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我们专门制作了一系列教程,让您可以学习Royale浏览器、数据记录、点云、我们强大的API、C++以及设置ROS2的基础知识。

ROYALE SDK教程

一般信息

3D相机功能

pmd 3D传感系列的3D相机提供原始数据流。这些数据在主机系统上使用软件(Royale SDK)进行深度计算。

Royale SDK提供:

a. Royale提供了一个由x、y、z轴数据、灰度值和置信度组成的三维点云。

b. 灰度图像提供振幅红外图像。振幅值代表VCSEL激光器的反射光量。"

工作原理

CamBoard pico系列的设备是3D相机开发套件,采用飞行时间(ToF)原理。每个设备由VCSEL激光器和一个3D成像器组成。

VCSEL激光器发出调制的红外光,调制光的反射被三维成像器所接收。三维成像器会测量调制光的相移,并据此测量与目标的距离。"

开发套件的激光安全

所有产品页面列举的3D相机开发套件都属于激光等级1级。外壳是激光安全保护电路的一部分。请不要去除相机背面的标签,因为该标签包含重要信息,如证书和序列号。此外,标签也是防止客户打开外壳的一种措施。

技术问题

饱和

如果曝光时间过长,就会发生饱和现象,不会生成距离信息。最简单的方法是通过减少曝光时间或使用自动曝光来避免这种情况。

信号低

在低信号的情况下(由低反射目标引起),不产生距离信息。避免这种情况的最好方法是将使用场景改为具有较高曝光时间的模式。

杂散光

杂散光是指在光学镜头系统中随机散射的光。它意味着不仅有来自场景中某一特定点的光线到达图像传感器上的相应像素,还有来自其他目标的混合反射光线。杂散光的典型场景是相机附近有高反射目标(如白色桌子)。因此,最有效的方法是去除环境中造成杂散光的物体。

此外,还可以通过软件过滤来减轻这种影响。

多路径干扰

当调制光在场景中四处散射时,会产生多路径干扰。在这种场景中,除了目标的直接反射外,其他目标的一些反射也被混入距离测量中。

多路径干扰的典型场景是有高反射目标靠近低反射目标。通过在两个频率上的测量,这种影响可以被探测出来。

Royale的默认设置会将多路径干扰的像素过滤掉。

太阳光干扰

pmd的飞行时间技术采用了专利的SBI(抑制背景照明),对环境光有很强的抗干扰力。

SBI是一种像素内电路,可以减少环境光,从而防止像素饱和。

如果需要进一步改善抗环境光干扰力,可以使用光学过滤器(带通)和/或镀膜镜头。

照明功率非常重要,有一个规则是:使用的主动照明越多,可实现的范围就越大,系统对环境光的抗干扰性就越强。pmd 3D传感系列相机已经为室内使用进行了优化,也可以在阳光下运行。需要注意的是,在此环境下数据噪点会更多,意味着可用范围会减少。

将光源改变为940纳米波长: 阳光光谱在940纳米的范围内有一个振幅倾角,因此有可能提高性能。

对其他3D相机的干扰

pico系列的3D相机采用SSC技术,将干扰降到最低。

SSC(Spread Spectrum Clock,扩频时钟):调制频率的永久移动,以尽量减少两个摄像机以相同调制频率运作的可能性。

运动伪影

由于距离图像是通过5到9张原始图像计算出来的,因此在这个测量时间内的距离变化将导致信号不一致。

最好的解决方法是缩短捕获原始图像的时间。这可以通过减少曝光时间来实现。如果需要同时测量范围和深度数据,建议使用 混合模式"。会有两个并行的数据流,一个数据流用于测距,另一个用于快速移动的物体。

飞行像素

当一个像素在一个物体的角落时,反射光是物体和背景距离的混合。因此,计算出的距离是在物体和背景之间的中间位置。飞行像素会被软件检测发现并过滤。

焦点深度

当距离低于10厘米时,图像会变得模糊不清。一般来说,我们的技术可以处理低于这个阈值的距离。但需要对3D相机进行调整。

测量范围

3D相机的测量范围有多大?

如果想了解我们每款3D相机的不同测量范围,请参考网站上的数据表。

3D相机对比

准确性和可重复性是如何定义的?

准确度是指几个测量帧的测距精度。
它衡量的是测量距离的精确程度,例如,在改变曝光时间时。

重复性是指逐帧的测距精度。
它是一个衡量距离测量的干扰程度的标准。

数据表中的数值包括精确度和重复性。

目标的反射率如何?

