirilir. Lazer ışığının nesne üzerine düştüğü nokta saptanır. Bu uzaklık dedektör tarafından ölçülür. Kamera sürekli görüntü alarak 3 boyutlu nesnenin profili çıkartılır. Bu işlemde lazer kaynağı, nesne ve kamera bir üçgen oluşturur.

Şekil 1: Lazer Üçgenleştirme Tekniği Çalışma Prensibi

► İlginizi çekebilir: Yapay Zeka Görüntü Sensörlerinde Kullanılıyor

► Stereo Vision

Stereo Vision tekniği, insan gözünün modeli algılaması prensibine dayanır. İki kamera kullanılır. Aralarındaki belirli mesafe ile kalibre edilmiş iki kameradan, aynı nesneye ait farklı açılardan alınan görüntülerin karşılaştırılması prensibine dayanır.

Şekil 2: Stereo Vision Tekniği Çalışma Prensibi

► İlginizi çekebilir: LiDAR ile Radar Arasındaki Farklar

► Kinect

Kinect cihazının ön tarafında 3 adet göz vardır. Bu üç gözden sağ ve sol taraftakiler 3 boyutlu derinliği algılamakta kullanılan sensorlar iken ortada yer alan göz ise RGB görüntü alabilen bir kameradır. Normal kameralara ek olarak mesafe bilgisini de ölçer. Microsoft’un stereovision aracıdır. Görüntüler 3 boyutlu olarak çıkar.

► İlginizi çekebilir: LiDAR ile Radar Arasındaki Farklar

Derinlik Kamerası Çeşitleri

► Yapılandırılmış ve Kodlanmış Işık Kameraları

Yapılandırılmış ve kodlanmış ışık kameraları, bir modeli kodlanmış bir ışık kaynağıyla sahneye yansıtma prensibine dayanan kameralardır. Yansıtılan modelin nasıl göründüğü bilindiği için kameradaki sensörlerin modeli sahnede nasıl gördüğü derinlik bilgisini verir.

► Stereo Derinlik Kameraları

Stereo derinlik kameralarında, aralarında küçük bir mesafe bulunan iki sensör bulunur. Bir stereo kamera, bu iki sensörden iki görüntüyü alır ve bunları karşılaştırır. Sensörler arasındaki mesafe bilindiğinden, bu karşılaştırmalar derinlik bilgisi verir. Bu kameraların ölçebileceği mesafe, sensörler arasındaki uzaklıkla doğru orantılıdır. Stereo kameralar çoğu aydınlatma koşulunda iyi çalışırlar. Stereo kameralar, kodlanmış bir ışık veya uçuş süresi kamerasının yapacağı gibi birbirleriyle etkileşime girmez. Bu özelliklerinden kaynaklanan bir diğer avantajı belirli bir alanda istenilen adette kullanılabilmesidir.

► Uçuş Süresi ve LiDAR Kameralar

LiDAR kameraları, derinliği hesaplamak için lazer ışığı kullanan bir tür uçuş zamanı kamerasıdır. Açılımı ” Light Detection and Ranging “ olan LİDAR sisteminde bir ışık gönderilir ve yayılan ışığın sensöre ne kadar zamanda geri döndüğü belirlenerek ona göre konumlandırma yapılır. Işığın gücüne ve dalga boyuna bağlı olarak, uçuş sensörlerinin süresi önemli mesafelerde derinliği ölçebilir. Örneğin, bir helikopterden araziyi haritalamak için kullanılır. Lidar kameralarının en büyük dezavantajı, ortamdaki diğer kameralara karşı duyarlı olmasıdır. Dış ortamda çalışma işlev kapasiteleri de azalıyor. Sensöre çarpan ışığın gönderilen kameradan yayılan ışık olmadığı, güneş ya da başka bir kaynaktan gelen ışık olması durumu derinlik görüntüsünün kalitesi bozabilir. Otonom araçlarda kullanımı oldukça yaygındır.

Derinlik Kameralarının Kullanım Alanları

Derinlik kameraları ışık çeşitliliğine dayanıklıdır. Görüntünün gerçek derinliğini alabilirler. Derinlik kameraları ile ön plan ve arka plan nesnelerini sahneden ayırt etmek kolaydır. Derinlik kameraları yaygın olarak robotikte ve bilgisayarla görü alanında kullanılır. Derinlik kameraları robot navigasyonunda kullanılır. Bir dronun hareket ederken önündeki nesneleri algılayıp nesnelere çarpmadan hareket etmesini buna örnek verebiliriz. Bilgisayarla görü alanında ise oyun, hareket yakalama, 3 boyutlu insan vücudu taramaları, nesnelerin kategori ve örnek öğrenimi ve insan aktivitesi tanıma dahil olmak üzere çeşitli tanıma problemlerine yaklaşımların bir incelemesini sağlar. Özetleyecek olursak, derinlik kameraları günümüzde birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Teknolojideki gelişimlerle birlikte kullanımının artacağı da görülmektedir.

Kaynak:

► researchgate.com
► Intel

Yazar: Behice BAKIR