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英特尔实感立体深度和追踪设备

哪个英特尔实感设备适合您?(2020 年 2 月更新)

无论您是深度和追踪硬件方面的新手,还是经验丰富的专业人士,要想确定我们提供的众多英特尔实感产品中的哪一款适合您的项目,这仍是一项挑战。在这篇文章中,我们将讨论英特尔实感深度摄像头 SR305、D415、D435 和 D435i,以及英特尔实感追踪摄像头 T265 和新型光学雷达摄像头 L515。

首先,深度有什么好处?追踪是什么意思?深度摄像头不仅可以看到场景的 2D 细节,还可以计算每个像素离摄像头有多远。像 D400 系列这样的立体摄像头通过摄像头上的两个传感器拍摄两幅图像,这两个传感器的视角略有不同,并对它们进行比较。两幅图像中相同点之间的位移可用于确定深度。像 L515 这样的光学雷达摄像头在场景周围照射激光,测量光反射回摄像头需要多长时间。像 SR305 这样的编码光摄像头使用介于两种方法之间的方法,投射图案光,然后评估图案随时间的变形情况。

当您获取这些深度图像时,您可以将它们用于许多不同目的。3D 扫描是一个热门的应用领域,这与骨架和手势追踪、测量、体积捕获、VR 和 AR 一样,同样在机器人和无人机中也有很多应用。

另一方面,当我们谈论我们的追踪摄像头时,我们谈论的是一种能够追踪自己在空间中的位置和移动的摄像头。虽然深度摄像头可用于追踪摄像头前面的物体和人,但像 T265 这样的追踪摄像头可用于以高精确度追踪它们所附着的任何物体。例如,增强现实耳机、自主式无人机或自主机器人。

摄像头故障详情

让我们从立体深度摄像头开始,看看不同型号之间有什么相同之处。从物理外观上看,三个立体深度摄像头的尺寸大致相同(差别在毫米之内)。它们都使用相同的视觉处理器,通过 USB 3 提供 RGB-D 数据,而且它们具有相同的最大深度分辨率 1280 x 720。请参见文章末尾的完整对比图表,了解具体的测量性能。立体深度摄像头的一个主要优点是,无论在室内还是室外,它们的表现都一样好,但是您也应该避免让阳光直射摄像头镜头。D415 和 D435 这两个型号有两个主要区别,即视场角 (FOV) 和快门类型。D435i 在各方面都与 D435 相同,除了增加了惯性测量单元 (IMU),因此就所有其他特性而言,您可以假设它与 D435 相同。视场角 英特尔实感深度摄像头 D415 的视场角 (FOV) 约为 65ۜ°。英特尔实感 D435 深度摄像头的 FOV 更宽,约为 85°。就摄像头的性能而言,这意味着什么?由于英特尔实感 D435 深度摄像头的 FOV 较大,因此在查看图像的特定部分时,您会发现细密度较小。这些图片放大了每个摄像头传感器的视野:放大的视图 观察图片上相同大小的区域,可以看到英特尔实感 D415 具有更高的像素密度,这意味着在相同点上,它在任何给定区域都比英特尔实感 D435 的精确度高。在相同的分辨率下,D415 具有更高的每度像素,因为它在较窄的视场角中具有相同数量的像素。虽然这在某些情况下可能无关紧要,例如物体避障或人物检测,但当精度是首要考虑因素时,例如在 3D 扫描中,D415 将提供更好、更精准的扫描。简而言之,D415 的精度是 D435 的两倍以上。快门类型 第二,英特尔实感 D415 深度摄像头采用卷帘快门,而英特尔实感 D435 深度摄像头采用全局快门。带卷帘快门的摄像头通过左右或垂直快速扫描来记录场景中的所有像素。这通常会发生在几帧的过程中,但是数据将保存为一帧。卷帘快门简单的卷帘快门动画演示,每个方块是一个像素,黄色表示像素已被捕获。全局快门摄像头的运行方式不同,它们在一帧中拍摄整个场景,因此每个像素都是同时捕获的。全局快门简单的动画演示展示了像素是如何被全局快门传感器捕获的。实际上,由于卷帘快门摄像头是按时间略微划分的一些区域来捕获图像的,因此当场景中的物体快速移动时,会导致奇怪的图像伪影等。在下图中,螺旋桨叶片扭曲,因为当成像传感器到达图像的不同部分时,螺旋桨已经轻微移动。使用卷帘快门时螺旋桨叶片变形 该图像显示使用卷帘快门时螺旋桨叶片的变形 – 资料来源:Wikimedia Commons英特尔实感 D435 深度摄像头的 FOV 更宽,因此更适合机器人和无人机导航等使用案例。FOV 越大,对障碍物的反应时间就越长,此外,如果您想通过防止深度图像模糊来捕获高速移动,全局快门会提供更好的性能。