反射系数描述了从目标返回的光的百分比。具有高反射率的目标可以在很远的距离上被探测到。

数据表中的数值以朗伯反射体75%的反射率为基准。

为什么我需要考虑非模糊距离?

由于频率调制的周期性,距离计算的非模糊距离是有限的。pico系列的3D相机在模糊距离方面提供了一些灵活性。它可以根据软件提供的使用案例进行修改。

在高帧率和近距离的使用情况下,非模糊距离为2.5米以内。
在帧率为25帧每秒以下的使用情况下,非模糊距离为7.5米。

背景光如何影响测量范围?

如果没有特殊说明,数据表中的测量范围是在有中等背景光的室内光线条件下。

室外光线条件: 在强烈的环境光下(如太阳光),一些太阳光仍会通过相机的光学滤镜。总的来说,由于采用了专利电路(SBI:抑制背光照明),该系统对这种环境具有很强的抗干扰力。

a. 在明亮的阳光下,3D相机的测量范围会缩小。

b. 在明亮的阳光下,距离测量的干扰会增加。

软件

支持哪些操作系统?

flexx2和SoM配有pmd强大的软件套件Royale,包含所有操作3D相机的逻辑。Royale SDK具有跨平台兼容性,可在Windows, Linux/ARM, Ubuntu Linux, macOS和Android/ARM上运行。

请访问软件页面 ,下载Royale SDK。

pico系列设备提供了哪些软件?

该套件包括一个可视化工具,即Royale浏览器。除此之外还有用于开发应用程序的SDK,采用C++语言,也支持多种编程语言和库,如ROS、OpenCV、OpenNI2和Matlab。

Royale API提供哪些数据?

  • 3D点云: 每个像素的X、Y和Z值都为观察到的场景生成点云。
  • 灰度值: 除了Z值之外,每个像素都提供一个灰度值,代表了活动照明的信号强度(振幅)。因此这是一个红外灰度值图像。它可以用于标准的二维图像处理,而且它与深度图像完全一致。同时因为它不受背景光的影响,所以在任何光线条件下都能提供可靠的二维图像。这个数据也直接对应深度数据的质量,因此提供了一个深度数据的性能提示。
  • 致信值: 这个值描述的是该像素是否测量了一个有效的三维值,或三维数据是否由于饱和问题、曝光不足或其他原因而不具有可靠性。

如何找到密码

用于操作相机的Royale软件套件的密码可以在设备顶部的卡上或在入门指南中找到。

Royale浏览器(Royale viwer)的作用是什么?

Royale浏览器是一个控制相机和查看由 Royale API提供的3D和灰度值的工具。通过这个浏览器,可以探索不同的模式和设置。此外,它还能够以PLY格式导出3D数据。

编程接口

用于开发应用程序的Royale API使用C++语言,也支持多种其它编程语言和库,如ROS1、ROS2、Python、OpenCV、OpenNI2、C、DotNet。

支持哪些平台?

树莓派:
LINUX arm 32位使用树莓派进行测试。由于树莓派的计算性能有限,每秒钟的帧数也有限。

源代码

原则上pmd为商业开源软件。更多细节可在保密协议框架内探讨。

我可以将数据以通用格式导出吗?

可以,每个测量帧都能以多边形文件格式(PLY)导出。

访问级别

1级被定义为提供有效的三维数据。无效数据会被过滤或删除,只有保留有效数据。

2级允许对原始数据和处理参数进行访问。如果处理参数被改变,会导致特定场景下的数据性能下降。因此,必须了解2级访问的目的是什么。

疑难解答

缺少部分距离信息

近距离

  • a. 饱和
  • b. 低信号
  • c. 焦点深度
  • d. 杂散光

远距离

  • a. 杂散光 请参考“杂散光”部分内容
  • b. 低信号 请参考“低信号”部分内容. Low signal See also: low signal
    • 避免低信号的另一个方法是增加光。其中一个选择是将硬件换成pico monstar。
  • c. 强环境光

幽灵像素

在尘埃较多的环境中,尘埃云会产生时间上的距离值。这些距离值在不同周期会产生变化。去除飞行像素是一种解决方式。

设备缺陷/问题

如果您的相机有缺陷,请与我们联系以便更换。