Time-of-Flight Cameras: Principles, Methods and Applications

دوربین‌های زمان پرواز (TOF) یک مقدار عمق را در هر پیکسل ارائه می‌کنند که از روی آن می‌توان ساختار سه‌بعدی صحنه را تخمین زد. این نوع جدید حسگر فعال فراتر از پردازش تصویر دوبعدی سنتی، به طور مستقیم به پردازش صحنه مبتنی بر عمق و سه بعدی امکان پذیر می شود. بسیاری از برنامه های بینایی کامپیوتری و گرافیکی می توانند از داده های TOF بهره مند شوند، از جمله بازسازی سه بعدی، تشخیص فعالیت و حرکات، ضبط حرکت و تشخیص چهره. در حال حاضر می توان از چندین دوربین TOF برای افزایش پوشش صحنه و ترکیب داده های عمق با تصاویر چندین دوربین رنگی استفاده کرد. سیستم‌های ترکیبی TOF و رنگی را می‌توان برای عکاسی محاسباتی، از جمله مدل‌سازی صحنه سه‌بعدی کامل، و همچنین برای دستکاری‌های روشنایی و عمق میدان استفاده کرد. این کار مقدمه‌ای فنی بر حسگرهای TOF، از مسائل معماری و طراحی، پردازش تصویر انتخابی و روش‌های بینایی کامپیوتری است.

Time-of-flight (TOF) cameras provide a depth value at each pixel, from which the 3D structure of the scene can be estimated. This new type of active sensor makes it possible to go beyond traditional 2D image processing, directly to depth-based and 3D scene processing. Many computer vision and graphics applications can benefit from TOF data, including 3D reconstruction, activity and gesture recognition, motion capture and face detection. It is already possible to use multiple TOF cameras, in order to increase the scene coverage, and to combine the depth data with images from several colour cameras. Mixed TOF and colour systems can be used for computational photography, including full 3D scene modelling, as well as for illumination and depth-of-field manipulations. This work is a technical introduction to TOF sensors, from architectural and design issues, to selected image processing and computer vision methods.