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最近，嵌入式視覺應用中對深度攝影機的需求激增。 RGBD 攝影機是一種深度攝影機，透過實現物體辨識，來放大深度感測攝影機系統的有效性。 瞭解什麼是 RGBD 攝影機，以及它是如何工作的。
什麼是 RGBD 攝影機？ 為什麼 RGBD 攝影機在一些嵌入式視覺應用中是首選？ 近年來，3D 視覺技術顯著提高了其準確性、範圍、低照效能等。 在許多嵌入式視覺應用中，對深度感應的需求激增。 使用深度攝影機的一些最受歡迎的應用，是自主移動機器人、自動引導車輛、遠端患者監測，和人數統計系統。 雖然我們都知道什麼是深度攝影機，但 RGB 深度攝影機（或 RGBD 攝影機）的概念對許多人來說是一個謎。 在這篇報導中，我們將嘗試瞭解什麼是 RGBD 攝影機，以及為什麼它在一些最受歡迎的嵌入式視覺應用中，改變了遊戲規則。
什麼是 RGB 攝影機機？
在了解 RGBD 攝影機之前，我們需要先了解什麼是 RGB 攝影機。RGB 一詞是指將光的紅、綠、藍三原色相加，以創建我們感知的不同顏色的顏色模式。RGB 攝影機用於透過捕捉紅色、綠色和藍色波長 (RGB) 的光，來提供人和物體的彩色影像。此攝影機利用波長範圍為 400 至 700 nm 的可見光。
什麼是 RGBD 攝影機？
RGBD 攝影機是一種深度攝影機，提供深度（D）和顏色（RGB）資料，作為即時輸出。 深度資訊可以透過由立體聲感測器，或飛行時間感測器等 3D 深度感測器，建立的深度圖/影像檢索。RGBD 攝影機能夠對 RGB 資料和深度資訊，進行畫素對畫素的合併，在一幀中提供兩者。 例如，DepthVista —— 來自 e-con Systems 的飛行時間的 RGBD 攝影機 —— 能夠在一幀中提供深度和 RGB 資料。
圖1 – DepthVista：來自 e-con Systems 的 3D 飛行時間 RGBD 攝影機
為了更好地瞭解這如何工作，請檢視下圖，該圖說明了用於從 DepthVista 串流傳輸影像和深度資料的示例應用。 在這裡，攝影機以 30 fps 顯示深度幀（640 x 480）、紅外線幀（640 x 480）和 RGB 幀（640 x 480），以及 3D 檢視器。
圖2 - 來自 e-con 的 DepthVista的示例應用串流傳輸 RGB 和深度資料
為什麼 RGBD 攝影機是某些嵌入式視覺應用中最受歡迎的攝影機之一？
將 RGB 資料新增到 3D 深度感測攝影機的點雲或深度圖中，可以更有效地精確定位物體，以進行模式辨識或檢測。 這在需要辨識場景中物體的類型和性質，以及測量其深度的應用中特別有用。 在單個幀中提供這兩種資料的能力，使辨識更適合臉部辨識的反欺騙系統，和人數計數裝置等應用。
RGBD 攝影機中的 ToF 技術簡介
RGBD 攝影機中的飛行時間（ToF，Time of Flight）技術，透過計算光從攝影機到物體，再返回所需的時間，提供準確的深度測量。 這項技術提高了深度精度，特別是在低照或具有挑戰性的環境中。
基本上，RGBD 攝影機將 RGB（顏色）資料，與 ToF 深度感測相結合，以提供詳細的 3D 成像和準確的空間對映，這使得它們非常適合機器人、手勢辨識和 3D 建模等用例。ToF 技術還提供快速、即時的處理，確保在動態環境中提供卓越的效能。
結合了飛行時間和 RGB 感測器的 RGBD 攝影機
基於飛行時間的 RGBD 攝影機，是最常見的 RGBD 攝影機類型之一，它使用 ToF 3D 感測器進行深度測量，使用 RGB 感測器來捕獲顏色資訊。ToF 感測器根據光的總飛行時間（考慮光速）計算距離，即使在完全黑暗中，也可以這樣做。
以下方塊圖顯示了 ToF + RGB 攝影機的架構：
圖3 – 基於 ToF 的 RGBD 攝影機的架構
RGBD 攝影機的流行應用
自動停車系統
RGBD 攝影機為自動停車系統提供準確的深度和物體檢測，以確保有效的空間辨識和車輛導航。 它可以在狹窄的環境中智慧、擴音停車，降低事故風險。
農業監測無人機
無人機中的 RGBD 攝影機有助於監測農作物，將深度資料與 RGB 資料相結合，以評估植物生長，進行基於顏色的健康分析。 它支援在灌溉、害蟲控制和收穫方面做出更好的決策。
倉庫庫存管理系統
在倉庫物流中，RGBD 攝影機透過捕獲庫存水準，和位置的 3D 資料，來增強即時庫存管理。 這樣，很容易實現庫存盤點的自動化，並減少追蹤放錯物品的錯誤。
自動駕駛駕駛車輛（AGV）
RGBD 攝影機使 AGV 能夠精確地導航工廠生產線或倉庫。 它們捕獲 3D 資料，使這些車輛能夠辨識障礙物，同時能夠繞過障礙物導航，確保即使在動態環境中也能平穩執行。
自主移動機器人（AMRs）
AMR 使用 RGBD 攝影機進行空間感知，以自主導航倉庫或醫院等環境。 深度資料幫助這些機器人，檢測障礙物並規劃路徑，而 RGB 成像確保物體辨識，提高揀選、包裝或物料搬運等任務的效率。
機器人拾取和放置系統
RGBD 攝影機支援機器人準確辨識和處理生產線上的物體。 深度和顏色資訊使機器人能夠測量尺寸、位置和方向，確保物品分類和組裝的精度。
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