英特尔实感模块差异

两个深度摄像头的另一个区别是,英特尔实感 D415 深度摄像头是基于英特尔实感 D415 模块打造的。这意味着成像器、发射器和 RGB 在同一个计算板或加固件上,从而使校准更加容易。英特尔实感 D435 摄像头是基于英特尔实感 D430 模块打造的,同时附带一个独立的 RGB 摄像头。深度算法以精确放置传感器为基础,因此如果不将它们固定在同一个加固件上,可能会使深度和 RGB 之间的校准出现问题。但是,上一代摄像头的用户表示,他们真的希望能够灵活选择自己的 RGB 传感器,于是 D435 诞生了,虽然使用这款摄像头来同时精确校准颜色和深度数据变得更具挑战性,但这仍然是可以实现的。成像器差异和准确性 英特尔实感 D415 深度摄像头使用 200 万像素的成像器,而英特尔实感 D435 深度摄像头的成像器每个为 100 万像素。最小 Z 差异 接下来,让我们比较一下“最小 Z”或者从深度摄像头到被捕获物体的距离。与英特尔实感 D415 深度摄像头相比,英特尔实感 D435 深度摄像头在任何给定范围内都具有更大的深度噪声(大于 2 倍),并且在相同分辨率下,它的最小操作距离更小(约 0.5 倍),这表示您可以离摄像头更近。例如,在 848 x 480 分辨率下,英特尔实感 D415 深度摄像头的最小 Z 约为 29 厘米,而英特尔实感 D435 深度摄像头的最小 Z 为 17 厘米。

英特尔实感深度摄像头 SR305

SR305 也是一款深度摄像头,但使用的技术略有不同。SR305 使用图案光来确定场景中的深度。它是室内 1 米以下超短距离应用的理想选择。在这些限制条件下,它提供了稳定的深度质量且价格合理。https://www.youtube.com/watch?v=PluL7WTlKrM 与 D415 一样,这款摄像头采用了卷帘快门技术。它的视场角为 69°±3° x 54°±2,并且能以 60 帧/秒的速度提供高达 640 x 480 分辨率的深度图像。与 D415 和 D435 型号一样,这款摄像头集成了一个 RGB 传感器,使您能够捕获深度和颜色信息。

新型英特尔实感光学雷达摄像头 L515

虽然光学雷达技术与立体或编码光深度技术有很大不同,但所有这些摄像头模型都具有的重要因素是它们输出深度信息的点云,以及来自其嵌入式 RGB 摄像头的颜色信息。这两种技术的主要区别在于它们的理想操作参数,以及在不同情况下深度信息的准确性存在一些差异。就光学雷达摄像头 L515 而言,它是为室内受控照明环境而设计的。L515 的理想范围为 0.2 至 9 米,在此距离内,它能保持相同的精度水平,而对于立体摄像头,误差率随距离的增加而增加。L515 的主要特点之一是出色的边缘保真度,物体与背景明显不同,边缘线条清晰,噪声极小。它还可以非常快速地拍摄深度图像,从而在记录运动物体时产生非常小的运动模糊。 将光学雷达与立体深度摄像头进行比较时,光学雷达有时会遇到直射强光的挑战,这可能会盖过摄像头发出的激光强度,或者相反,有时遇到非常暗的材料也会出现问题,因为这些材料会吸收发射光,但这不属于摄像头技术的缺陷,而是材料物理的功能。在选择适合您的摄像头时,很重要的一点是考虑对您来说最重要的功能是什么,是距离、操作环境、边缘保真度,还是您可能尝试追踪或测量的物体类型。 

