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Concept
Caméra temps de vol
Résumé
Une caméra fonctionnant sur le principe du temps de vol (anglais : Time of Flight, TOF) permet de mesurer en temps réel une scène en 3 dimensions (3D).
Pour ce faire, les caméras TOF illuminent la scène et les objets mesurés par un éclair de lumière, et calculent le temps que cet éclair prend pour effectuer le trajet entre l’objet et la caméra. Le temps de vol de cet éclair est directement proportionnel à la distance entre la caméra et l’objet mesuré. Cette mesure de temps de vol est effectuée indépendamment par chaque pixel de la caméra, permettant ainsi d’obtenir une image complète en 3D de l’objet mesuré. Le principe de mesure est donc très similaire à celui des scanners laser, avec cependant l’avantage décisif de permettre l’acquisition de la totalité de l’image et non d’une seule ligne.
Une caméra TOF est composée au minimum des éléments suivants :
L’illumination sert à illuminer la scène et l’objet que l’on désire mesurer. Elle se compose de
LED ou de diodes lasers ayant la capacité de générer des éclairs de lumière assez rapides pour mesurer des temps de vol de l’ordre de la nanoseconde. L’illumination est généralement dans le proche infrarouge pour ne pas interférer avec la lumière ambiante.
L’optique capte la lumière réfléchie par l’objet et la focalise sur le capteur TOF. L’optique est souvent aussi constituée d’un filtre à bande passante dans l’infrarouge, permettant d’éliminer la lumière ambiante superflue.
Le capteur TOF est la partie principale d’une caméra TOF. Le capteur TOF est similaire à un capteur de caméra standard (2D) de par le fait qu’il est constitué d’une partie active permettant de transformer la lumière incidente en signal électrique. Cependant, les capteurs TOF sont nettement plus complexes de par le fait que chaque pixel est aussi capable de mesurer le temps de vol que la lumière incidente a parcouru entre la caméra et l’objet. Cette complexité a pour inconvénient de nécessiter une surface plus grande par pixel, ce qui a pour conséquence une résolution latérale (ou nombre de pixels) nettement moins grande que pour les capteurs 2D standards.
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