深度摄像头综述

英特尔实感 D415 深度摄像头在各种使用场景中都能提供出色的性能。英特尔实感 D435 深度摄像头最适合需要尽可能宽的 FOV 的使用场景。. 这两种摄像头在室内和室外都可以使用。英特尔实感深度摄像头 SR305 在超短距室内产品中表现出色,英特尔实感光学雷达摄像头 L515 在高达 9 米的室内范围内也能发挥出最佳性能,非常适合将高精度视为首要考虑因素的应用领域。查看此对比图表,然后访问 https://www.intelrealsense.cn/zh-hans/,了解更多比较和产品简介。

参数英特尔® 实感™ 深度摄像头 D415 英特尔® 实感™ 深度摄像头 D435/D435i英特尔® 实感™ 深度摄像头 SR305英特尔® 实感™ 光学雷达摄像头 L515
技术立体立体编码光光学雷达
基准55 毫米50 毫米N/AN/A
深度 FOV(水平)65°±2°87°±3°69°±3°70°±2°
深度 FOV(垂直)40°±1°58°±1°54°±2°55°±2°
快门类型卷帘快门全局快门卷帘快门N/A
RGB FOV(水平)69°±1°69°±1°68°±2°70°±3
RGB FOV(垂直)42°±1°42°±1°41.5°±2°43°±2
物理尺寸99 毫米 x 20 毫米 x 23 毫米90 毫米 x 25 毫米 x 25 毫米139 毫米 x 26.13 毫米 x 12 毫米61 毫米 × 26 毫米(圆柱形)

英特尔实感深度摄像头 D435i 和英特尔实感追踪摄像头 T265

如上所述,D435i 与 D435 相同,但增加了惯性测量单元。惯性测量单元可以测量设备的移动,并与深度数据同步。这意味着对于手持 3D 扫描应用,例如,当用户在物体或人周围移动时,可以将连续的深度帧与摄像头的移动进行匹配,以提高扫描质量。T265 还包含一个惯性测量单元,但除此之外,它还使用两个鱼眼摄像头和我们自己的专有算法,以高精确度追踪自己在空间的位置。T265 不是深度摄像头,不提供深度数据。它可以与 D400 系列摄像头配合使用,用于需要高精度追踪与高质量深度数据的应用领域。可以使用 D435i 针对 SLAM 运行类似的算法(同时进行定位和映射),尽管这些算法必须在 D435i 连接到的主机设备上运行,而 T265 算法在摄像头本身运行。对于某些应用来说,这一追踪精度绰绰有余。如果追踪精度非常重要,或者摄像头需要做大的移动,比如快速旋转很多度,T265 将是最佳解决方案。有关更多信息,请参见英特尔实感深度摄像头 D435i英特尔实感追踪摄像头 T265 的相关页面。

最后思考

对于上述所有摄像头,无论您选择哪一种,由于它们都使用相同的开源英特尔® 实感™ SDK 2.0,如果您日后选择切换到其他设备,则可以轻松编写兼容的代码,这甚至包括以后几代的摄像头和其他新设备,您可以放心,无论您现在选择哪种英特尔实感设备,您所构建的一切都将在明天和未来几年内正常工作。 

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让我们来讨论一下英特尔实感深度传感摄像头如何增强您的解决方案。

 

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